基于距离选通的激光主动成像技术的研究.pdf

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1、第33卷第2期2011年4月光·学仪器0PTICALINSTRUMENTSV01．33。No．2April，2011文章编号：1005—5630(2011)02一0047一05基于距离选通的激光主动成像技术的研究*初士博，刘孟德，盖志刚，杨书凯，周扬，杨俊贤(山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东省海洋环境监测技术重点实验室，山东青岛266001)摘要：距离选通激光主动成像可在恶劣环境条件下有效克服大气后向散射和背景干扰，得到被观测目标的高对比度图像。详细分析了大气后向散射对主动成像系统的影响，阐述了距离选通成

2、像技术高速门控成像的原理，并就构成距离选通激光主动成像系统的关键器件如光源、像增强CCD(ICCD)、接收光学系统提出了具体性能要求和选取中需遵循的依据，文章最后介绍了目前国外的研究状况及未来的发展趋势。关键词：激光主动成像；后向散射；距离选通；像增强CCD中图分类号：O439文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2011．02．011Researchonlaseractiveimagingtechnologybasedonrange-gatedCHUShibo，LIUMe

3、ngde，GAIZhigang，YANGShukai，ZHOUYang，YANGJunxian(ShandongProvincialKeyLaboratoryofOceanEnvironmentMomtofingTechnology，InstituteotOceanInstrumentation，ShandongAcademyofSciences，Qingdao266001，China)Abstract：Range-gatedlaseractiveimagingcanbeeffectivelyovercom

4、etheatmosphericback-scatteringandbackgroundinterferenceinharshenvironmentalconditions．High-contrasttargetimagewhichwasobservedwasobtained．Thepaperanalyzestheatmosphericback-scatteringeffectontheactiveimagingsystem，describesrange-gatedimagingprincipleofhigh

5、-speedgatedimaging，andtoconstitutingalaserrange-gatedactiveimagingsystem，thekeydevicessuchaslightsource，imageintensifiedCCD(ICCD)，receivingopticalsystemputsforwardspecificperformancerequirementstobefollowedthebasisinselecting．Thepaperfinallydescribesthecur

6、rentstateofforeignresearchandfuturetrends．Keywords：laseractiveimaging；back—scattering；range-gated；ICCD引言主动式激光成像探测可直观获取丰富的目标形貌特征或基本结构，抑制背景干扰，可对目标进行实时监测，因此它已成为现在及今后一段时期光电成像监测领域的一个主要研究方向。激光主动成像系统一般以大功率激光器作为照明光源，在较低的光照度和能见度下对远距离目标探测成像。由于被动成像系统在漆黑的夜晚以及烟、尘、雾、雨、雪

7、等条件下无法提供高对比度的图像，而激光主动成像系统可在上述环境下得到高分辨力图像，因此其在监视、搜索、跟踪、导航等领域越来越得到人们的关注m2

8、。I基于距离选通的激光主动成像技术激光具有高亮度、高方向性、高单色性等特点使其成为一种理想的光源。利用这些特点，对远距离目。收稿日期：2010-11—15作者简介：初士博(1983一)，男，山东青岛人，助理研究员，硕士，主要从事激光光电仪器方面的研究。·48·光学仪器第33卷标或其局部进行照射，高功率的激光源保证了回波信号的强度，只需接收系统有足够的灵敏度即可得到远

9、距离目标的图像[3]。1．1大气后向散射在激光主动成像系统中，照射目标的光束通过大气时要被大气散射，其中一部分后向散射辐射进入观察系统，在仪器像面上造成一个附加背景而降低了图像对比度和清晰度。在能见度差、光照度低的条件下，这一影响则成为激光主动成像系统成像性能的一个基本限制因素。大气对激光器光束的后向散射是造成被观察景物固有对比度下降的主要原因之一。通常损失的辐射能量是由大气吸收和散射两个因素造成的。在可见光和近