[發明專利]一種水下面陣掃描激光成像裝置及方法

有效

• 申請號: 201610188617.X
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN107241533B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 王全喜;王新偉;肖昌美;李庶中;李廣良;周燕;趙江;張鵬;李越強;姚林海;柳秋興
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92232部隊;中國科學院半導體研究所;西安應用光學研究所
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

本發明提供了一種水下面陣掃描激光成像裝置，所述裝置包括：運載器(l)、電學模塊(19)和成像模塊(18)；所述運載器(1)是整個裝置的外殼，所述電學模塊(19)包括照明激光器(15)、組合慣導(16)和控制處理單元(17)；所述電學模塊(19)的各部件固定在安裝板(22)兩側，通過安裝板(22)與運載器(1)固定；所述成像模塊(18)包括縱搖伺服機構(5)、橫滾伺服機構(6)和光學成像模組(14)，所述光學成像模組(14)包括成像鏡頭(7)、濾光片(8)、選通成像傳感器(9)和照明鏡頭(l0)；所述照明激光器(15)發射的激光通過傳能光纖(11)傳輸至照明鏡頭(10)。本發明的裝置具有小型化，能夠在水下實現面陣掃描的特點。

技術領域

本發明涉及水下成像技術領域，具體涉及一種水下面陣掃描激光成像裝置及方法。

背景技術

高分辨率、大視場水下成像在水下地形地貌測繪、海底石油管線及光纜維護勘測、水下失事船只及飛機殘骸搜索、水雷探測等領域具有重要的民用及軍用意義。

聲吶成像是利用聲波判斷海洋中物體的存在、位置及類型，具有視野寬、測距范圍大等優點。但是由于水聲信道復雜，受環境影響較大(如海洋溫躍層)，與光學圖像相比，水聲圖像的分辨率低、噪聲嚴重，圖像質量不高，且在近距離存在盲區，無法有效探測小目標，不利于石油管線及光纜等小目標的識別。

光學成像則是直接獲取目標的光學圖像，具有信息量大、靈敏度高、測量精度高、響應快、抗電磁場干擾能力強、非接觸探測等優點，在較近距離內也具有很高的分辨率，所獲得的信息豐富，識別精度比較高，利于小目標探測識別。

目前水下光學成像主要是主動成像，即采用藍綠光或白光光源進行照明，采用CCD或CMOS作為成像器件采集照明視場內目標的信息。水下主動光學成像主要有兩種：一是連續光照明的水下成像技術，如中國海洋大學提出了一種環形激光照明的水下成像裝置(中國發明專利，申請號：201010293845.6)；一種是脈沖光照明的距離選通成像技術，如北京理工大學提出一種基于電子快門的水下距離選通成像方法(中國發明專利，專利號ZL201010238852.6)。連續光照明的水下光學成像作用距離較近，一般為1～2倍衰減長度，主要原因是水的后向散射影響了工作距離：相比于連續光照明的水下成像，水下距離選通成像可有效的抑制水的后向散射，將工作距離提到5～7倍衰減長度。雖然水下距離選通成像提高了水下探測距離，但是，成像視場小，當搭載水下潛航器等動平臺進行水下作業時易丟失目標，當進行水下地形地貌勘測或管線勘察維護等作業時，不利于大視場作業，從而帶來掃描路徑規劃難及工作效率低等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服目前水下掃描技術存在的上述缺陷，提出了一種水下面陣掃描激光成像裝置，該裝置能夠解決水下遠距離大視場光學成像難的問題，能夠實現水下大視場三維成像。

為了實現上述目的，本發明提供了一種水下面陣掃描激光成像裝置，所述裝置包括：運載器l、電學模塊19和成像模塊18；

所述運載器1是整個裝置的外殼，所述電學模塊19包括照明激光器15、組合慣導16和控制處理單元17；所述電學模塊19的各部件固定在安裝板22兩側，通過安裝板22與運載器1固定；

所述成像模塊18包括縱搖伺服機構5、橫滾伺服機構6和光學成像模組14，所述縱搖伺服機構5通過轉接板24與運載器1固定，所述縱搖伺服機構5利用剛性支架21負載橫滾伺服機構6，所述橫滾伺服機構6直接負載光學成像模組14；所述橫滾伺服機構6用于實現橫向掃描和橫向修正瞄準線；所述縱搖伺服機構5用于實現縱向掃描和縱向修正瞄準線功能，并通過縱搖不同角度實現前視模式和下視模式的切換；

所述光學成像模組14包括成像鏡頭7、濾光片8、選通成像傳感器9和照明鏡頭l0；所述照明激光器15發射的激光通過傳能光纖11傳輸至照明鏡頭10。