[发明专利]一种海洋湍流参数的非接触测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，包括如下步骤：

利用成像系统获取海洋湍流遥感图像；

对所获得的图像进行处理，得到海洋湍流的调制传递函数；

将测量得到的所述海洋湍流的调制传递函数进行反演，从而得到海洋湍流的结构参数。

2.根据权利要求1所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述获得湍流遥感图像信息的具体步骤如下：

所述成像系统的脉冲激光器发射脉冲光波，其穿过海洋湍流到达位于另一侧的条纹目标板，并产生反射，反射光波再次穿过海洋湍流返回，并通过接收装置接收，即可获得海洋湍流的湍流遥感图像。

3.根据权利要求1或2所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述接收装置中设置有增强型电荷耦合器（ICCD），其通过选通门控制接收目标反射光波并阻挡后向散射光，从而获得湍流遥感图像信息。

4.根据权利要求1-3之一所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述湍流的调制传递函数（MTF_turtulence）通过如下公式计算得到：

MTF_total＝MTF_equipment×MTF_turtulence

其中，MTF_equipmen为成像系统的调制传递函数，MTF_total为成像系统在探测海洋湍流时的调制传递函数。

5.根据权利要求4所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述成像系统在探测海洋湍流时的调制传递函数（MTF_total）通过刀刃法计算得到，其具体步骤为：

获得湍流遥感图像的刀刃的边缘扩展函数曲线（ESF），其中刀刃指图像上亮度突变区；

对所述边缘扩展函数曲线（ESF）进行微分处理，获得线扩展函数曲线（LSF）；

对所述线扩展函数曲线（LSF）进行傅里叶变换，即可得到成像系统在探测海洋湍流时的调制传递函数（MTF_total）。

6.根据权利要求1-5之一所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述反演步骤中，预先建立海洋湍流结构参数与湍流调制传递函数之间的对应关系数据库，然后将探测得到的所述湍流的调制传递函数（MTF_turtulence）与上述关系数据库进行对比，确定出海洋湍流结构参数。

7.根据权利要求6所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量方法，其特征在于，所述对应关系建立的具体过程为：首先，模拟各种海洋湍流的折射率分布，获得对应的结构参数；然后获得各种海洋湍流的湍流调制传递函数；最后，建立海洋湍流结构参数与湍流调制传递函数的一一对应关系。

8.一种基于激光成像的海洋湍流参数的测量系统，包括成像系统，其特征在于，该成像系统包括：

脉冲激光发射机系统（1），用于产生能量分布均匀化的光波；

条纹目标板（5），与所述脉冲激光发射机系统（1）相对设置，待测量的湍流其上分布有黑白间隔的矩形条纹，所述光波穿过待测的海洋湍流到达该条纹目标上后被反射；

接收机系统（6），所述反射光波穿过该待测的海洋湍流后被其接收和采集，获得海洋湍流的遥感图像信息。

9.根据权利要求8所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量系统，其特征在于，所述的接收机系统（6）包括窄带滤光片（7）、望远镜光学系统（8）和ICCD（9），反射光波经所述窄带滤光片（7）和望远镜光学系统（8）后汇聚到ICCD焦平面上，采集汇聚的信号即可获取湍流的遥感图像信息。

10.根据权利要求8或9所述的基于激光成像的海洋湍流参数的测量系统，其特征在于，脉冲激光发射机系统（1）包括激光器（2）、发射望远镜系统（3）和毛玻璃（4），激光器（2）发射的探测激光经该发射望远镜系统（3）扩束后，入射到毛玻璃（4）上，该毛玻璃（4）将激光均匀化，以入射到海洋湍流中。