一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供了一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)，屬于成像系統(tǒng)領域，所述系統(tǒng)包括：脈沖激光器、擴束掃描組件、激光接收器和成像裝置，所述脈沖激光器將多個激光脈沖按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射，發(fā)射出的每個激光脈沖經(jīng)所述擴束掃描組件降低線寬后按照預設掃描間隔依次調(diào)整出射的角度；由所述擴束掃描組件射出的每個激光脈沖分別經(jīng)所述目標物的沿豎直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照預設選通間隔依次接收，所述激光接收器將接收到的每個激光脈沖輸入所述成像裝置中，所述成像裝置將在預設曝光時間內(nèi)接收到的多個激光脈沖形成圖像。本實用新型提供的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，以有效提高現(xiàn)有的水下目標物的成像質(zhì)量。
【專利說明】
一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及成像系統(tǒng)領域，具體而言，涉及一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖激光從激光器窗口輸出后，在不同距離反射(或散射)回來的光脈沖時刻是不同的，通過在接收端采用一個高速的快門控制只接收某個距離返回的激光脈沖，其他無關(guān)的光則被阻擋在外，該成像方法被稱為距離選通成像。
[0003]由于距離選通成像只對某一距離的目標進行成像，照明光傳播光路上其他不同距離的返回光無法進入接收系統(tǒng)成像，所以該技術(shù)有非常強的環(huán)境光抑制能力能有效突出待觀測目標，在水下目標成像、激光雷達等應用方面能夠發(fā)揮極大的作用。
[0004]在岸基上使用掠入射距離選通成像技術(shù)探測水下目標時，脈沖激光入射角度很小，當脈沖激光擴束為圓形光斑時，在水面會形成一個橢圓形照明區(qū)域，橢圓的長軸在縱深方向上。當采用某一固定選通距離時，距離接收端較近的區(qū)域?qū)倪x通深度遠大于距離接收端較遠的區(qū)域。由于水體的衰減，返回光強度隨探測深度增加而成指數(shù)衰減，要同時獲得較淺區(qū)域和較深區(qū)域的返回光，現(xiàn)有探測器的動態(tài)范圍無法滿足同時測量較深區(qū)域和較淺區(qū)域返回光的要求。而且較淺區(qū)域特別是水面散射光會影響較深區(qū)域目標的散射回光，導致無法準確識別目標。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)，以有效提高現(xiàn)有的水下目標物的成像質(zhì)量。
[0006]第一方面，本實用新型提供的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)，包括:脈沖激光器、擴束掃描組件、激光接收器和成像裝置，所述激光接收器設置在所述擴束掃描組件發(fā)射的激光經(jīng)目標物反射后的反射光路上，所述激光接收器與所述成像裝置耦合，所述脈沖激光器與所述擴束掃描組件耦合；
[0007]所述脈沖激光器將多個激光脈沖按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射，發(fā)射出的每個激光脈沖經(jīng)所述擴束掃描組件降低線寬后按照預設掃描間隔依次調(diào)整出射的角度，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲第一預設時間；
[0008]由所述擴束掃描組件射出的每個激光脈沖分別經(jīng)所述目標物的沿豎直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照預設選通間隔依次接收，所述激光接收器將接收到的每個激光脈沖輸入所述成像裝置中，所述成像裝置將在預設曝光時間內(nèi)接收到的多個激光脈沖形成圖像。
[0009]結(jié)合第一方面，本實用新型實施例還提供了第一方面的第一種可能實施方式，其中，還包括:同步控制裝置，所述同步控制裝置分別與所述脈沖激光器、擴束掃描組件、激光接收器和成像裝置耦合。
[0010]結(jié)合第一方面的第一種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第二種可能實施方式，其中，所述擴束掃描組件包括:移動平臺和由像側(cè)到物側(cè)依次同軸設置的第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡，所述第一透鏡的光軸、所述第二透鏡的光軸和所述第三透鏡的光軸位于一條水平軸上，所述脈沖激光器發(fā)射的激光脈沖沿所述水平軸平行方向射入所述第一透鏡，經(jīng)所述第一透鏡的焦點射入所述第二透鏡，經(jīng)所述第二透鏡的會聚后射入所述第三透鏡，再由所述第三透鏡的會聚射向所述目標物；
[0011]所述同步控制裝置與所述移動平臺耦合，所述同步控制裝置用于按照預設掃描間隔控制所述移動平臺，以帶動所述第二透鏡沿所述水平軸水平移動，使所述激光脈沖經(jīng)所述第二透鏡的會聚后射入所述第三透鏡的入射角度改變，從而使所述第三透鏡射出的多個激光脈沖的角度按照所述預設掃描間隔沿豎直方向依次調(diào)整。
[0012]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能實施方式或第二種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第三種可能實施方式，其中，所述第一預設時間不小于所述擴束掃描組件完成一次所述調(diào)整所需的時間。
[0013]結(jié)合第一方面的第三種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第四種可能實施方式，其中，所述預設選通間隔的起始時間比所述預設發(fā)射間隔的起始時間延遲第二預設時間。
[0014]結(jié)合第一方面的第四種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第五種可能實施方式，其中，所述預設曝光時間的起始時間早于所述預設掃描間隔的起始時間，所述預設曝光時間的結(jié)束時間晚于所述預設選通間隔的結(jié)束時間。
[0015]結(jié)合第一方面的第五種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第六種可能實施方式，其中，所述激光接收器為像增強器。
[0016]結(jié)合第一方面的第六種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第七種可能實施方式，其中，所述成像裝置包括感光元件和數(shù)據(jù)處理器，所述感光元件與所述數(shù)據(jù)處理器耦合。
[0017]結(jié)合第一方面的第七種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第八種可能實施方式，其中，所述感光元件包括電荷耦合器件。
[0018]結(jié)合第一方面的第五種可能實施方式，本實用新型實施例還提供了第一方面的第九種可能實施方式，其中，所述激光接收器為光開關(guān)。
[0019]本實用新型實施例，通過所述擴束掃描組件將所述脈沖激光器按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射的激光脈沖按照預先設定的掃描間隔一個一個改變射向目標物的光線的角度，使多個光束沿目標物的縱向方向上依次掃描目標物，每個光線照射目標物的縱向方向上的某個部位，所述激光接收器依次接收每個激光后，由成像裝置將所有的掃描的激光的像疊加在一起，形成一幅完成的目標物的圖像。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)的水下目標物成像系統(tǒng)中，由激光器射出的激光光束照射水下目標，當激光光束以一定的角度入射水下時，在水面上會展開成一個橢圓形的照明區(qū)域，以橢圓光斑的長軸為縱深方向，則長軸的兩個端一端離成像系統(tǒng)的接收端較近，另一端離成像系統(tǒng)的接收端較遠，當采用某一個固定的選通距離時，距離成像系統(tǒng)的接收端較近的選通深度遠大于距離成像系統(tǒng)的接收端較遠的選通深度，導致返回光強度不一致。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)的水下目標物成像系統(tǒng)相比，本實用新型實施例，通過擴束掃描組件將脈沖激光器發(fā)出的圓形激光束擴束整形為線寬足夠窄的線光束，從而以較小的角度入射水下目標時，從而導致每個線光束在水面上形成的橢圓光斑的長軸得到大幅度減小，以有效控制線光束在水面縱深方向投影的寬度，從而減少光斑近端與遠端與成像裝置的距離，有效避免固定選通距離下近端與遠端選通深度不一致的問題。
[0022]擴束掃描組件射出的多個線光束，依次掃描水下目標的不同部分，所述成像裝置將水中目標物的縱向方向上依次選通的多個返回光經(jīng)過成像裝置的疊加后形成一幅完成的目標物的圖像，能夠保證每個返回光的亮度都足夠強，避免由于水體的衰減，返回光強度隨探測深度增加而成指數(shù)衰減而導致的目標物的圖像質(zhì)量過差。
[0023]本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型實施例而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本實用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。
[0025]圖1示出了本實用新型實施例提供的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)的模塊框圖；
[0026]圖2示出了本實用新型實施例提供的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)的同步控制裝置的控制時序圖；
[0027]圖3示出了本實用新型實施例提供的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)的擴束掃描組件的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0029]本實用新型實施例所提供的照明掃描疊加成像系統(tǒng)可以應用于水下目標物的距離選通成像，所述照明掃描疊加成像系統(tǒng)可以安裝在岸邊，如圖1所示的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)可以包括:脈沖激光器101、擴束掃描組件102、激光接收器103和成像裝置104，所述激光接收器103設置在所述擴束掃描組件102發(fā)射的激光經(jīng)目標物反射后的反射光路上，所述激光接收器103與所述成像裝置104耦合，所述脈沖激光器101與所述擴束掃描組件102
規(guī)A
柄口 O
[0030]所述脈沖激光器101將多個激光脈沖按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射，發(fā)射出的每個激光脈沖經(jīng)所述擴束掃描組件102降低線寬后按照預設掃描間隔依次調(diào)整出射的角度，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲第一預設時間。
[0031]其中，所述擴束掃描組件102降低出射激光束的線寬的方式可以是通過在出射光的位置處設置一個光闌，以改變出射激光的線寬或者采用柱面鏡降低線寬。以光闌為例，通過設置一定通光口徑的光闌，降低激光的寬度，從而降低線寬，將原來的圓形激光光束變?yōu)榫€寬較窄的線光束。
[0032]由所述擴束掃描組件102射出的每個激光脈沖分別經(jīng)水下目標物的沿縱向深度方向的不同部位反射后由所述激光接收器103按照預設選通間隔依次接收，所述激光接收器103將接收到的每個激光脈沖輸入所述成像裝置104中，所述成像裝置104將在預設曝光時間內(nèi)接收到的多個激光脈沖形成圖像。其中，水下目標物的縱向深度方向中，以線光束照射在水面上形成的橢圓光斑的長軸方向為縱向方向，水下的深度為深度方向。因此，擴束掃描組件102發(fā)出的線光束由遠及近掠射入。
[0033]其中，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲的第一預設時間，具體根據(jù)實際應用場景和擴束掃描組件102的每次調(diào)整出射角度所花費的時間而定，第一預定時間的設定以使所述擴束掃描組件102在調(diào)整好角度后，所述脈沖激光器101再發(fā)射激光脈沖為宜。
[0034]所述預設選通間隔表示按照預設間隔選通，即表示激光接收器103是按照預設間隔開啟的，以保證所述激光接收器103開啟的時刻恰好是激光脈沖經(jīng)物體反射后到達激光接收器103的時刻，而在其他時間都處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0035]所述預設選通間隔的起始時間可以比所述預設發(fā)射間隔的起始時間延遲一個預設時間，也可以同步開啟。例如，當激光脈沖的傳播路徑比較短的時候，所述擴束掃描組件102發(fā)出的激光經(jīng)過所述目標物的反射后射入所述激光接收器103的時間非常短，幾乎可以忽略不計，所述擴束掃描組件102的開啟時間和所述激光接收器103的開啟時間可以相同，或者相近。
[0036]當激光脈沖的傳播路徑比較長的時候，所述預設選通間隔的起始時間可以比所述預設發(fā)射間隔的起始時間延遲一個預設時間，也就是說，所述激光接收器103的開啟時間和所述擴束掃描組件102的開啟時間可以根據(jù)激光脈沖在傳輸介質(zhì)中的傳播速度和傳播路徑靈活設置，優(yōu)選地，可以設置所述激光接收器103的開啟時間較短且激光接收器103開啟時，恰好是激光脈沖經(jīng)成像物體反射后到達所述激光接收器103時。
[0037]本實用新型實施例，通過所述擴束掃描組件102將所述脈沖激光器101按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射的激光脈沖按照預先設定的掃描間隔依次改變出射的角度，也就是依次改變射向目標物的光線的角度，使多個光線沿目標物的縱向方向上依次掃描目標物，每個光線照射目標物的縱向方向上的某個部位，所述激光接收器103依次接收每個經(jīng)目標物反射后的激光后，由成像裝置104將所有的掃描后的激光所成的像置加在一起，形成一幅完成的目標物的圖像。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)的水下目標物成像系統(tǒng)相比，本實用新型實施例，通過擴束掃描組件將脈沖激光器發(fā)出的圓形激光束擴束整形為線寬足夠窄的線光束，從而以較小的角度入射水下目標時，從而導致每個線光束在水面上形成的橢圓光斑的長軸得到大幅度減小，以有效控制線光束在水面縱深方向投影的寬度，從而減少光斑近端與遠端與成像裝置的距離，有效避免固定選通距離下近端與遠端選通深度不一致的問題。
[0039]擴束掃描組件射出的多個線光束，依次掃描水下目標的不同部分，所述成像裝置將水中目標物的縱向方向上依次選通的多個返回光經(jīng)過成像裝置的疊加后形成一幅完成的目標物的圖像，能夠保證每個返回光的亮度都足夠強，避免由于水體的衰減，返回光強度隨探測深度增加而成指數(shù)衰減而導致的目標物的圖像質(zhì)量過差。
[0040]進一步地，本實用新型實施例可以通過一個同步控制裝置105為所述脈沖激光器101、擴束掃描組件102、激光接收器103和成像裝置104輸入控制信號，即所述同步控制裝置105分別與所述脈沖激光器101、所述擴束掃描組件102、所述激光接收器103和所述成像裝置104|禹合。
[0041 ]具體的控制方式如圖2所示，Tl、T2、T3和T4均為所述同步控制裝置105發(fā)出的控制信號，如圖2所示，所述控制信號為具有一定占空比的脈沖信號，以所述成像系統(tǒng)的一次曝光時間為例，所述控制方式可以包括:
[0042]同步控制裝置105發(fā)出控制信號Tl至所述成像裝置104，以使所述成像裝置104開啟快門并處于曝光時間，其中，控制信號Tl的脈沖寬度為所述成像裝置104的預設曝光時間的長度。
[0043]所述同步控制裝置105發(fā)出控制信號Τ2至所述擴束掃描組件102，所述控制信號Τ2為一個周期信號，每個周期信號包括一定寬度的脈沖和一定寬度的低電平，優(yōu)選地，所述脈沖激光器101可以為高電平觸發(fā)，即所述擴束掃描組件102每接收到一個控制信號Τ2的高電平，就開始移動，移動的時間和距離可以預先設定好，所述預設掃描間隔為所述控制信號Τ2的兩個高電平脈沖之間的間隔，所述控制信號Τ2的兩個高電平脈沖之間的間隔大于所述擴束掃描組件102完成一次調(diào)整所需的時間，以保證所述擴束掃描組件102下次調(diào)整時，上次的調(diào)整已經(jīng)完成。
[0044]所述同步控制裝置105發(fā)出控制信號Τ3至所述脈沖激光器101，所述控制信號Τ3為一個周期信號，每個周期信號包括一定寬度的脈沖和一定寬度的低電平，優(yōu)選地，所述脈沖激光器101可以為高電平觸發(fā)，即接收到控制信號Τ3中的脈沖時發(fā)出一個激光脈沖，因此，所述同步控制裝置105通過所述控制信號Τ3控制所述脈沖激光器101發(fā)射多個激光脈沖，其中，發(fā)射間隔為控制信號Τ3的兩個相鄰脈沖的時間差值。
[0045]另外，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲第一預設時間，所述第一預設時間不小于所述擴束掃描組件102完成一次所述調(diào)整所需的時間。即如圖2所示的，控制信號Τ3的起始時間al比控制信號Τ2的起始時間Cl延遲時間△ t6，△ t6可以等于所述移動平臺每次移動的時間，平臺每次移動的距離與激光器的線寬、工作距離、掠入射的角度、鏡頭的成像比例、CCD像元尺寸有關(guān)，如果是工作距離比較遠，每次入射角度的改變很小，可以忽略不計，那每次的移動的距離幾乎不變。如果工作距離比較遠，那么每次的移動距離可能會改變。
[0046]另外，所述同步控制裝置105發(fā)送控制信號T4至所述激光接收器103，所述控制信號T4也為一個周期信號，所述激光接收器103在所述控制信號T4的脈沖下將快門打開，即在所述控制信號T4的脈沖的寬度內(nèi)，可以接收經(jīng)所述成像物體反射后的激光脈沖，因此，所述激光接收器103的選通間隔為所述控制信號T4的相鄰的兩個脈沖之間的時間間隔。優(yōu)選地，所述控制信號T4的起始時間比所述控制信號T3的起始時間延遲了一個預設時間Atl，其中，△ tl根據(jù)所述激光脈沖在當前傳播介質(zhì)中的傳播速度以及傳播路徑確定，其中，所述傳播路徑為所述脈沖激光器101與所述目標物之間的路徑和所述目標物與所述激光接收器103之間的路徑之和。
[0047]由于，要選通目標物的不同部分的成像，因此每次選通的目標物部分與所述激光接收器103的距離不同，從而導致每次所述控制信號T4的起始時間比所述控制信號T3的起始時間延遲的時間不同，如圖2所示的以在所述成像裝置104的一次曝光時間內(nèi)的五次激光脈沖為例，如圖2所示，所述第二預設時間為Atl?At5，由于所述擴束掃描組件102射出的光線由所述目標物的上部位置向下掃描，所述照明掃描疊加成像系統(tǒng)位于岸邊，因此導致激光脈沖的傳播路徑逐漸增大，根據(jù)傳播路徑的逐漸增大，調(diào)整A tl?△ t5之間的五個時間，以使Δ tl?Δ t5之間的五個時間處于逐漸增大的狀態(tài)。
[0048]于本實用新型實施例中，所述脈沖激光器101可以為單個激光脈沖寬度小于10納秒，每間隔一定時間才工作一次的激光器，具有較大輸出功率和較高的亮度，例如，可以是紅寶石激光器、藍寶石激光器、氮分子激光器、準分子激光器等，所述脈沖激光器101可以由脈沖信號來控制發(fā)射激光脈沖的周期或者時間間隔。
[0049]所述激光接收器103可以為像增強器也可以為光開關(guān)等具有選通功能的能夠接收激光脈沖且將接收到的激光脈沖發(fā)射出去的光學儀器。于本實用新型實施例中，所述激光接收器103的選通可以由脈沖信號來控制。
[0050]所述擴束掃描組件102能夠根據(jù)脈沖信號調(diào)整出射的角度，具體的實施方式可以包括:
[0051 ]所述擴束掃描組件102為一個能夠根據(jù)脈沖信號發(fā)生俯仰動作的俯仰平臺，例如，所述脈沖激光器101設置在所述俯仰平臺上，所述脈沖激光器101以一定的角度射向水下，當控制俯仰平臺的俯仰角度發(fā)生變化時，導致所述脈沖激光器101射入水下的角度發(fā)生了變化。
[0052]另外，所述擴束掃描組件102的【具體實施方式】還可以包括圖3中所示的擴束掃描組件102，如圖3所示，所述擴束掃描組件102包括:移動平臺和由像側(cè)到物側(cè)依次同軸設置的第一透鏡201、第二透鏡202以及第三透鏡203，所述第一透鏡201的光軸、所述第二透鏡202的光軸和所述第三透鏡203的光軸位于一條水平軸上，所述脈沖激光器101發(fā)射的激光脈沖沿所述水平軸平行方向射入所述第一透鏡201，經(jīng)所述第一透鏡201的焦點射入所述第二透鏡202，經(jīng)所述第二透鏡202的會聚后射入所述第三透鏡203，再由所述第三透鏡203的會聚射向所述目標物。
[0053]所述移動平臺能夠由脈沖信號控制而移動，所述移動平臺能夠控制第二透鏡202的移動，第二透鏡202的移動改變了射入所述第三透鏡203的光線的入射角度，從而能夠調(diào)整所述第三透鏡203的出射角度，進而改變由所述擴束掃描組件102射入水下目標物的激光脈沖的角度。
[0054]另外，本實用新型實施例中，以所述成像裝置104的一次曝光時間為例，如果所述脈沖激光器101的脈寬足夠短，類似為一個持續(xù)發(fā)生激光脈沖的連續(xù)激光器，所述移動平臺可以不停的移動，即所述控制信號T2的兩個高電平脈沖之間的間隔為零，則所述擴束掃描組件102持續(xù)將所述脈沖激光器1I發(fā)射的激光沿縱向方向上掃描。
[0055]需要說明的是，本實用新型實施例中，所述激光接收器103可以為像增強器也可以為光開關(guān)等具有選通功能的光學儀器，所述成像裝置104可以為感光元件為CCD的相機，也可以為CMOS等其他類型感光元件的相機。
[0056]例如，所述成像裝置104為CXD相機，所述CXD相機在曝光開啟時，通過C⑶元件將接收到的每次激光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號，再收集CCD轉(zhuǎn)換的所有的激光脈沖的電信號累積，將所累積的電信號輸入到DSP等具有數(shù)據(jù)處理功能的集成芯片內(nèi)，再由集成芯片進行放大以及濾波處理等操作后，生成圖像。
[0057]當所述激光接收器103為像增強器時且所述成像裝置104為CCD相機時，經(jīng)所述成像物體反射后的激光脈沖，經(jīng)過所述像增強器的光陰極轉(zhuǎn)換為電子圖像，接著耦合到微通道板上，由所述微通道板射出的電子撞擊熒光屏，重新激發(fā)出光子圖像，再經(jīng)中繼透鏡投射至IjC⑶相機的C⑶后，經(jīng)C⑶相機成像。
[0058]其中，所述像增強器設有用于控制所述光陰極與所述微通道板之間的導通與截止的門控電路，所述門控電路用于接收所述同步控制裝置105輸入的控制信號T4，例如，當所述門控電路接收所述控制信號T4的脈沖時，在所述光陰極與所述微通道板之間添加負電壓，光陰極上的電子被加速而到達微通道板輸入端，所述像增強器處于導通狀態(tài)。
[0059]所述像增強器在所述控制信號T4的控制下，將每次接收到的激光脈沖經(jīng)曝光后形成的光子圖像輸入所述CCD相機，由所述CCD相機在所述控制信號Tl的時間段內(nèi)，將所述像增強器多次曝光產(chǎn)生的圖像累加。
[0060]另外，當所述激光接收器103為光開關(guān)時，其工作原理可以包括:所述光開關(guān)的導通由所述控制信號T4控制，即在所述控制信號T4的脈沖的寬度內(nèi)，所述光開關(guān)導通，在其他時間段內(nèi)截止。
[0061]因此，只有在所述光開關(guān)打開時，經(jīng)所述成像物體反射回的激光脈沖才能射入所述CCD相機，所述控制信號Tl控制所述CCD相機在控制信號Tl的脈沖寬度內(nèi)持續(xù)曝光，每當所述光開光導通時，輸入所述CCD相機的激光脈沖被生成為圖像，通過所述光開關(guān)的按照選通間隔導通與截止，所述CCD相機在一個曝光時間內(nèi)將多個圖像累加。
[0062]綜上所述，采用本實用新型實施例所提供的一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)可以有效克服常規(guī)距離選通照像在掠入射下對水下目標物進行成像時，圓形光斑在水面上形成的橢圓形投影區(qū)域過大，導致近端選通深度遠大于遠端的選通深度，由于水體沿深度方向?qū)獾乃p成指數(shù)增長，從而導致回光強度不一致，影響成像質(zhì)量。采用擴束掃描組件102將輸入的激光光束調(diào)整為線光束，降低激光的線寬，從而減少激光光束在水面上形成的橢圓形投影區(qū)域的面積大小，即減少近端與遠端之間的選通深度的差值，有效避免固定選通距離下近端與遠端選通深度不一致的問題。通過多次掃描目標物，并通過像增強器對多次線曝光進行對應的多次距離選通成像，結(jié)果累積的CCD相機的一次曝光中，形成某一水體區(qū)域一幅深度基本一致，信號強度基本一致的距離選通圖像。
[0063]本實用新型實施例還提供了一種照明掃描疊加成像方法，應用于照明掃描疊加成像系統(tǒng)，所述方法包括:
[0064]所述脈沖激光器將多個激光脈沖按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射；
[0065]所述擴束掃描組件將射入所述擴束掃描組件的多個激光脈沖按照預設掃描間隔依次調(diào)整角度后射出；
[0066]其中，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲第一預設時間；
[0067]所述激光接收器按照預設選通間隔依次接收經(jīng)所述目標物的沿豎直方向的不同部位反射后的激光脈沖；
[0068]所述成像裝置將在預設曝光時間內(nèi)接收到的多個激光脈沖形成圖像。
[0069]所屬領域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的方法的具體工作過程，可以參考前述系統(tǒng)、裝置和單元實施例中的對應過程，在此不再贅述。
[0070]可以理解的是，本實用新型可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠嬎阆到y(tǒng)環(huán)境或配置中。例如:個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費電子設備、網(wǎng)絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統(tǒng)或設備的分布式計算環(huán)境等等。
[0071]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0072]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:脈沖激光器、擴束掃描組件、激光接收器和成像裝置，所述激光接收器設置在所述擴束掃描組件發(fā)射的激光經(jīng)目標物反射后的反射光路上，所述激光接收器與所述成像裝置耦合，所述脈沖激光器與所述擴束掃描組件耦合； 所述脈沖激光器將多個激光脈沖按照預設發(fā)射間隔依次發(fā)射，發(fā)射出的每個激光脈沖經(jīng)所述擴束掃描組件降低線寬后按照預設掃描間隔依次調(diào)整出射的角度，所述預設發(fā)射間隔的起始時間比所述預設掃描間隔的起始時間延遲第一預設時間； 由所述擴束掃描組件射出的每個激光脈沖分別經(jīng)所述目標物的沿豎直方向的不同部位反射后由所述激光接收器按照預設選通間隔依次接收，所述激光接收器將接收到的每個激光脈沖輸入所述成像裝置中，所述成像裝置將在預設曝光時間內(nèi)接收到的多個激光脈沖形成圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括:同步控制裝置，所述同步控制裝置分別與所述脈沖激光器、擴束掃描組件、激光接收器和成像裝置耦合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述擴束掃描組件包括:移動平臺和由像側(cè)到物側(cè)依次同軸設置的第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡，所述第一透鏡的光軸、所述第二透鏡的光軸和所述第三透鏡的光軸位于一條水平軸上，所述脈沖激光器發(fā)射的激光脈沖沿所述水平軸平行方向射入所述第一透鏡，經(jīng)所述第一透鏡的焦點射入所述第二透鏡，經(jīng)所述第二透鏡的會聚后射入所述第三透鏡，再由所述第三透鏡的會聚射向所述目標物，所述同步控制裝置與所述移動平臺耦合。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預設時間不小于所述擴束掃描組件完成一次所述調(diào)整所需的時間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述預設選通間隔的起始時間比所述預設發(fā)射間隔的起始時間延遲第二預設時間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述預設曝光時間的起始時間早于所述預設掃描間隔的起始時間，所述預設曝光時間的結(jié)束時間晚于所述預設選通間隔的結(jié)束時間。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光接收器為像增強器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置包括感光元件和數(shù)據(jù)處理器，所述感光元件與所述數(shù)據(jù)處理器耦合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述感光元件包括電荷親合器件。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明掃描疊加成像系統(tǒng)，其特征在于，所述激光接收器為光開關(guān)。
【文檔編號】G01S17/89GK205507085SQ201620051804
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】羅振雄, 王榮波, 陳光華, 周維軍, 孟建華, 田建華, 何莉華
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所