蓝绿激光水下成像系统的探测灵敏度分析

为了分析水下激光成像探测系统的探测能力,根据水下蓝绿激光主动成像系统的成像过程,分析了目标与背景的辐射特性、海水后向散射特性、距离选通特性以及激光发射器和接收器的性能,提出了一种基于光束扩展函数(BSF)的探测灵敏度模型。该模型在海水散射系数与衰减系数之比介于0~1的范围内都适用。通过对给定参数的系统进行分析计算,进一步讨论了激光发散角、系统接收口径和图像传感器选通门宽等因素对系统探测能力的影响。结果表明:当选通门宽等于激光脉冲宽度时,系统的探测深度达到最大。模型的建立将为系统设计和系统参量的优化选择提供理论依据。     

激光主动成像技术应用及发展

近年来,激光主动成像技术得到快速发展,为获取高分辨率的图像信息提供了一种全新的探测手段。本文阐述了距离选通成像系统的基本原理,结合国外研究成果,对4种成像探测系统做了介绍:超分辨率距离映射成像系统、短波红外单基/双基成像系统和红外与激光双模组合成像系统。重点对各系统的构成、关键器件及技术优势进行了研究,并对实验结果进行了分析。分析了距离选通成像技术的发展趋势,对发展新型成像探测系统具有参考价值。     

距离选通式半导体激光夜视系统

距离选通式半导体激光夜视系统是采用高功率脉冲半导体激光器作为夜视系统的照明光源、以微光管作为接收传感器的主动成像夜视系统。介绍了半导体激光夜视系统中所采用的高质量脉冲半导体激光光源技术及距离选通技术。其中光束准直整形技术和改善光场均匀性技术是脉冲半导体激光夜视系统的关键技术。距离选通式激光夜视系统消除了脉冲激光带来的后向散射及杂散光的干扰,提高了接收信噪比,可获取清晰的夜视图像。实验证明采用距离选通式半导体激光夜视系统可在很差的气象条件下工作,并可获得清晰图像,作用距离达5 km。该系统不仅用于军事领域也可用于边防、公安、搜救、监控等其他领域。     

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。     

Analysis of MCP gain selection for underwater range-gated imaging applications based on ICCD

In this paper, the gain and noise of underwater laser range-gated imaging systems based on intensified CCD (ICCD) are theoretically analyzed. Combined with experimental results, the quality of underwater images at different system parameters is objectively evaluated from the aspect of modulation degree and histogram of grayscale distribution. Comprehensive selection disciplines of micro-channel plate (MCP) gain in applications is generalized according to the coherence between theory and experiment, and a scheme of auto gain control (AGC) based on image analysis is proposed for underwater range-gated imaging systems.     

激光距离选通成像关键技术

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,指出传统的距离选通同步控制系统的缺点,并提出一种改进的距离选通同步控制方案.     

Underwater single beam circumferentially scanning detection system using range-gated receiver and adaptive filter

Underwater target detection and ranging in seawater are of interest in unmanned underwater vehicles. This study presents an underwater detection system that synchronously scans a collimated laser beam and a narrow field of view to circumferentially detect an underwater target. Hybrid methods of range-gated and variable step-size least mean squares (VSS-LMS) adaptive filter are proposed to suppress water backscattering. The range-gated receiver eliminates the backscattering of near-field water. The VSS-LMS filter extracts the target echo in the remaining backscattering and the constant fraction discriminator timing method is used to improve ranging accuracy. The optimal constant fraction is selected by analysing the jitter noise and slope of the target echo. The prototype of the underwater detection system is constructed and tested in coastal seawater, then the effectiveness of backscattering suppression and high-ranging accuracy is verified through experimental results and analysis discussed in this paper.     

基于距离选通的激光主动成像技术的研究

距离选通激光主动成像可在恶劣环境条件下有效克服大气后向散射和背景干扰,得到被观测目标的高对比度图像.详细分析了大气后向散射对主动成像系统的影响,阐述了距离选通成像技术高速门控成像的原理,并就构成距离选通激光主动成像系统的关键器件如光源、像增强CCD(ICCD)、接收光学系统提出了具体性能要求和选取中需遵循的依据,文章最...     

低慢小目标面阵推进式激光成像探测方法研究

为了解决空中低慢小目标探测存在“发现难、识别难、跟踪难”的问题,提出了一种面阵推进式激光成像探测方法。采用面阵探测器对场景选通成像,通过车载成像系统的行进来实现多帧不同场景图像的获取,并运用一种特定的距离映射关系来实现对观测场景的3维重构。以低空小型飞行物为目标,设计了成像探测系统的基本参量,并从激光二极管阵列单元、脉冲宽度与重复频率、大气衰减、信噪比和脉冲峰值功率等方面分析了成像探测系统的基本性能。结果表明,在低空范围内,面阵推进式激光成像探测方法可有效对大面积空域进行快速3维成像,缩短图像生成时间,为下一步的系统工程实现提供了理论和技术指导。     

一种距离选通图像分割的新算法(英文)

介绍了一种图像分割算法,用于受到距离选通激光夜视技术带来的回波展宽效应影响的图像。该算法利用有效信息区边缘线的平均灰度信息实现对分割图像阈值的选取以分割图像。选取该阈值后,算法利用空间信息实现对噪点的判断以除去噪声。该算法可以准确分割出有效信息区边缘,采用很少的形态学操作,保证了图像的还原质量。实验证明该算法可以准确地分割边缘模糊的距离选通激光夜视图像,对噪声等具有较强的稳健性。