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《计算机仿真论文(计算机仿真 论文)：水下光电成像系统计算机仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、计算机仿真论文（计算机仿真论文）：水下光电成像系统计算机仿真摘 要:为进行水下目标探测,该文针对Jaffe模型的不足,利用小角度近似原理,建立了水下光电成像系统的理论模型。考虑散射光的影响,给出了给定距离处的水下成像面各像素的信号辐射量的计算方法和对比度模型。对常规激光助视水下成像探测系统进行了仿真,研究了光源系统和接受系统的距离与成像对比度的关系。与Jaffe模型相比,该文所建模型中变量的物理意义更加明确,而仿真结果与其类似,证明该文所述方法的正确性。关键词:水下成像;小角度近似;对比度模型;计算机仿真ComputerSimulationfo
2、rUnderwaterPhotoelectricImagingSystemAbstract:InviewoftheshortcomingsoftheJaffemode,latheoreticalmodelofunderwaterphotoelectricmiagingsystemisestablishedforunderwatertargetdetectionusingthesmallangleapproxmiationprinci-ple.Consideringtheinfluenceofscattedligh,tthecalculation
3、methodofsignalradiationquantityandthecontrastmodelofpixelsinunderwatermiagingplaneofagivendistanceisproposed.Anunderwatermia-gingdetectionsystemwithextralightsourceissmiulated.Therelationshipofthedistancesbetweenthelightsourcesystemandtheacceptancesystemandthemiagecontrastis
4、researched.ComparedwiththeJaffemode,lthephysicalmeaningofthevariablesintheproposedmodelisclearer,andthesmiulationresultsaresmiilar,whichprovesthecorrectnessoftheproposedmethod.Keywords:underwaterimaging;smallangleapproximation;contrastmodels;computersimulation 水下光电成像探测系统在海洋
5、探测、水下兵器试验等方面有着越来越重要的应用[1,2]。水下光电成像探测系统的主要类型包括:摄像机-光源紧凑型、摄像机-光源分开型、距离门选通型和激光同步扫描型。这些不同类型的水下成像探测系统在不同的场合均有不同的应用。符合实际的水下成像系统模型有广泛的应用,它可以为系统设计、后续图像处理算法研究、水下图像识别等提供重要的指导[3];也可以为海水光学特性研究和测量提供更加便利和快捷的方法,例如人们研究发现海水的相位函数和传递函数之间存在傅里叶变换的关系,从而为相位函数的计算提供了便利[4]。研究人员对水下光电成像探测系统的系统建模作了大量工作:
6、Tan等人[5]研究了短距离工作时的距离门选通水下光电成像探测系统的计算模型,黄有为等人[6]研究了基于光束空间展宽的水下前向散射成像模型,Jaffe[7]分析了同步扫描水下成像的性能极限,Rampolla基于后向散射效应给出了激光助视光电成像系统的理论模型[8]。在这些模型中,除Jaffe外,均没有考虑整个系统的成像过程,虽然Jaffe考虑小角度散射原理所建立的模型最为贴近实际,但在其模型中,并没有给出各种参量的具体计算方法。本文针对Jaffe模型的不足利用小角度近似原理,建立了水下光电成像系统详细的数学计算模型,给出了仿真步骤,得到仿真结果
7、。与Jaffe模型相比,本文所建模型中各项的物理意义更加明确,而仿真结果与其模型类似,表明本文所述方法的正确性。1 信号辐射计算模型1.1 接受系统的信号分类水下光学成像系统的建模反映了从发射系统发出的光线到达接受系统的过程。如图1所示,从光源发出的光可以有三种到达接受系统的途径:直接传输、前向散射和后向散射。光源发出的光直接经目标反射到达接收系统称为直接传输;经水的散射再经目标发射到达接收系统称为前向散射,这部分光称为前向散射光;没有经过目标发射而是经过水的散射进入接收系统称为后向散射,这部分光称为后向散射光。假设成像系统接收的总辐射光通量E
8、T是这3个元件的线性组合 ET=Ed+Efs+Ebs式中:Ebs为后向散射;Efs为前向散射;Ed为直接传输。1.2 系统结构模型考虑发射和接收系统间
