[发明专利]一种自适应距离选通水下激光成像仪及其成像方法

说明书

本发明公开了一种自适应距离选通水下激光成像仪包括：发光单元，包括依次通过光信号连接的激光器、第一比例分束器、发射模块；采光单元，包括依次通过光信号连接的接收模块和第二比例分束器；光电探测器，用于接收所述第一比例分束器发送的光信号并记录该光信号的发送时刻t₀；单光子探测器，用于响应所述第二比例分束器发送的回波信号并记录该回波信号的响应时刻t₁；增强电荷耦合器件；控制模块；其中，所述响应时刻t₁为所述增强电荷耦合器件的门控开启时刻。本发明可以自适应的为增强电荷耦合器件提供精确的门控控制信号，无需预先知道待测目标的距离，提高了成像仪的适应性，无需采用步进式（切片式）的成像方法，提高了成像仪的成像速度。

技术领域

本发明涉及水下激光成像技术领域，特别涉及基于单光子探测器的水下目标测距和ICCD的水下目标距离选通成像组成的自适应距离选通水下激光成像仪。

背景技术

水下激光距离选通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，在海底地貌探测、海底工程建设、海洋环境监测、水下救援、水下考古等领域具有重要的应用价值。水下目标成像与陆地不同，激光在水中传输时会受到水体介质吸收和散射的影响，使得水下图像存在严重的退化现象。其中，水体的吸收会造成激光能量的衰减降低系统的探测距离；而散射作用主要分为前向散射和后向散射，前向散射作用使得激光偏离原来的传播方向从而降低图像的分辨率，而后向散射会将水体中微粒散射的光传输至ICCD(Intensified charge coupled device)引起“帷幔效应”，最终造成图像对比度的下降。水下激光距离选通技术是目前被广泛用来解决水体后向散射影响的技术之一。

传统水下激光距离选通技术需要预先知道目标的距离或通过步进式或者切片的方式不断调整ICCD的门控开启时间；前者当对距离未知的目标成像时效果不佳，存在一定的局限性，而后者需要不断调整ICCD的门控开启时间，直到ICCD的门控开启时间与目标的距离精确匹配时才能达到较好的成像效果，这个调整过程需要耗费一定的时间，成像速度较慢。

综上，现需要设计一种自适应距离选通水下激光成像仪解决传统水下激光距离选通技术需要预先知道目标距离或者通过切片成像法成像速度慢的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中问题，本发明提供了一种自适应距离选通水下激光成像仪及其成像方法，有效的解决了传统方法上述的局限性，同时还进一步提高了系统门控开启的精度，进一步提高了抑制后向散射噪声的能力。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应距离选通水下激光成像仪，包括：

发光单元，包括依次通过光信号连接的激光器、第一比例分束器、发射模块；

采光单元，包括依次通过光信号连接的接收模块和第二比例分束器；

光电探测器，用于接收所述第一比例分束器发送的光信号并记录该光信号的发送时刻t₀；

单光子探测器，用于响应所述第二比例分束器发送的回波信号并记录该回波信号的响应时刻t₁；

增强电荷耦合器件，用于接收所述第二比例分束器发送的回波信号并形成待测目标图像；

控制模块，其与所述激光器、光电探测器、单光子探测器和增强电荷耦合器件均电连接，用于传输控制信号；

其中，所述响应时刻t₁为所述增强电荷耦合器件的门控开启时刻。