水下光學(xué)探測發(fā)展綜述

1、 一、水下探測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀光在水中傳播，接收器接收的光信息主要由 3 部分組成：從目標反射回來并經(jīng)水介質(zhì)光在水中傳播，接收器接收的光信息主要由3 部分組成：從目標反射回來并經(jīng)水介質(zhì)吸收、散射損耗后的成像光束；光源與目標之間水介質(zhì)散射的影響圖像對比度的后向散射光；目標與接收器之間水介質(zhì)散射較小角度并直接影響目標細節(jié)分辨率的前向散射光。與大氣成像技術(shù)相比，水下成像技術(shù)的研究重點就是減小水介質(zhì)所具有的強散射效應(yīng)和快速吸收功率

2、衰減特性對水下通信、成像、目標探測所造成的影響。目前主要有幾種成像技術(shù)在實際中得到應(yīng)用且達到較好的工作效果，它們的工作原理和技術(shù)特點如下所述。1 同步掃描成像同步掃描技術(shù)是掃描光束(連續(xù)激光)和接收視線的同步，利用的是水的后向散射光強相對中心軸迅速減小的原理。該技術(shù)采用準直光束點掃描和基于光電倍增管的高靈敏度探測器的窄視域跟蹤接收。如圖 1，激光掃描裝置器使用窄光束的連續(xù)激光器, 同時使用窄視場角的接收器, 探測器與激光掃描裝置分開

3、放置，這樣使得被照明水體和接收器視場的交迭區(qū)域盡量減少, 從而讓后向散射光盡量少地進入接收器中,再利用同步掃描技術(shù), 逐個像素點探測來重建圖像，有效地提高成像的信噪比和作用距離。美國 Westinghouse 公司為美國海軍生產(chǎn)的一種機械同步掃描 SM2000 型水下激光成像系統(tǒng), 其成像距離是普通水下攝像機的力。系統(tǒng)的距離分辨率由激光脈沖寬度和探測器選通門寬度決定，寬度為 1ns 激光脈沖和寬度為 1ns 成像儀結(jié)合，能提供 30

4、～60cm 的距離分辨率。如果選通脈沖寬度和激光脈沖寬度都很窄，使得只有目標附近的反射光才能到達攝像機，那么就能大大提高回波信號的信噪比，該系統(tǒng)典型視場為 12°～13°。距離選通技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)是一種較為成熟的技術(shù)，在實用化系統(tǒng)中證明了 6 倍衰減長度的距離上該成像技術(shù)具有成像識別目標的能力，能在大于 10 個衰減長度的距離上探測到目標。圖 2目前典型的水下距離選通光電成像系統(tǒng)主要有：⑴目前典型的水下距離選通成像系統(tǒng)是