水下激光距离选通成像理论及技术研究

水下激光测距技术在海洋工程中的应用随着海洋资源的开发和海洋工程的建设，对海底的高精度测量需求不断增加。

而传统的测量方法，如声纳测距和卫星测距存在着各种局限性和不足之处，因此，水下激光测距技术成为了一种更先进、更精确的高精度测量手段，被广泛应用于海洋工程中。

一、水下激光测距技术的基本原理水下激光测距技术是一种基于激光原理的高精度测距方法。

它主要由激光发生器、水下光纤通信系统、接收器等组成。

利用激光作为测量信号，通过水体中的透过率高的光线来进行测量，并传输到接收器进行信号处理和分析，最终得到了测量结果。

二、1、海洋资源勘探水下激光测距技术在海底资源勘探中具有十分重要的应用价值。

通过其高精度、高效率、高清晰度的测量方式，可以对海底沉积物质、岩石结构、生物体等进行精确、全面的测量和记录，为海洋资源勘探提供了有力的技术手段。

2、海底工程建设在海底工程建设中，水下激光测距技术也扮演着不可替代的角色。

例如，在海底油田的开发建设过程中，可以利用水下激光测距技术来实现管道的精确定位、修建等工序。

又例如在海洋港口的建设过程中，可以利用水下激光测距技术来实现海洋工程建设中的定位、防护等复杂的工作。

3、海洋科学研究水下激光测距技术还可以应用于海洋科学研究中。

通过其高精度的测量方式，可以对海洋中的各种活动进行实时观测和记录，例如测定海洋中的水质和水流速，探测海底地形和海底动态等，为海洋科学研究和海洋环境保护提供了极大的帮助。

三、发展趋势与未来展望随着科学技术的不断发展和应用，水下激光测距技术在海洋工程中的应用前景广阔。

未来，随着水下激光测距技术的不断优化和升级，其精度和性能将不断提高，各种特种材料也会不断地被开发和使用，同时更加智能化的数据分析和设计软件也会逐步成熟。

可以预见，水下激光测距技术在海洋工程建设中的应用将会越来越广泛，在海洋资源勘探、海洋科学研究以及海底工程建设方面都将发挥越来越重要的作用。

结语：水下激光测距技术是一种高精度、先进的测量方法，应用于海洋工程中具有十分重要的意义。

水下光电成像技术简介激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。

结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。

激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。

结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。

我国宽广的海域具有丰富的资源，但由于与周边国家存在一些海域的归属争议，特别是近年来对能源的需求和国际势力的插手，更加剧了我国周边海域出现战事争端和资源争夺的可能。

针对深海资源开发、海洋科研以及水下工程作业、考古和救援的迫切需求，研究适合载人潜水器、遥控潜水器、自治式潜水器、水下滑翔器、水下救援等高分辨力水下目标探测、观察、定位和分析技术成为国内外研究的重要方向。

目前水下成像探测技术主要有声探测和光电探测两种途径。

声探测技术探测距离较远，但成像的空间分辨力较差，难以完全适应高分辨力成像的需要；光电成像探测技术分辨力高，但由于光线在水中快速衰减，在一定深度以下往往需要辅助照明，且由于照明光后向散射的影响，使得人眼直接观察以及传统连续照明电视成像的有效作用距离较短，因此，提高水下光电成像系统的作用距离和细节分辨能力需要采用特殊的光电成像方法。

本文将重点分析国内外水下光电成像技术与系统研究进展，特别是激光扫描成像、偏振成像等几种特殊的水下光电成像技术，希望对国内有关方面的研究具有参考作用。

1 几种水下光电成像技术与系统国外从20世纪70年代开始主被动水下光电成像探测技术的研究，90 年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。

基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究共3篇基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究1基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法研究随着科学技术的不断发展，人们对于可见光成像的要求越来越高，同时也对非视域成像技术的研究和应用提出了更高的要求。

基于激光距离选通成像的非视域成像理论与方法就是其中的一项重要的研究方向。

本文将着重探讨这一主题，从理论和方法角度入手，对其进行全面深入的探究。

激光距离选通成像的非视域成像技术是一种将目标障碍物周围的光线进行探测并计算距离，从而在非视域上实现对物体的成像的技术。

激光距离选通技术是其实现的基础，它借助于时间分辨率较高的激光传感器来探测物体周围反射回来的光线，并计算出物体和传感器之间的距离。

非视域成像技术则借助于计算机对所获取的光线信息加工处理，提取出目标物体的空间位置信息，并生成物体的三维模型。

本文将从两个方面进行讨论：基于激光距离选通成像的非视域成像理论和基于激光距离选通成像的非视域成像方法。

一、基于激光距离选通成像的非视域成像理论1、成像模型。

非视域成像模型是激光距离选通成像技术的重要理论基础，它描述了传感器在非视域环境下如何产生光线反射信号，以及如何通过信号在计算机中进行重构和成像。

建立成像模型的主要目的是为了预测物体的和传感器之间的关系（包括距离、角度等），以实现对目标的精确成像。

2、成像算法。

成像算法是非视域成像的关键技术之一。

常用的成像算法包括光线追踪算法、时间反演算法、结构光法、光场重建算法等。

不同的算法有着不同的优缺点，适用于不同的成像场景。

二、基于激光距离选通成像的非视域成像方法1、补偿算法。

由于激光选通成像技术对环境光线的干扰比较敏感，会导致数据上的伪影，从而影响成像质量。

因此，在非视域成像技术应用中，往往需要采用一些补偿算法来降低这种干扰。

目前，在这一领域内，已经发展出了一系列的补偿算法，包括多帧的同步标准反射光算法、时域特征提取算法、多参考面算法等。

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。

水下激光成像系统探测距离的计算与仿真王磊;徐智勇;张启衡;王华闯;于学刚;杨建军【摘要】为了估计水下激光成像系统的工作距离,根据水下激光成像系统的成像过程,通过分析目标的辐射特性,水体的衰减特性等各因素,建立了水下激光成像系统的信噪比模型.根据识别目标所需要的信噪比阈值、脉冲激光器等器件的性能指标,推导出水下激光成像系统的工作距离公式,并且完成了系统成像距离的计算与仿真.采用532 nm的Nd∶YAG固体激光器、自组ICCD相机以及基于FPGA技术设计的同步控制电路板,进行了距离选通水下激光成像实验.实验结果表明:理论模型计算的信噪比与实际图像的信噪比平均误差为1.37 dB,证实了该模型的合理性.%In order to estimate the detection range of underwater laser imaging system, according to the imaging mechanism, the analysis of target radiation is reported, along with the analysis of seawater attenuation and other factors, and then the Signal-to-noise Ratio(SNR) model of the underwater laser imaging system is established. According to the threshold of SNR for recognizing the target, along with the performance of laser and other devices, formulation of detection range is obtained. Then computation and simulation of detection range is implemented. By adopting a 532nmNd:YAG laser, self-made ICCD camera and a range-gated sync control board based on FPGA technology, the underwater laser imaging experiment is done. The experimental results, which indicate that the average error of SNR between theoretical model and real image is 1.37dB, show the rationality of the SNR model.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2012(039)005【总页数】6页(P39-44)【关键词】成像系统;激光器;距离选通;信噪比【作者】王磊;徐智勇;张启衡;王华闯;于学刚;杨建军【作者单位】中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国科学院光电技术研究所,成都610209;中国人民解放军93617部队,北京101400【正文语种】中文【中图分类】TN247;TN2090 引言1963年S.Q.Duntley及Gilbert G D等人发现海水中存在一个“蓝绿”透明窗口[1]，为激光水下探测奠定了理论基础。

激光水下测距技术在深海油气勘探中的应用随着全球对能源的需求不断增加，深海油气的开发和勘探已经成为了一个重要而又紧迫的课题。

然而，深海环境极其恶劣，海底的石油和气体储藏地层也相对复杂，因此需要技术的支持来进行探测。

其中，激光水下测距技术就成为了一种极具前景的选项。

它可以高精度地测量水下物体的距离和形状，为深海油气勘探提供了广阔的前景和应用。

一、激光水下测距技术的基本原理激光水下测距是一种利用激光波长进行反射测距的技术。

激光器发出的光束照射到水下目标物体上，经过反射后，光线返回探测器并测量到光程差，根据光程差计算出目标物体的距离。

由于激光束的波长非常短，可以达到极高的分辨率，这种技术可以测量出目标物体的形状和表面反射率等信息。

二、激光水下测距技术在深海油气勘探中的应用1. 测量探针深海油气勘探需要进行大量的钻探和钻孔操作，因此需要在水下进行精确的定位。

可以利用激光水下测距技术，测量钻探探针的位置和深度，以便精确地进行下一步的操作。

2. 测量管道和设备在沉入海底的管道和设备并不是完美的。

这意味着需要对其进行调整和修复。

可以使用激光水下测距技术来确定管道和设备的位置、偏移量和状态，以帮助工作人员进行针对性的操作。

3. 测量地质情况激光水下测距技术在深海油气勘探中还可以用于测量地质情况。

例如，可以使用激光水下测距技术来观测构造地震活动引起的地面裂缝和破裂。

同时，激光水下测距技术可以与其他激光和声学技术相结合，更加详细地了解沉积物的性质和发现潜在的油气藏。

三、未来激光水下测距技术的发展趋势激光水下测距技术已成为深海勘探中不可或缺的工具，未来还有许多发展的空间。

例如，可以进一步提高测量精度，使测量结果更加准确可靠。

将多个激光源集成到单个设备中，以实现对多个目标的高速同步测量。

同时，也可以使用激光水下测距技术来监测海底生物和海洋环境变化等。

总之，随着科技的不断发展，激光水下测距技术将会在深海油气勘探和其他领域中扮演越来越重要的角色。

第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月V bl．36Suppl e m e nt I】臣6鼍red a nd I。

ase r Engi nee血g S e p．2007水下激光成像系统设计及实验杨述斌1，彭复员2(1．武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430073；2．华中科技大学电子信息工程系，湖北武汉430074)摘要：针对水下目标探测这一难题，设计了基于距离选通技术的水下激光成像系统并进行了相关实验。

从实验结果来看，该系统可有效克服激光后向散射并对水下目标进行成像，对于水下目标探测、识别十分有效。

，关键词：水下激光成像：距离选通；后向散射中图分类号：TN248文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(探测与制导)一0075．04 1飞■'●n l■■●●J_，e Sl gn ann eX per l m ent0I an U nner W at er I aSer l m a里qng SV St emW凼G Shu-bi I l l，PE N G Fu．yuan2(1．sch砌of Ele嘣cal＆Ⅻb玎nali∞Eng．，w盯'‰430073，chiIla；2．呻t_of Elec咖ics＆埘．o彻撕∞Eng．，邸sT，wuh姐430074删A bst r舵t：Unde刑a t er t a r ge t det e‘：t i o n i s al w ays di f!f i cul t．A n unde哪at er l a se r i m a百ng s ys t em isde si gl l e d bas ed on r an ge gat i ng aI l d re l a t e d exper i m ent s ar e pr oces s ed．T he exper i m ent s pr oved m at m ei m a gi ng s ys t em coul d ef f i c i e nt l y el i I I l i nat e backs cat t ered1a se r and、l nd er w at er t a唱e t i Im ge w鹊obt ai ned．ni s a ef!I[i ci em m e m od i n under w at er t a r ge t det e ct i on ar l d r e cogni t i on．K ey w or t l s：U nder w at er l a se r i m a百ng；R aI l ge ga廿ng；B a cks cat时0引言水下图像探测要获得好的效果，必须解决吸收和散射两方面的问题。

水下激光成像技术原理
水下激光成像技术是一种以激光检测的水下成像技术，可以用于进行水下目标的不同尺度下的视觉和机器视觉测量。

它可用于快速，精准，有效地测量水下目标的形状，位置和位置。

水下激光成像技术主要分为两个部分，即激光检测和图像处理。

激光检测部分主要包括激光束的发射和接收过程，以实现水下目标的激光测量。

激光发射设备有激光发射设备，激光发射器，激光散射仪，激光系数计等。

在接收端，它可以通过激光探测器和光谱仪获得探测到的物体的3D信息和距离。

图像处理是指从激光雷达探测的数据中提取水下物体的尺寸和形状信息，并将其转换成具有可视意义的图像。

主要包括图像分割，分类，特征提取，识别和分析等步骤。

其中，图像分割从低精度的激光图像中提取物体的轮廓，并以此进行分割。

特征提取通过确定某些特殊特征来识别水下物体。

最后，有分析部分，用于从提取的信息中得出相应的结论。

第５１卷　第３期 激光与红外Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．３　２０２１年３月 ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤＭａｒｃｈ，２０２１ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２１）０３ ０３０６ ０５·激光应用技术·距离选通水下激光成像作用距离简化核算方法付学志１，王庆胜１，邓代竹２，李　季２（１．９２２２８部队，北京１０２４８８；２．湖北久之洋红外系统股份有限公司，湖北武汉４３０２２３）摘　要：距离选通水下激光成像技术通过控制成像模块的阴极快门时间，从时域上屏蔽大部分可进入成像模块的光信号，能有效抑制水体后向散射对激光成像系统探测性能的影响，提高作用距离。

距离选通水下激光成像设备的作用距离与水质条件有关，文章给出了一种关于作用距离的有效简化计算方法，根据该方法，可得出设备在不同水质的作用距离。

关键词：距离选通；激光成像；后向散射；作用距离中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２１．０３．００８ＡｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｌａｓｅｒｉｍａｇｉｎｇｕｎｄｅｒｗａｔｅｒＦＵＸｕｅ ｚｈｉ１，ＷＡＮＧＱｉｎｇ ｓｈｅｎｇ１，ＤＥＮＧＤａｉ ｚｈｕ２，ＬＩＪｉ２（１．Ｕｎｉｔ９２２２８ｏｆＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２４８８，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｂｅｉＪｉｕｚｈｉｙａｎｇＩｎｆｒａｒｅｄＳｙｓｔｅｍＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｃａｔｈｏｄｅｓｈｕｔｔｅｒｔｉｍｅｏｆｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄｓｈｉｅｌｄｉｎｇｍｏｓｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓｔｈａｔｃａｎｅｎｔｅｒｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｍｏｄｕｌｅｉｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎ，ｔｈｅｌａｓｅｒｒａｎｇｅｇａｔｅｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｉｎ ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｏｆｗａｔｅｒｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅ．Ｔｈｅｏｐ ｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｇａｔｅｄｉｍａｇｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｆ ｆｅｃｔｉｖｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｗｈｉｃｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｎｇｅｇａｔｅｄ；ｌａｓｅｒｉｍａｇｅ；ｂａｃｋ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；ｏｐｅｒａｔｉｎｇｒａｎｇｅ作者简介：付学志（１９８２－），男，工程师，博士，研究方向为光学图像处理。

水下激光成像技术5 水下激光成像技术本文主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，分析了它们各自的工作原理、特点以及各自的发展状况。

水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。

5.1工作原理由上所述，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，它们的工作原理和技术特点见表1。

表1 主要水下成像技术的工作原理比较5.1.1常规激光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。

该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。

如图1，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。

2021.16科学技术创新水下光学成像技术及应用孙鹏(上海瑞洋船舶科技有限公司,上海201108)水下成像技术主要应用于水下作业,在水这种介质中传播时光的能量会有较多损耗,同时容易产生光噪声,而且光在水中会发生折射和散射,这样一方面会造成光的能量受损成像质量差,另一方面系统成像距离受损。

在水下成像技术发展的初级阶段,虽然能通过增加光的强度的方法改善成像效果,但光会出现反向噪声的问题。

近年来激光技术得到了广泛研究与发展,激光被应用到水下成像技术,发展出了水下激光成像技术。

采用激光,能改善光的散射效应和吸取功率减退效应,这样一来水下成像质量得到了极大的提高,同时也增加了勘测的距离。

目前水下激光成像系统广泛应用于海洋开发、军事、工程应用方面,比如海上走私船监视、海上军事装备的检修与监控、海底军事目标的搜查以及海底隧道的勘测维修等。

近几年水下成像技术发展迅速,在实用阶段取得了良好的效果,尤其是在系统成像深度及效果方面进步显著,这些进步与激光技术和先进成像技术的发展密不可分。

但是在面对内河水域,尤其是水质浑浊甚至潜水员在水下的能见度为零的时候,常规水下成像技术显得力不从心,在确定水下物品价值、水下物品型号等方面显得捉襟见肘,无法及时完成水下作业的前期考察准备工作。

因此在浑水、含泥沙量大、潜水员在水中能见度为零或近似于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待解决的技术问题。

1水下成像技术原理及其重要性在自然环境下,高效获取图像信息并对其进行处理和分析较为困难,这是因为在光学成像系统内,其自身的能见度和所得图像的对比度过低,无法得到高质量图像信息。

具体而言,光在水体中存在能量损失和散射,使得有效光线在传输过程中失真,造成成像模糊,无法达到水下勘测目的。

此外,光在水中受水中物质影响会出现光噪声,对目标反射光造成了很大的干扰,这会降低图像的对比度。

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;水中悬浮颗粒造成光的散射;当光穿过水体时,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,这会导致图像的颜色失真。

探测技术▏激光水下成像技术及其进展水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。

一、工作原理由上所述，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。

距离选通激光雷达技术摘要：成像激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。

其中，激光距离选通成像技术经过数十年的发展，在军事侦察、搜救、监视、水下探测等方面获得重要的应用。

本文介绍了距离选通激光雷达的工作原理，对距离选通激光雷达设计中的关健技术进行分析，给出了几种具备代表性的元件及其指标。

关键词：激光雷达;同步控制;距离选通;主动成像引言1960 年世界上第一台激光器诞生以来，激光雷达便以其独特的优势成为雷达研究领域的热门项目，其中无扫描成像是激光雷达发展趋势之一[1]。

一般的成像激光雷达在对水中的目标进行成像探测时，或者陆地探测而大气中含有较多的雨、雾或烟等悬浮颗粒时，就会产生很强的前向和后向散射，又或者在海上、雪地或者白天等环境中探测时，会产生很强的背景光辐射，这些情况都会对成像质量造成严重影响。

为了使激光雷达能在上述情况中也能够很好的工作，人们发明了距离选通技术，并且逐步成为人们研究的热点[2]。

距离选通激光雷达能很好的消除背景光及散射的影响，在上述复杂环境中获得目标的 2D强度像，并且经过进一步的数据处理还可以从多幅的 2D像中获得关于距离的 3D距离像[3]。

距离选通激光成像激光雷达系统属于主动成像，它不仅可以克服被动成像的一些缺点，比如能够获得更高的成像分辨率，不受环境的背景光的影响等；而且同时它也可以弥补主动成像的一些不足，降低大气散射、湍流等对激光脉冲的前行波和回波的影响，使其在水底目标成像和矿产探测，远距离军事目标识别和跟踪方面都可以有很广泛应用[4]。

1 成像激光雷达近年来人们对成像激光雷达的研究越来越关注，并且成像激光雷达有着取代传统微波雷达的趋势[5]。

这是因为激光成像雷达有着微波雷达无法比拟的优势，比如利用激光作为光源可以使雷达系统具有极高的距离分辨率、速度分辨率、角分辨率和很强的抗干扰能力，而且能在烟雾较多的大气中进行探测，还能对位于树林、灌木丛或伪装网后面的目标进行成像探测和识别，这在军事方面有着很重要的应用值；另外对于特定波长的激光雷达可以进行水底探测，便于实现水底矿产或海底地形的开采[6]。