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应用激光杂志编辑部新闻
应用激光主动成像探测小暗目标的技术研究
【摘要】 根据有无照明光源,成像系统可以分为主动成像系统和被动成像系统两种。被动成像系统最大的特点就是本身不带光源,依赖于环境或目标的发光,容易受到环境光源的影响。主动成像系统采用一个人造光学辐射源(一般为激光器)和接收器,其接收器用于收集和探测目标景物直接或反射的部分光辐射,具有成像清晰、对比度高,不受环境光源的影响等优点。
监视、搜索、捕获、跟踪等光电成像探测系统,向来以“被动”成像探测为主要特点,具有极好的隐蔽性,故不易被对方察觉或识别。然而,在漆黑的夜晚、空气中含有大量的气溶胶等能见度低的恶劣天气条件下,被动成像系统即使采用最灵敏的接收器,也很难探测小暗目标。
在背景无温差的情况下,红外成像系统也不能很好的工作。像打印的字符或其他字符标记(如车牌)等这类的目标,就是很好的与背景达到热平衡的例子,用红外成像系统通常不能从背景中辨认出打印的字母。被动成像系统不能正常工作的主要原因是返回信号的能量极其微弱。增加辅助照明是克服这种缺点的有效方法。采用一个人造光学辐射源(通常为激光器)对小暗目标实施照射,以增加返回信号的光能。但是,激光在大气中传输时,会受到空气中气体分子和悬浮微粒(雨、雾、烟和尘等)吸收和散射、后向散射、背景辐射等影响。激光束经过远距离传输,又经目标漫反射(在立体角π内都反射能量),实际返回的光能很弱。在能见度较差时,为了得到远距离目标的高分辨率图像,需要增加激光的功率。
随着激光功率的增加,后向散射光也随之增加,有用的信号甚至会被强大的后向散射光所淹没,不能探测和识别目标。因此,如何有效地克服后向散射是激光主动照明成像系统必须解决的关键问题。采用脉冲激光对远距离目标实施照明,用距离选通技术克服后向散射光,就可以克服传统的被动成像许多缺点,可以在全天候下探测和识别目标,具有成像清晰、对比度高、不受环境光源的影响等优点。本文分析了激光在大气中衰减特性,分析了后向散射对激光主动照明成像系统的影响,提出了距离选通技术是克服后向散射的有效方法。
