論文水下光電成像技術(shù)簡(jiǎn)介

1、水下光電成像技術(shù)簡(jiǎn)介水下光電成像技術(shù)簡(jiǎn)介激光距離選通成像技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外不斷發(fā)展且應(yīng)用有效的水下光電成像技術(shù)之一國(guó)外20世紀(jì)90年代后陸續(xù)公開(kāi)了一些水下光電成像探測(cè)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)合海洋資源勘探、水下救援和偵察等應(yīng)用領(lǐng)域的需求全面介紹并對(duì)比分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外典型水下激光距離選通成像裝置和性能水平討論了其技術(shù)特點(diǎn)對(duì)水下激光距離選通成像技術(shù)的發(fā)展和裝置應(yīng)用具有意義。激光距離選通成像技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外不斷發(fā)展且應(yīng)用有效的水下光電成像技術(shù)之一國(guó)外

2、20世紀(jì)90年代后陸續(xù)公開(kāi)了一些水下光電成像探測(cè)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)合海洋資源勘探、水下救援和偵察等應(yīng)用領(lǐng)域的需求全面介紹并對(duì)比分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外典型水下激光距離選通成像裝置和性能水平討論了其技術(shù)特點(diǎn)對(duì)水下激光距離選通成像技術(shù)的發(fā)展和裝置應(yīng)用具有意義。我國(guó)寬廣的海域具有豐富的資源，但由于與周邊國(guó)家存在一些海域的歸屬爭(zhēng)議，特別是近年來(lái)對(duì)能源的需求和國(guó)際勢(shì)力的插手，更加劇了我國(guó)周邊海域出現(xiàn)戰(zhàn)事?tīng)?zhēng)端和資源爭(zhēng)奪的可能。針對(duì)深海資源開(kāi)發(fā)、海洋科研以及

3、水下工程作業(yè)、考古和救援的迫切需求，研究適合載人潛水器、遙控潛水器、自治式潛水器、水下滑翔器、水下救援等高分辨力水下目標(biāo)探測(cè)、觀察、定位和分析技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外研究的重要方向。目前水下成像探測(cè)技術(shù)主要有聲探測(cè)和光電探測(cè)兩種途徑。聲探測(cè)技術(shù)探測(cè)距離較遠(yuǎn)，但成像的空間分辨力較差，難以完全適應(yīng)高分辨力成像的需要；光電成像探測(cè)技術(shù)分辨力高，但由于光線在水中快速衰減，在一定深度以下往往需要輔助照明，且由于照明光后向散射的影響，使得人眼直接觀察以及傳統(tǒng)

4、連續(xù)照明電視成像的有效作用距離較短，因此，提高水下光電成像系統(tǒng)的作用距離和細(xì)節(jié)分辨能力需要采用特殊的光電成像方法。本文將重點(diǎn)分析國(guó)內(nèi)外水下光電成像技術(shù)與系統(tǒng)研究進(jìn)展，特別是激光掃描成像、偏振成像等幾種特殊的水下光電成像技術(shù)，希望對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)方面的研究具有參考作用。1幾種水下光電成像技術(shù)與系統(tǒng)幾種水下光電成像技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)外從20世紀(jì)70年代開(kāi)始主被動(dòng)水下光電成像探測(cè)技術(shù)的研究，90年代后陸續(xù)公開(kāi)了一些水下光電成像探測(cè)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于光在

5、水下傳輸?shù)乃p和后向散射是限制水下光電成像系統(tǒng)作用距離的主要因素，在純凈水和清澈的海水中，藍(lán)綠光透射比最大，因此成為當(dāng)前水下光電成像的主要傳輸窗口。水下光電成像技術(shù)研究的重點(diǎn)是提升成像的對(duì)比度，提高水下觀察距離和細(xì)節(jié)分辨能力。除了常規(guī)連續(xù)光照明水下電視系統(tǒng)外，目前其它有效的水下光電成像技術(shù)可分為以下六類：時(shí)間區(qū)分距離選通光電成像技術(shù)、空間區(qū)分激光同步線掃描技術(shù)（LLS）、偏振光成像技術(shù)、結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)、調(diào)制解調(diào)去除散射光技術(shù)和多視角圖像

6、構(gòu)造技術(shù)。1.1時(shí)間分辨時(shí)間分辨距離選通光電成像技術(shù)距離選通光電成像技術(shù)脈沖激光照明＋選通光電成像結(jié)合的激光距離選通光電成像技術(shù)是當(dāng)前最有效的水下光電成像技術(shù)之一，國(guó)外已成功將其應(yīng)用于ROV、AUV平臺(tái)以及水下救援裝備，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研制[。隨著激光器和選通成像器件技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)性能得到不斷提高，作用距離達(dá)到水下連續(xù)照明光電成像系統(tǒng)的3～5倍以及潛水員在自然光照射下水下觀察距離的6～10倍。有關(guān)內(nèi)容可參見(jiàn)本文上部。1.2空間分

7、辨空間分辨激光線掃描（激光線掃描（LLS）技術(shù)）技術(shù)激光線掃描水下成像技術(shù)是一種利用準(zhǔn)直線陣激光與瞬時(shí)視場(chǎng)很窄的接收器間同步掃描成像技術(shù)，其介于早期的點(diǎn)激光二維掃描以及距離選通成像之間，相對(duì)于點(diǎn)激光掃描提高。偏振成像技術(shù)在水下成像領(lǐng)域已展現(xiàn)出良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。其相對(duì)激光距離選通成像和線激光掃描成像技術(shù)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，功耗低，適合在自帶電源小型平臺(tái)或機(jī)器人、蛙人使用，作用距離約在2～3AL。此外，在陽(yáng)光或連續(xù)光譜光源照明下