一种改进的基于DSP的激光距离选通成像系统

采用激光束主动照明,是对远距离暗目标进行成像探测和精确跟踪的有效途径.从激光距离选通成像系统的成像关系出发,分析了距离选通方式和非距离选通方式下的激光距离选通成像系统的信噪比,从理论上说明了采用距离选通技术可以有效地抑制后向散射等背景噪声.讨论了激光距离选通成像关键技术,分析了传统的激光距离选通成像系统的缺点,提出了一种改进的基于数字信号处理(DSP)的激光距离选通成像系统.该系统利用快速DsP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,实现距离选通.该系统克服了传统的激光距离选通成像系统需要已知距离,需要精确测量激光器的传输时间延迟等缺点,可以获得目标的距离信息和距离选通图像.     

一种改进的激光距离选通成像系统

距离选通技术是克服激光后向散射,提高激光距离选通成像系统信噪比的有效方法。阐述了激光距离选通成像原理,详细分析了距离选通关键技术,指出了传统的距离选通同步控制方案的缺点,提出了一种改进的激光距离选通成像系统,讨论了激光距离选通成像系统今后需要重点研究的课题和发展趋势。     

激光距离选通成像同步控制系统的设计与实现

针对传统的激光距离选通成像系统需要已知距离及精确的激光器传输时间延迟等先决条件,设计并实现了一种基于DSP的激光距离选通成像系统,并对其同步控制方法进行详细地探讨。该方案利用快速DSP控制器完成测距和距离延迟,产生纳秒级的选通脉冲选通ICCD摄像机,有效地实现了距离选通及精确的图像清晰度控制,在无需任何先决条件的情况下,可以获得目标的距离信息和距离选通图像。     

距离选通成像实现过程中若干问题的探讨

距离选通成像是解决水下激光微光成像后向散射噪声行之有效的方法之一.距离选通成像系统中蓝绿激光光源的脉冲特性、单脉冲能量及选通成像器件的选通性能将决定距离选通成像的距离分辨、探测距离等性能;距离选通成像过程中选通控制器与选通像增强器的直接电连接,将产生严重的干扰脉冲,影响距离选通成像的实现.在分析距离选通成像机理及距离选通水下成像系统方案的基础上,研究确定了蓝绿激光光源和选通成像器件的性能要求及技术指标;提出了激光脉冲同步距离选通成像方法,有效解决了距离选通成像中的干扰现象.在由国产蓝绿激光光源及选通像增强器构成的水下激光微光成像实验平台上实现了稳定的距离选通成像.     

距离选通成像系统关键性能的实验

对距离选通成像系统的关键性能参数选通长度进行了理论分析和实验研究。运用激光波长为532 nm、脉冲宽度为20 ns的Nd:YAG激光器和ICCD系统搭建了一套距离选通成像系统。在改变选通信号宽度和选通延迟时间条件下,通过对视场内不同距离处的白板成像,获得了一系列实验图像。基于白板图像强度分析了选通信号宽度和延迟时间对距离选通成像系统选通长度的影响,并测量了当选通信号宽度为10 ns时,该选通成像系统的有效选通时间长度为35 ns。     

激光照明距离选通成像技术研究进展

阐述了激光主动照明距离选通成像系统的工作原理,介绍了几种正在研制或已经研制成功的激光照明距离选通成像系统,并对激光主动照明距离选通成像技术的应用前景进行了分析。     

激光距离选通成像技术及其组合应用模式综述

激光距离选通成像系统与热成像系统组合应用模式已成为国内外关注的发展趋势之一。简要阐述了激光距离选通成像系统的工作原理及技术特点;结合国外最新出现的主/被动成像组合模式,介绍了四种典型实验系统:单纯的激光距离选通成像系统、短波红外距离选通成像+热成像组合系统、热成像+激光雷达共光路组合系统、多波段双模成像系统,分析了各组合系统的结构组成、核心器件和技术优势;介绍了相关实验研究结果,着重介绍了两种新的成像模式——非视域成像模式和双基成像模式。分析了激光距离选通成像技术的发展趋势,对发展新型激光距离选通成像技术和装备具有参考价值。     

距离选通激光主动成像技术研究进展

阐述了距离选通原理，在此基础上详细地分析了距离选通关键技术，介绍了距离选通激光成像系统的最新研究进展，展望了距离选通激光主动成像技术的发展趋势。     

基于FPGA的距离选通同步控制电路设计

距离选通同步控制技术是距离选通激光成像系统的核心技术,直接关系到能否实现距离选通,能否得到目标的选通图像。其中,产生纳秒量级的选通脉冲选通ICCD摄像机的同步控制电路,成为了有效实现距离选通及精确的图像清晰度控制的关键。针对产生纳秒量级的选通脉冲需要高频时钟信号,且容易受到外界噪声干扰的问题,采用了新一代的可编程逻辑芯片FPGA来进行电路设计。通过VerilogHDL语言设计出了具有纳秒量级的距离选通同步控制电路。此电路中创新性的采用了锁相环技术进行全局时钟的倍频,以及全新的并行计数的计数方式,大大提高了电路的精确度及稳定度。并且提供脉冲宽度和延迟时间的选择,有效地实现了距离选通及精确的图像清晰度控制。     

水下光电成像技术与装备研究进展(上)——水下激光距离选通技术

激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果.结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应...     

A new synchronization control circuit based on FPGA for the laser range-gated imaging system

Synchronization control is a kernel technique of the laser range-gated （LRG） imaging system which controls the synchronization of the pulsed laser and the ICCD camera directly. It can achieve range gating effectively and improve the resolution of image precisely. Conventional control circuits which are composed of discrete components have a poor performance of anti-interference, and the transmitting signal has a-bad delay which affects the conventional circuit＇s precision and stabilization seriously. To solve these problems, a range-gated synchronization control circuit is designed. This circuit, which takes the advantages of FPGA＇s high compact and flexibility, uses the phase-locking-loop （PLL） to multiply the global clock frequency. This design improves the precision and stabilization greatly, makes the precision up to a nanosecond level and provides a real-time selection of the values of pulse width and delays. Experiments results indicate that this circuit has a high precise and stable range-gated pulse.     

基于距离选通的水下偏振光成像系统的研究

光在水下传输受到吸收和散射的影响,限制了水下成像的成像距离和成像清晰度。为能抑制后向散射光的干扰,结合距离选通技术和偏振成像技术的各自的特点,提出了基于距离选通的偏振成像方式。基于距离选通的偏振成像一方面利用同步控制装置,时间上分离目标反射光,另一方面通过水体散射光和物体散射光解偏振度的差异来实现成像。本文分析了基于距离选通的偏振成像原理,具体给出了实验装置和实验过程。通过实验分析,得出基于距离选通的偏振成像技术运用于水下成像的可行性,且能大大提高图像的对比度,使其成像质量优于距离选通方式。     

水下距离选通成像系统调制传递函数模型分析

随着国家对水下成像探测、水下资源勘查等应用需求增加,建立符合实际情况的水下光电成像模型,成为目前水下成像研究者的目标。为了探究水下距离选通成像系统性能,建立了距离选通成像系统各个模块调制传递函数模型,以及总的系统调制传递函数模型。对目前市场上主流成像系统所采用的超第二代、第三代像增强器的选通成像性能进行理论对比仿真分析,完成了对水下距离选通成像系统性能模型的仿真。结果表明,前向散射光调制传递函数以及后向散射光调制传递函数随着探测距离以及选通时间的增加呈现逐渐下降趋势,并且前向散射光调制传递函数下降的速度更快;系统调制传递函数随着探测距离、选通时间和空间频率的增加而逐渐下降,并且通过理论模型分析得到典型的第三代像管的性能比超第二代像管的性能在水下距离选通成像过程中更具优势。     

无扫描激光雷达距离选通同步控制电路的设计

无扫描激光雷达距离选通成像系统中同步控制装置的研究设计是系统的关键技术之一,直接关系到能否实现距离选通,能否得到目标的选通图像。在成像系统对同步控制装置的性能要求基础上,论文基于复杂可编程逻辑器件CPLD实现了脉冲激光器与选通ICCD摄像机的同步工作。通过VHDL语言设计出了具有纳秒量级的距离选通同步控制电路。此电路可以方便地进行脉冲宽度和延迟时间的选择,从而提高系统的成像质量和作用距离。     

距离选通水下激光成像系统设计及实验

针对浅水目标探测这一难题,设计了一种基于距离选通技术的水下成像系统。系统围绕532nm Nd…YAG脉冲激光器和选通式增强型电荷耦合器件(ICCD)摄像机搭建而成,并且采用激光脉冲作为系统同步控制的触发信号。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术设计的同步控制电路,进行了距离选通水下激光成像实验。实验结果表明,采用激光脉冲触发同步控制电路的方法,可有效抑制激光脉冲抖动对系统同步控制精度的影响,从而克服水体表面反射和后向散射对成像的影响,提高了成像质量。在有效衰减系数为0.52m-1的湖泊中,系统的成像深度可达到水下7m,对于浅水目标的探测、识别非常有效。     

距离选通水下激光成像系统信噪比分析与计算

距离选通水下激光成像系统是一种基于时间标记原理的水下光电成像系统,它能够有效抑制水体后向散射光的干扰,提高目标探测距离,具有较高的军事和民用价值。在距离选通水下激光成像系统中,ICCD可能接收到的光信号包括水体后向散射光、目标反射直射光、以及目标反射光的前向散射光。建立了ICCD接收信号光能量的几何模型,在给定开门时刻和选通门宽参数条件下,给出了通过点扩散函数计算ICCD像元上所能接收到的目标反射光的直射光及其所引起的水体前向散射光能量的方法,以及通过水体分层计算水体后向散射光的方法,定义了距离选通水下激光成像系统信噪比,分析了目标距离对信噪比的影响并给出了仿真结果。     

斩波器调制照明光源的距离选通主动成像系统

研制了一种适用于大功率连续激光的高速斩波器 ,并用其配合连续半导体激光实现了距离选通的主动成像 ,消除了大气后向散射对成像对比度的不利影响。从理论和实验角度研究了调制脉冲特性、调制器承受激光辐照能力及门控触发电平的同步性。给出了实验系统结构示意图 ,实验结果表明该系统能有效消除后向散射光柱。最后分析了系统的利弊     

无扫描3-D距离选通成像激光雷达实验系统

无扫描3-D距离选通成像激光雷达能有效抑制后向散射,消除距离模糊,提高系统的探测能力、成像质量和距离精确性.介绍了完全采用商用器件搭建的无扫描3-D距离选通成像激光雷达实验系统,对实验系统进行了测试,结果表明,系统在室内40 m的作用距离下,距离分辨率达到1.5 m,能够准确地获得目标形状和距离信息;在室外960 m的作用距离下,系统的距离分辨率下降到3 m,但依然能够识别出目标.最后提出了实验系统的不足之处.