水下目标激光成像系统设计及实现

发布时间：2019-09-19 11:44

【摘要】：为了解决传统水下目标成像系统存在的成像模糊、测距误差高的缺陷,设计了一种水下目标激光成像系统。数据采集卡将驱动信号反馈给激光发射机,发射机射出扇形激光光束,激光束通过发射光学系统以及扫描系统射向水下目标,扫描系统以及接收光学系统对水下目标反射的回波信号进行操作,并将回波信号传输到条纹管探测器的光阴极中,进而获取目标的原始条纹图像,分析了条纹管探测器的激光成像原理,对系统中的激光发射机、光学系统以及扫描系统进行详细说明,并介绍了系统软件实现中VB程序控制信号时序过程以及Matlab图像处理流程。实验结果说明,该系统可获取精确的水下目标图像,并且对水下目标距离进行准确探测,具有较高的成像性能和距离探测性能。
【图文】：

http∶//www．laserjournal．cn向目标，此时目标产生回波信号，扫描系统和接收光学系统对回波信号进行操作［2］，并向条纹管探测器反馈回波信号，最终获取水下目标的原始条纹图像，，CCD相机将从条纹管探测器中采集的原始条纹图像存储到计算机中。计算机中的系统软件采用数据采集卡对激光发射机进行控制，激光发射机通过延时器以及触发器对条纹管探测器的运行状态实时控制。图1水下目标激光成像系统总体结构1.2激光发射机设计的水下目标激光成像系统的激光波长取值区间是［480，560］nm。系统采用调QNd:YAG倍频激光放射机，其包括振荡级和放大级。振荡级采用氙灯泵浦的主动电光调Q钕离子激光器，其谐振腔中存在具有35%透射率的输出镜。振荡级激光腔内的主动电光调Q系统可对电光晶体中的电压实施调控［3］，确保谐振腔Q值基于设置的程序进行波动，最终获取的激光脉冲能量是12mJ。放大级是氙灯泵浦的钕离子激光放大器［4］，能够将振荡级输入的激光放大4至8倍，输出激光光束通过倍频晶体形成脉冲能量是40mJ的绿光激光脉冲。1.3条纹管探测器激光成像原理条纹管探测器是系统的关键部件，其采用自身的偏转电压将电子变换成光学图像。获取的光学图像中存在水下目标的二维反射率信息以及三维距离信息，对该图像进行去噪、还原以及重构后［5］，可得到水下目标的距离图像以及强度图像。条纹管探测器包括光电阴极、加速系统、偏转系统以及荧光屏。设计的水下目标激光成像系统中的激光发射机向目标发射扇形激光束，水下目标中受到激光照射后会反射出大量光子，这些光子处于呈现条状排列，成像系统中的接收透镜对这些光子进行采集［6］，并向条纹管内的光电阴极传输采集到的光子，此时光子将变换成电子进行加速运?

腿

本文编号：2538091