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水下非均匀光场建立方法研究

郭松  
【摘要】: 光在水中照明时,由于水介质和水中微粒的吸收和散射,光能量损耗很多,而且产生了严重的散射光,降低了成像质量。因此在水中,尤其是在浑水中进行水下观察时,必须解决散射光的问题。目前国内外在解决水下观察问题时为了获得更大的探测距离,采用激光水下成像技术,为了消除散射光的背景噪声,以提高成像距离和成像质量,一般采用散射光依靠时间分离的距离选通和散射光依靠空间分离的同步扫描的两种基本方法。虽然这两种方法在一定程度上有效的减小了后向散射光的影响,但是存在盲区大、景深小及设备体积、重量、耗电量大的缺点。 针对以上存在的问题,我们提出一种新的水下目标图像探测方法——非均匀光场水下目标图像探测方法,并在此基础上我们提出了一种理想的分布光场模式,即在水下三维空间坐标轴上按所在水介质光衰减规律分布的非均匀照明光场。该光场有效的降低了后向散射光的影响,能获得较远的水下探测距离。 文章首先介绍了目前水下图像探测的主要技术及发展现状,然后介绍了传统的普通光源照明方法和目前使用的基于激光方法的水下目标图像探测的原理及方法。在指出它们克服后向散射光方面存在的不足,及在提高探测距离上的缺陷后,提出了以非均匀光场探测原理为理论依据,以集束光源为手段建立的水下探测系统。然后通过对水池实验里所建立的光场的光强数据进行测量与分析,证明其水下的光场分布符合非均匀光场探测理论的要求。文章最后论述了建立水下非均匀光场仍需改进的不足和对未来应用的展望。


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