提高水下激光成像襯度的方法研究.pdf

1、近年來，隨著海洋資源開發(fā)和水下機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，水下激光成像技術(shù)在水下地形地貌的繪制、水下考古、海上救生、水下作業(yè)、堤壩安全隱患探查、海底沉船及飛機(jī)殘骸探測等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。此外，水下激光成像技術(shù)可作為聲吶探測的重要輔助手段，彌補(bǔ)成像聲吶在分辨率上的不足，非常適合以水下機(jī)器人(ROV、AUV)等小平臺為載體的近距離目標(biāo)探測，并具有一定的靈活性。
　　 由于各種因素的影響，光在海水中傳播比在空氣中復(fù)雜得多。水下觀察和攝影效果

2、主要依賴于光在水中的傳播特性。海水中不僅有大量的無機(jī)物質(zhì)，而且還有各種大小、形狀、性質(zhì)不同的有機(jī)物質(zhì)，從而使光發(fā)生散射。光在海水中的衰減來自海水介質(zhì)的吸收和散射，如果只有吸收而無散射時，能見度僅與光源光強(qiáng)和接收器的靈敏度有關(guān)，提高兩者之一都可以增加能見度的范圍。但是，由于海水對光的散射作用，光強(qiáng)太強(qiáng)反而降低成像襯度。本文以研究“提高水下激光成像襯度的方法”為中心，做了以下幾個方面的工作：
　　 1、對水介質(zhì)的光學(xué)特性進(jìn)行了較詳細(xì)

3、的實(shí)驗(yàn)研究，測量了海水和清水的透射光譜；測量了純凈水、清水和海水在室溫下的折射率以及折射率隨溫度變化的曲線；測量了海水和清水對綠光(λ=532nm)的衰減系數(shù)；比較了清水和海水的光譜特性、折射率和衰減特性的差異，為以后章節(jié)中的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究提供依據(jù)。
　　 2、根據(jù)光波在水中的傳輸特性，依據(jù)光學(xué)散射理論，對海水中粒子的散射特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和計(jì)算，推導(dǎo)出了水下激光成像襯度的計(jì)算公式，深入分析了影響水下激光成像襯度的因素。<

4、br>　　 3、提出了提高水下激光成像襯度的方法，理論和實(shí)驗(yàn)兩方面分析研究表明，采用對稱性雙光源，是提高水下激光成像襯度的一種有效方法。
　　 4、根據(jù)薄膜光學(xué)理論，設(shè)計(jì)了空氣-光學(xué)玻璃界面和海水-光學(xué)玻璃界面間的減反射膜，并給出了計(jì)算結(jié)果和反射率曲線。
　　 5、采用波長λ=532nm的激光作為光源，在清水中摻入煙塵粉末模擬海水中的散射粒子，在暗室中的小水槽內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并將理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析；根據(jù)水下