EngLish

029-65661296

24小时咨询热线
联系西安海天海洋科技
联系电话
029-65661296
邮箱:info@xaht.com
地址:西安市高新区硕士路25号
当前位置:首页  > 新闻中心 > 行业新闻
激光水下成像技术及其进展!
作者:admin 发布日期:2016-7-31 11:06:53


西安海天海洋科技有限公司小编与您分享,激光水下成像技术及其进展:

   水下成像技术在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值,正受到各国研究者的日益重视。与我们平常所见空气中成像技术不同,水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减,因此直接将摄像机运用到水中,由于强散射效应,图像的噪声很大,且距离有限。激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题,在过去的几年中,成像距离和图像质量得到了很大程度的提高,这些进步都是因为采用了非传统成像技术和激光技术。本文对主要的几种水下成像技术进行了分析,讨论了它们各自的技术原理和发展动态。


西安水下摄像机



一、工作原理

由上所述,与大气成像技术相比,水下成像技术的重点是要减小水这一特定介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对成像质量的限制,目前已经有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果。

⒈ 常规水下成像技术

常规水下成像技术包括激光扫描水下成像和距离选通激光水下成像。其中激光扫描水下成像是利用水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。在这种系统中,探测器与激光束分开放置,激光发射器使用的是窄光束的连续激光器,同时使用窄视场角的接收器,两个视场间只有很小的重叠部分,从而减小探测器所接收到的散射光。利用同步扫描技术,逐个像素点探测来重建图像。因此这种技术主要依靠高灵敏度探测器在窄小的视场内跟踪和接收目标信息,从而大大减小了后向散射光对成像的影响,进而提高了系统信噪比和作用距离。

距离选通成像系统采用一个脉冲激光器,具有选通功能的像增强型CCD成像期间,通过对接收器口径进行选通来减小从目标返回到探测器的激光后向散射。在该系统中,非常短的激光脉冲照射物体,照相机快门打开的时间相对于照射物体的激光发射时间有一定的延迟,并且快门打开的时间很短,在这段时间内,探测器接收从物体返回的光束,从而排除了大部分的后向散射光。由于从物体返回来的第一个光子经受的散射最小,所以选通接收最先返回的光子束可以获得最好的成像效果。如果要获得物体的三维信息,可以通过使用多个探测器设置不同的延迟时间来获得物体在不同层次的信息,因而它提供了成像物体准三维信息的能力。

⒉ 水下激光三维成像技术

以上两种技术不能提供完善的三维信息能力,而条纹管水下激光三维成像技术可提供很好的三维信息。条纹管水下激光三维成像技术使用脉冲激光,接收装置是时间分辨条纹管。发射器发射一个偏离轴线的扇形光束,然后成像在条纹管的狭缝光电阴极上。用平行板电极对从光电阴极逸出的光电子进行加速、聚焦和偏转。同时垂直于扇形光束方向有一个扫描电压能够实时控制光束偏转,这样就能得到每个激光脉冲的距离和方位图像。采用传统的CCD技术对这些距离和方位图像进行数字存贮,使系统的脉冲重复频率与平台的前进速度同步,以压式路刷方式扫过扫描路线。这种成像结构中,每个激光脉冲在整个扇形光束产生一个图像,用来提供更大的幅宽。因此,使用当前的激光器和CCD技术和相对适中的脉冲重复频率,就能得到较高的搜索速度。

⒊ 偏振光水下成像技术

97%的海洋水体中,在数量上占优势的散射颗粒为直径小于1Lm的小颗粒,其相对折射率为1100~1115。它们一般地遵从瑞利或米氏散射理论。如果在水下用偏振光源照明,则大部分后向散射光也将是偏振的,这就可以采用适当取向的检偏器对后向散射光加以抑制,从而可使图像对比度增强。偏振成像技术是利用物体的反射光和后向散射光的偏振特性的不同来改善成像的分辨率。根据散射理论,物体反射光的退偏度大于水中粒子散射光的退偏度。如果激光器发出水平偏振光,当探测器前面的线偏振器为水平偏振方向时,物体反射光能量和散射光能量大约相等,对比度最小,图像模糊;当线偏振器的偏振方向与光源的偏振方向垂直时,则接收到的物体反射光能量远大于光源的散射光能量,所以对比度最大,图像清晰。

在以上几种技术中,我们认为距离门选通是比较重要的一种,因为实际上三维成像技术中也用到了距离选通的原理,只是采用方法不同,因此它们对成像探测器的性能要求是相同的。



西安水下摄像机

版权所有:西安海天海洋科技有限公司 地址:西安市高新区硕士路25号 备案号:陕ICP备15004168号-1 网站地图 导航地图 西安| 南京| 广东|
联系人:王经理 联系电话:029-65661296 手机:029-65661296 QQ:1546559130 邮箱:info@xaht.com

西安海天海洋科技有限公司从事西安水下摄像机,西安井下电视,西安水下高速相机的产品,欢迎前来咨询!
技术支持:西安网站设计