主動式水下同步掃描成像技術(shù)的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，陸地資源逐步減少，人類對海洋資源的開發(fā)越來越多，對于海洋水下視覺的需求也日益增多，水下成像技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。然而水的光吸收和散射導(dǎo)致光學(xué)圖像信號衰減，信噪比降低，尤其是散射造成強烈的背景光使圖像因?qū)Ρ榷冉档投兊媚：y以分辨，所以水下成像的主要任務(wù)是如何克服散射的影響。同步掃描成像方法采用窄視角光接收機器和窄束光照明，有效地減少視角范圍內(nèi)光散射的水介質(zhì)深度和體積，經(jīng)過多次成像后獲得一幅寬視角的圖像，這種方法是水下

2、散射環(huán)境中提高成像質(zhì)量的高性價比方案。不過，過去傳統(tǒng)的同步掃描成像方案通常采取接收端在成像目標(biāo)平面上平移的被動掃描成像方式。以致需要整個系統(tǒng)隨著載具運動才能進行寬范圍的掃描，很難保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和掃描精度。本文的主要目標(biāo)是設(shè)計一套主動式同步掃描成像系統(tǒng)，克服當(dāng)前被動掃描成像方法的不足，進一步改善成像質(zhì)量。
　　為了克服傳統(tǒng)同步掃描成像技術(shù)中機械式掃描的困難，提出主動式同步掃描成像系統(tǒng)設(shè)計方案。根據(jù)主動式同步掃描成像系統(tǒng)設(shè)計

3、，對其組成結(jié)構(gòu)進行探討，選擇合適的主動照明光源。詳細(xì)介紹了 CMOS圖像傳感器卷簾式快門的滾動曝光過程，指出它在同步掃描成像系統(tǒng)中獨特的優(yōu)勢。通過對同步控制信號和光源掃描電路的設(shè)計，使光接收器圖像采集和光源掃描嚴(yán)格意義上的同步。本文研究了海水光學(xué)特性及其通過對光的多次散射來分析同步掃描對減少散射光所受到的限制。
　　在充分了解系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分別利用軟硬件資源開放的 CMOS工業(yè)相機實現(xiàn)了兩種同步掃描方式：（1）局部像素行照

4、明/成像的多幀合成，利用CMOS相機的ROI（Region of Interest，感興趣區(qū)域）功能，動態(tài)地依次輪換到5個像素行分區(qū)進行掃描，自動合成一幀完整圖像，同步信號由工業(yè)相機的閃光燈控制脈沖輸出端口提供；（2）借助 CMOS相機卷簾式快門工作特點，將激光線掃描與其滾動曝光過程同步，單幀周期內(nèi)實現(xiàn)同步掃描成像，激光束照明與相機的同步關(guān)聯(lián)由相機的外部觸發(fā)端口實現(xiàn)。將光接收方式由依靠接收器平移的被動掃描方式發(fā)展到主動掃描方式，避免了整