論文水下光電成像技術(shù)簡介

1、水下光電成像技術(shù)簡介水下光電成像技術(shù)簡介激光距離選通成像技術(shù)是當前國內(nèi)外不斷發(fā)展且應用有效的水下光電成像技術(shù)之一國外20世紀90年代后陸續(xù)公開了一些水下光電成像探測系統(tǒng)和實驗結(jié)果。結(jié)合海洋資源勘探、水下救援和偵察等應用領(lǐng)域的需求全面介紹并對比分析了當前國內(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)特點對水下激光距離選通成像技術(shù)的發(fā)展和裝置應用具有意義。激光距離選通成像技術(shù)是當前國內(nèi)外不斷發(fā)展且應用有效的水下光電成像技術(shù)之一國外

2、20世紀90年代后陸續(xù)公開了一些水下光電成像探測系統(tǒng)和實驗結(jié)果。結(jié)合海洋資源勘探、水下救援和偵察等應用領(lǐng)域的需求全面介紹并對比分析了當前國內(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)特點對水下激光距離選通成像技術(shù)的發(fā)展和裝置應用具有意義。我國寬廣的海域具有豐富的資源，但由于與周邊國家存在一些海域的歸屬爭議，特別是近年來對能源的需求和國際勢力的插手，更加劇了我國周邊海域出現(xiàn)戰(zhàn)事爭端和資源爭奪的可能。針對深海資源開發(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探測、觀察、定位和分析技術(shù)成為國內(nèi)外研究的重要方向。目前水下成像探測技術(shù)主要有聲探測和光電探測兩種途徑。聲探測技術(shù)探測距離較遠，但成像的空間分辨力較差，難以完全適應高分辨力成像的需要；光電成像探測技術(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)的作用距離和細節(jié)分辨能力需要采用特殊的光電成像方法。本文將重點分析國內(nèi)外水下光電成像技術(shù)與系統(tǒng)研究進展，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)，希望對國內(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)國外從20世紀70年代開始主被動水下光電成像探測技術(shù)的研究，90年代后陸續(xù)公開了一些水下光電成像探測系統(tǒng)和實驗結(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，藍綠光透射比最大，因此成為當前水下光電成像的主要傳輸窗口。水下光電成像技術(shù)研究的重點是提升成像的對比度，提高水下觀察距離和細節(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時間分辨時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)是當前最有效的水下光電成像技術(shù)之一，國外已成功將其應用于ROV、AUV平臺以及水下救援裝備，國內(nèi)也有相關(guān)的實驗系統(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)是一種利用準直線陣激光與瞬時視場很窄的接收器間同步掃描成像技術(shù)，其介于早期的點激光二維掃描以及距離選通成像之間，相對于點激光掃描提高。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)展和應用前景。其相對激光距離選通成像和線激光掃描成像技術(shù)，系統(tǒng)簡單，體積小，重量輕，功耗低，適合在自帶電源小型平臺或機器人、蛙人使用，作用距離約在2～3AL。此外，在陽光或連續(xù)光譜光源照明下