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距离选通激光成像系统发展现状

导读: 绍了三种典型的距离选通激光成像系统,讨论了距离选通激光成像系统今后需要重点研究的课题。

  本文阐述了距离选通激光成像原理,在此基础上扼要分析了距离选通关键技术。介绍了三种典型的距离选通激光成像系统,讨论了距离选通激光成像系统今后需要重点研究的课题,展望了距离选通激光成像系统的发展趋势。

  1引言

  在低亮度、大气传输特性差或者后向散射严重等恶劣天气条件下,即使最灵敏的微光电视系统也不能提供足够的分辨率,很难探测识别目标,这时红外成像系统也受到温度对比低的限制。为了克服以上缺点,人们采用近红外脉冲激光器和选通增强型CCD相机设计出了一种距离选通激光成像系统,可以在全天候下探测和识别目标并且提供距离信息。距离选通激光成像技术可以克服传统的被动成像许多缺点,具有成像清晰、对比度高,不受环境光源的影响等优点。

  2原理

  通过调节发射激光束的聚焦状态(发散角),将目标全部或目标的关键特征部位照亮,实现对目标的成像和精确跟踪。辐射脉冲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(特别是后向散射)对成像距离和成像质量的影响,采取了距离选通技术,其原理如图1所示。

  距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机,以时间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内到达摄像机并成像。激光器发射很强的短脉冲,脉冲激光传输到目标上,对目标进行照射,由目标反射的激光返回到摄像机。当激光脉冲处于往返途中时,摄像机选通门(或光闸)关闭,这样就挡住了来自气体中的悬浮微粒的后向散射光。当反射光到达摄像机时,选通门开启,让来自目标的反射光进入摄像机。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主要与距离选通时间内的反射光有关。如果选通脉冲宽度和激光脉冲宽度都很窄,使得只能探测到目标附近的反射光,那么就能大大提高回波信号的信噪比。

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