水下光学成像技术及应用-论文.pdf

科学技术创新 - 53 -
水下光学成像技术及应用
步显著袁这些进步与激光技术和先进 器和探测器同步机械扫描成像袁 其中激光束由激光器发射袁由
成像技术的发展密不可分遥 但是在面对内河水域袁尤其是水质 探测器接受并反射遥 距离门选通则是在发出光束后袁激光按时
浑浊甚至潜水员在水下的能见度为零的时候袁常规水下成像技 间次序依次到达探测器后袁在探测器成像阶段采用快门选通的
术显得力不从心袁在确定水下物品价值尧水下物品型号等方面 方法成像遥 但这种方法不能收集所有距离反射光传递的信息遥
显得捉襟见肘袁 无法及时完成水下作业的前期考察准备工作遥 三维成像技术主要采用了条纹管这一器材袁时间分辨条纹管接
因此在浑水尧含泥沙量大尧潜水员在水中能见度为零或近似于 收到扇形光束时袁能接收到不同距离的反射光信息袁通过扫描
零的水域下研发一种浑浊水域水下光学成像设备称为当前亟 或者 CCD 技术对信息进行处理和存储遥偏振成像则是利用光在
待解决的技术问题遥 不同介质传播时偏振特性的差异改善成像分辨率的遥
1 水下成像技术原理及其重要性
在自然环境下袁高效获取图像信息并对其进行处理和分析
较为困难袁这是因为在光学成像系统内袁其自身的能见度和所
得图像的对比度过低袁无法得到高质量图像信息遥 具体而言袁光
在水体中存在能量损失和散射袁使得有效光线在传输过程中失
真袁造成成像模糊袁无法达到水下勘测目的遥 此外袁光在水中受
水中物质影响会出现光噪声袁 对目标反射光造成了很大的干
扰袁这会降低图像的对比度遥 因此水下光学成像退化的主要原
因就是水会不同程度地吸收不同光波曰水中悬浮颗粒造成光的
散射曰当光穿过水体时袁水体中存在多种物质的单位长度对不
同光波的光的衰减作用各不相同袁 这会导致图像的颜色失真遥
水下成像模型及水下光线吸收图如图 1 所示遥 其中光的散射是
最主要的原因袁主要体现在院散射作用下的光能量被严重损耗袁
导致成像距离不足曰前向散射导致光的能量逸散袁导致光信号
不足和失真袁成像模糊曰而后向散射的光会在成像系统内造成
光噪声袁导致成像的信噪比遭到严重破环袁甚至无法成像遥 尤其
在海水中