[实用新型]一种抑制激光光强波动像质退化效应的主动成像系统

说明书

为解决现有技术存在的在利用傅里叶成像系统成像时，对激光光源稳定性要求过高，导致工程中很难达到或成本过高，或者由于采样时间加长导致成像时效性变差，使得成像系统使用范围受到限制的技术问题，本实用新型提出一种抑制激光光强波动像质退化效应的主动成像系统，通过激光分束器把激光分为主光束和辅助光两束，主光束用于扫描目标表面，由目标表面反射并转换为激光回波电信号进而得到相位闭合系数；辅助光用于检测光强值，然后计算得到光强波动比例系数矩阵进而得到光强扰动因子，利用光强扰动因子和相位闭合系数，通过频谱重建算法求解得到消除光强波动的频谱分量，最后通过图像重建得到抑制激光光强波动进而避免像质退化效应的图像。

技术领域

本实用新型涉及主动成像，具体涉及一种抑制激光光强波动像质退化效应的主动成像系统。

背景技术

激光干涉场成像是一种新型高分辨主动成像技术，如图1所示，通过主动发射多束相干激光照射扫描目标表面，扫描目标表面反射的激光回波信号经接收系统信号解调，相位闭合抑制湍流扰动影响后，重构目标高分辨图像。同常规光学成像相比，具有分辨率高、作用距离远、主动性强等特点，可推广应用于空间远程暗弱目标探测等领域，对于开展研究有着重要意义和广阔的应用前景。

现有的主动成像系统，包括激光发射单元、激光回波信号接收单元；其中，激光发射单元包括发射信息处理计算机、激光发射阵列；激光回波信号接收单元包括探测器接收模块、图像重建模块；发射信息处理计算机用于设置各频谱采样点的发射孔径间距和激光发射方向；激光发射阵列用于根据发射信息处理计算机的控制运动到对应的频谱采样点位置后发射激光扫描目标表面，目标表面反射激光回波光信号，探测器接收模块用于接收激光回波光信号并将其转换为激光回波电信号；图像重建模块用于接收探测器接收模块接收到的激光回波电信号，当采集完激光发射阵列上所有频谱采样点后，将激光回波电信号进行解调处理并求解得到相位闭合系数；利用相位闭合系数，通过频谱迭代得到高阶频谱分量，并利用高阶频谱分量经逆傅里叶变换重建目标图像。

即现有的主动成像系统是通过激光发射阵列发射激光照射目标，再经过后续迭代重建频谱分量进行成像。由于激光光强波动直接影响迭代频谱分量的求解精度，进而影响最后的成像质量，严重时甚至无法重建目标图像。因此，激光束光强波动是影响激光相干场成像像质的一个重要因素。

由于激光光束的光强随时间和空间的波动性对成像像质影响较大，为获得较好的成像质量，现有激光成像系统主要通过以下两种技术途径消除激光束光强波动对成像像质的影响：方法一，采用高稳定功率激光光源，保证光束光强稳定；方法二，成像采样时，增加频谱采样时间，通过求平均的方法，消除激光光强波动效应。以上两种方法，可在一定程度上消除激光光束光强波动对像质的影响。

但对方法一而言，对激光光源要求为窄线宽、高稳定性，这在实际工程中很难达到，即便能够达到，在工程实现中也存在难度极大、成本很高的问题；对方法二而言，采样时间的加长导致成像时效性变差，使得这种成像系统的使用范围受到限制。

发明内容

为解决现有技术存在的在利用傅里叶成像系统成像时，对激光光源稳定性要求过高，导致工程中很难达到或成本过高，或者由于采样时间加长导致成像时效性变差，使得成像系统使用范围受到限制的技术问题，本实用新型提出一种抑制激光光强波动像质退化效应的主动成像系统。

由于目前国内外尚不清楚激光束光强波动对成像像质的影响机理，因而现有激光光强波动(扰动)抑制方法无法从源头上消除激光光强波动对像质的降质影响。本实用新型建立了激光光强对频谱分量的影响理论模型，揭示了激光光强波动对像质产生影响的机理，并基于这个模型和基本影响规律，提出了一种高效的可抑制激光束光强波动对像质产生影响的高分辨主动成像系统。