水下激光成像及其圖像處理技術(shù)研究.pdf

1、水下激光成像利用海水中藍(lán)綠激光獨(dú)特的光譜特性、時間特性和空間特性對水下目標(biāo)進(jìn)行成像，彌補(bǔ)了水下聲納系統(tǒng)在成像分辨率和近距離探測中的不足，從而實(shí)現(xiàn)高速度、高精度和大面積探測，在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。隨著海洋資源爭奪日益激烈、海洋開發(fā)和研究的不斷深入，水下激光成像技術(shù)也成為了當(dāng)前世界各國爭相研究的一個熱點(diǎn)。本文從水下激光傳輸、距離選通成像和水下圖像處理三方面開展研究工作。
　　水是一種特殊的環(huán)境，其中存有大量的介質(zhì)和懸

2、浮粒子，光在水中傳播時存在嚴(yán)重的“散射”和“吸收”效應(yīng)，是水下成像高噪聲和低對比度的主要成因。在分析海水對光的吸收和散射機(jī)制基礎(chǔ)上，根據(jù)米氏散射理論，研究了海水的散射特性，進(jìn)而推導(dǎo)出海水中光衰減指數(shù)的定律以及海水光學(xué)特性。通過小角度近似法模擬分析了激光脈沖水中傳輸?shù)臅r域展寬特性，得出了時域展寬與傳輸距離、水質(zhì)參數(shù)的關(guān)系。通過研究光波在海水介質(zhì)中的傳輸規(guī)律，分析影響水下成像距離和成像質(zhì)量的制約因素，由此尋求改善的途徑。
　　距離選通

3、水下激光成像技術(shù)是一種抑制海水中懸浮粒子后向散射的有效手段。將激光在海水中的傳輸模型化，對目標(biāo)反射信號功率和水體后向散射光功率進(jìn)行分析計算，得出了目標(biāo)反射信號功率、后向散射功率與成像距離、水體衰減系數(shù)等因素的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出距離選通成像系統(tǒng)信噪比公式，據(jù)此分析了影響系統(tǒng)成像性能的關(guān)鍵參數(shù)，為水下激光成像系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　最后，分析了激光水下成像系統(tǒng)圖像的特點(diǎn)，針對水下圖像，在研究水下圖像質(zhì)量評價的基礎(chǔ)上，利用傳統(tǒng)