距离选通激光主动成像技术研究进展

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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