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1、《激光杂志》2003年第24卷第5期LASERJOURNAL(VOl.24.NO.5.2003)1·综合评述·距离选通激光主动成像技术研究进展徐效文郭劲付有余周建民(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130022)提要:阐述了距离选通原理,在此基础上详细地分析了距离选通关键技术,介绍了距离选通激光成像系统的最新研究进展,展望了距离选通激光主动成像技术的发展趋势。关键词:主动成像,激光照明,距离选通技术Recentadvancesinactiverange-gatedlaserimagingtechnigueXuXiaowenGuoJinFuYouyuZho
2、uJianmin(ChangchunInstituteOfOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyOfSciences,Changchun130022,China)Abstract:TheprincipleOfrangegatingisillustrated,basedOnwhich,thekeytechnOlOgiesOfrangegatingareanalyzedindetail.Therecentadvancesinrange-gatedlaserimagingsystemareintrOducedandfut
3、uredirectiOnsOfrange-gatedactiveimagingarepredicted.Keywords:activeimaging,laserilluminatiOn,rangegating对目标进行照射,由目标反射的激光返回到摄像机。当激光!1引言脉冲处于往返途中时,摄像机选通门(或光闸)关闭,这样就在光照度低、大气传输特性差或者烟雾、水珠、尘埃等悬挡住了大气中悬浮微粒所引起的后向散射光。当反射光到浮微粒引起的后向散射严重条件下,即使最灵敏的微光电视达摄像机时,选通门开启,让来自目标的反射光进入摄像机。系统也很难探测到远处的小暗目标,红外成像系统
4、也受到温选通门开启持续时间与激光脉冲一致,这样形成的目标图像度对比低的限制。利用高亮度、高方向性和高相干性的激光主要与距离选通时间内的反射光有关。距离分辨率由激光作为照明光源,照明远处小暗目标,探测激光脉冲回波信号,脉冲宽度和探测器选通门宽度确定,宽度为Ins激光脉冲和再辅以距离选通技术,就可以获得远处小暗目标的高分辨率选通门宽为Ins的摄像机结合,能提供30~60cm的距离分辨图像。激光主动成像技术是把激光器应用到光电探测领域率。如果选通脉冲宽度和激光脉冲宽度都很窄,使得只能探而产生的一种新的光电技术,由近红外脉冲激光器和选通增测到目标附近的反射光,那么就能大大提
5、高回波信号的信噪强型CCD摄像机构成的距离选通激光主动成像系统,能够克比,获得所观察目标的高分辨率图像。服传统被动成像系统许多缺点,可以在全天候下探测和识别目标并且提供距离信息,具有成像清晰、对比度高,不受环境〔1-3〕光源的影响等优点。2原理激光照明主动成像系统的工作原理与激光雷达基本相同,通过调节发射激光束的聚焦状态(发散角),将目标的全部或关键特征部位照亮,满足接收系统探测要求,探测激光回波,实现对目标的成像和精确跟踪的目的。照明发射激光和回波信号在大气路径中传输,大气背景辐射、透过率、散射和吸收以及湍流等因素都将对主动照明成像产生影响。为了克服以上因素对成像
6、距离和成像质量的影响,采取了距离3关键技术〔2,4-7〕选通技术,其原理如图1所示。3.1距离选通技术距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机,以时间为了避免后向散射光对成像质量的影响,采用了距离选的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光,使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间!2003年2月16日收稿作者简介:徐效文,男,25岁,博士生,1999年毕业于长春理工内到达摄像机并成像。激光器发射很强的短脉冲,脉冲激光大学,现在中科院长春光机所攻读博士学位。2《激光杂志》2003年第24卷第5期LASERJOURNAL(VOI.24.NO.5.20
7、03)通技术。这项技术的特点是脉冲光波从激光源到目标表面大视场成像探测。再反射回到接收器以前,接收器一直处于“关闭”状态。只有CO2激光对人眼安全,大气传输性能好,穿透大气雾、霾当某一距离上的目标反射光到达接收器的瞬间,接收器才打和战场烟尘的性能好。CO2激光器效率高,闪光灯泵浦Nd:开选通门,让反射光进入接收器,从而可以消除大部分后向YAG激光器效率一般为1%~3%,最高不超过5%,而CO2散射光。激光器效率一般为10%~20%,高的可达25%,缺点主要是3.2距离选通同步控制技术技术要求高,光学系统复杂。10.6!m的CO2激光对战术目距离选通激光成像系统中
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