循环步进延时距离选通水下微光三维成像
一种应用距离选通成像技术的微光望远镜
一种应用距离选通成像技术的微光望远镜张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛【摘要】利用红外波长的激光对微光系统进行辅助照明,改善目标区域的环境照度和对比度,使目标从视场中凸显出来,提高微光系统的探测距离,改善观察效果.采用距离选通技术,合理匹配激光脉冲与选通像增强器的工作时序,屏蔽目标前后非目标反射光以及来自大气中悬浮微粒产生的杂散光干扰,解决同轴照明后向散射问题,达到只观察选定距离内目标的目的.通过微光选通望远镜的工程实践,将激光距离选通技术成功地运用于微光探测领域中,在无月星光,照度为1×10-3 lx,大气能见度为10 km条件下,对中型坦克或卡车侧面目标的识别距离可达到1 400m.%Under the help of auxiliary lighting on low-light level system by using laser with infrared wavelength,environmental illumination and contrast of object area can be improved,making the object outstand from vision area,which can effectively enlarge the range of lowlight detection and improve the observation effects.Adopting range gating technology,properly arranging the work order between laser pulse and gated image intensifier,shielding the object from troubling by inflected light around the object and stray light from airborne suspended particulates,solving coaxial illumination back scattering problem,the object only from the selected range can be observed.Through engineering practices of laser assistant low-light level binoculars,the range gating technology is successfully applied to low-light detecting area,and the recognizable range for medium tank and the truck broadside is up to 1 400 m under simple background conditions,withoutmoonlight or starlight,with illumination of 1 × 10-3lx and atmosphere visibility of 10 km.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2013(034)004【总页数】5页(P667-671)【关键词】激光照明;微光选通望远镜;距离选通;后向散射【作者】张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛【作者单位】河南平原光电有限公司,河南焦作454001;焦作大学机电工程学院,河南焦作454000;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001【正文语种】中文【中图分类】TN249引言微光望远镜主要用于夜间观察、搜索目标，可利用镜内分划观测炸点位置，修正射击偏差，同时也可作为夜间侦察、监控装备使用。
北京理工大学科技成果——基于水下距离选通成像的水下考察勘探成像观察仪
北京理工大学科技成果——基于水下距离选通成像
的水下考察勘探成像观察仪
成果简介
距离选通技术利用脉冲激光器和选通摄像机，脉冲发射和开启成像时间的先后分开不同距离上的散射光和目标场景反射光，使被目标场景反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通开启时间内到达摄像机并成像。
利用激光距离选通夜视成像技术，研制水下考察勘探成像观察仪，实现对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。
实现水下图像的对比度增强，适合深水或夜间使用，其观察距离较裸眼远5-7倍，较传统摄像装置远2-4倍。
项目来源自行开发
技术领域电子信息
应用范围本项目的产品化在军事、公安和民用等领域具有广泛的应用前景，包括水下有人/无人运载器的观察与导航；水下资源勘探，例如海底考古观察等；水库大坝、水下管道的检测；水下救援：海难水下救援等。
应用拓展：与地理信息系统、惯导技术等的结合，
可实现更高层次的救援装备，如水下救援。
所在阶段小规模生产
成果转让方式合作开发
市场状况及效益分析目前除军口外，其它领域尚未全面应用，关键是尚难提供合适的产品，此外还有许多有待扩展的应用领域，技术的产业化前景广阔。
激光水下成像技术及其进展
表 １ 主 要 水 下 成 像 技 术 的 工 作 原 理 比较
Ｔａｂ． Ｔｈｅ ｃ １ ｏｍ ｐａ ｉｏｎ ｏｆｔ ｐｅ ａ ｉ ｇ ｐｒ ｎ ｉ ｅ ｏ ａｉ ｄｅ ｗａ ｅ ｍ ａ ｉ ｅ ｈｎ ｏ ｅ ｒｓ ｈｅ ｏ ｒ ｔｎ ｉ ｃ ｐｌｓ ｆ ｒ ｍ ｎ ｕｎ ｒ ｔ ｒ ｉ ｇ ｎｇ ｔ ｃ ｏｌ ｇｉｓ
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第２ 卷 第２ ６ 期 ２Ｑ Ｑ ６年 ６月
光 电 子 技 术
ＯＰ ＴＯＥＬ ＥＣＴＲＯＮＩ Ｃ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｊｎ ０ ６ ｕ ．２ ０
激光水下成像技 术及其进展
孔 捷， 张保 民
（ 京 理 工 大 学 电 光 学 院 ， 京 ，１ ０４ 南 南 ２０９）
摘 要 ：介 绍 了近年 发 展起 来 的三种 主 要 的激 光水 下 成像 方 法 ，即 常 规水 下 激 光 成像 、 高 分 辨率水 下 激光 三维 成像和 偏振 激 光成像 ， 析 了 它们各 自的工作 原理 、 点 以及 各 自的发展状 分 特
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光器 的运 用从 某种 程度 解决 了成 像 的距离 问题 ， 在
引 言
水 下成 像技 术在 水下 目标 发现 、 面材 料探 测 海 及 海洋 地理 工 程 中具 有广 泛而 重要 的应 用价 值 ， 正
受 到 各 国研 究者 的 日益 重视 。 与我
探测 通 苎 激 光 器 发 出 激 光 束 ， 器 接 收 激 光 束 中心 反 射 光 ， 过 二 者 的 同步 机械 扫 描 成 像 雾］ 篓 ．
过 去 的几 年 中 ， 像距 离和 图像 质量得 到 了很 大程 成
度 的提 高 ， 些进 步都 是 因为采 用 了非传 统成 像技 这
【精选】水下目标搜索与识别技术
水下目标搜索与识别技术水下目标搜索与识别系统一般分为光视觉系统和声视觉系统，当距离物体十米以内，一般采用光视觉系统，当距离物体大于十米以上时则用声视觉系统。
当前流行的趋势是采用激光的方式来进行目标搜索与识别。
一．光视觉系统传统的光视觉系统包括水下摄像机、照明等设备用来满足获取光学图像和视频信息等基本的要求。
而现在的光视觉系统不仅要求满足上述要求，还要求具备对图像和视频信息进行处理、特征提取以及分类识别的功能。
总之，只能水下机器人中光视觉系统的使命是：快速、准确德获取水下目标的相关信息，并对信息进行实时处理，将处理结果反馈给计算机，从而指导机器人进行正确的作业。
1.光视觉系统框架水下光视觉系统主要分为三大块：(1)底层模块:图像采集系统，包括专用水下CCD感光摄像头和图像采集卡，这部分属于硬件部分；(2)中层模块：图像处理，包括图像预处理、图像分割、特征提取、根据目标模型进行学习，形成知识库和逻辑推理机制，得到单幅图像的初步理解和评价。
(3)高层模块：分类是水下目标识别最为核心的技术，也是最终实现部分。
1.1硬件组成光视觉系统硬件包括光视觉计算机、水下CCD摄像头、云台和辅助照明灯。
光视觉计算机完成视觉建模、高层视觉信息处理和理解、与机器人主控计算机的网络通讯，实时监控系统每个时间节拍的运行状态与处理参数。
1.2软件体系水下光视觉系统的软件体系涵盖了两个部分：中层模块和高层模块。
中层模块主要负责图像处理工作(图像处理一般包括图像预处理、图像分割和特征提取三方面)。
高层模块是水下目标识别系统的最终实现部分，一般采用的是神经网络识别算法进行识别分类。
二．声视觉系统理想的声视觉系统作为智能水下机器人的传感设备，应该具备灵敏度高、空间分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强、自主调节和全天候作业等特点，能适合探测弱目标和鉴别多目标的需要。
同时它能在比较复杂的人为干扰和自然干扰下，实现对目标的自动识别和跟踪选择。
声视觉系统最终要完成的任务是目标的自动定位、分类识别以及对运动目标实现跟踪，而完成这一任务的核心和前提条件是拥有一台高分辨率水声探测设备。
水下成像技术的技术原理和发展动态
水下成像技术的技术原理和发展动态下成像技术在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。
与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，因此直接将摄像机运用到水中，由于强散射效应，图像的噪声很大，且距离有限。
激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题，在过去的几年中，成像距离和图像质量得到了很大程度的提高，这些进步都是因为采用了非传统成像技术和激光技术。
本文对主要的几种水下成像技术进行了分析，讨论了它们各自的技术原理和发展动态。
由上所述，与大气成像技术相比，水下成像技术的重点是要减小水这一特定介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对成像质量的限制，目前已经有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果。
⒈常规水下成像技术常规水下成像技术包括激光扫描水下成像和距离选通激光水下成像。
其中激光扫描水下成像是利用水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。
在这种系统中，探测器与激光束分开放置，激光发射器使用的是窄光束的连续激光器，同时使用窄视场角的接收器，两个视场间只有很小的重叠部分，从而减小探测器所接收到的散射光。
利用同步扫描技术，逐个像素点探测来重建图像。
因此这种技术主要依靠高灵敏度探测器在窄小的视场内跟踪和接收目标信息，从而大大减小了后向散射光对成像的影响，进而提高了系统信噪比和作用距离。
距离选通成像系统采用一个脉冲激光器，具有选通功能的像增强型CCD成像期间，通过对接收器口径进行选通来减小从目标返回到探测器的激光后向散射。
在该系统中，非常短的激光脉冲照射物体，照相机快门打开的时间相对于照射物体的激光发射时间有一定的延迟，并且快门打开的时间很短，在这段时间内，探测器接收从物体返回的光束，从而排除了大部分的后向散射光。
由于从物体返回来的第一个光子经受的散射最小，所以选通接收最先返回的光子束可以获得最好的成像效果。
水下激光距离选通三维成像方法
水下激光距离选通三维成像方法黄子恒;李微;杨克成;夏珉【摘要】基于水下距离选通激光成像技术，利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息，提出了一种针对水下目标的三维成像方法。
结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统，对15 m处的水下目标进行了三维成像。
这一方法有效抑制了水下成像系统中存在的目标表面材质、水体衰减以及目标各点法线方向与入射激光脉冲方向夹角不同等因素对于三维成像造成的不良影响，同时仅需要从单一方向对目标进行成像，减少了所需图像采集的次数，简化了三维重构的过程。
%According to the distance information in phase change characteristics of laser echo intensity in range-gated imaging system,a three dimensional imaging method for underwater target was presented. Combined with underwater range-gated laser imaging system in the laboratory,3-D images of the underwater target with a 15m distance was a-chieved. This method can effectively restrain some adverse impacts that caused by target surface materials,water atten-uation,the angle between the direction of incident laser pulse and the normal direction of target surface. This method doesn′t need to change the direction of observation,reduces the collection times of required image,and simplifies the 3-D imaging process.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2016(046)011【总页数】5页(P1315-1319)【关键词】水下目标;距离选通;三维成像【作者】黄子恒;李微;杨克成;夏珉【作者单位】华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074;华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074;华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074;华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN2491999年,美国海军研究局最先展开了水下目标的三维成像的研究[1]。
距离选通技术在三维成像激光雷达中的应用研究
（ 电子科技 大学 物 理 电子 学院 ， 川 成都 ６ ０ ５ ） 四 １０ ４
摘 要 ：距 离选 通技 术在 三 维成像 激 光 雷达 中有 着重要 应 用 ，是 一种 解 决水 下微 光成 像 和抑 制后 向
散 射 问题 的 简单有 效 方法之 一 。文 中概 述 了距 离选通技 术的 原理和 应 用 范 围， 据 实时成像 的 需求 ， 根
表 明 ： 离精 度 受 系统 信 噪 比的影 响很 大 ， 距 当信 噪 比 大于 ２ ０ ０ ０时 ， 测距精 度优 于 ０２ ． ｍ。 关键 词 ：距 离选通 ； 实时成像 ； 三 维激光 雷达 ； 测距 精度
中 图 分 类 号 ： Ｎ９ ８ Ｔ ５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ２ ６２ １ ）１ ０ ８ — ４ ０ ７ ２ ７ （０ ２０ — ０ ５ ０
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第 ４ 卷 第 １期 １
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红 外 与 激 光 工 程
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２１ ０ ２年 １月
Ｊ ｎ．２ ２ ａ ０１
距 离 选 通 技 术 在 三 维成 像 激 光 雷 达 中 的应 用 研 究
循环步进延时距离选通水下微光三维成像
第 ３ 卷 第 ６期 １ ２０ ０ ７年 ｌ ２月
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循环步进延时距离选通水下微光三维成像
张毅;柏连发;陈钱;顾国华;张保民
【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(031)006
【摘要】为消除水下主动成像背向散射效应的影响,提高水下成像的作用距离,同时扩大成像探测的范围,提高水下目标的探测与识别概率,在研究距离选通水下主动成像探测的基础上,提出了循环步进延时控制距离选通同步脉冲产生机理,使同步选通脉冲循环延迟时间序列与拟探测区域的距离序列相匹配,实现不同距离情况下水体的扫描成像,再通过三维图像生成实现水体的三维成像显示;研究了循环步进延时控制的机理,设计了基于循环步进延时同步控制的距离选通水下微光三维成像装置.实验表明:与常规距离选通成像方式相比,该方法扩大了成像探测的范围,提高了目标的探测与识别概率.
【总页数】5页(P753-757)
【作者】张毅;柏连发;陈钱;顾国华;张保民
【作者单位】南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京210094;南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京210094;南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京210094;南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京210094;南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】TN219
【相关文献】
1.水下光电成像技术与装备研究进展(上)——水下激光距离选通技术 [J], 曹峰梅;金伟其;黄有为;李海兰;王霞;储开丽;刘敬
2.水下激光距离选通三维成像方法 [J], 黄子恒;李微;杨克成;夏珉
3.一种应用距离选通成像技术的微光望远镜 [J], 张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛
4.水下距离选通成像系统参数对成像效果影响的实验研究 [J], 葛卫龙;张晓晖;韩宏伟;华良洪
5.基于水下距离选通成像的水下考察勘探成像观察仪 [J],
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