[发明专利]基于光子晶体滤波的布里渊散射水下激光成像探测装置

说明书

技术领域

本发明属于水下光电成像探测技术，特别是一种基于光子晶体滤波的布里渊散射水下激光成像探测装置。

背景技术

近年来，水下光电成像探测技术因其在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。但与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，因此在进行传统的基于弹性散射的水下光电成像探测时，光线在水中传输的后向散射效应强，造成图像噪声大，成像质量差，且系统的作用距离有限，探测灵敏度低等缺陷。

为了解决这个问题，基于布里渊散射的水下光电成像探测的概念被提了出来。布里渊散射是由多普勒效应引起的，海水与水下不同目标具有不同的布里渊散射频移，只要测得布里渊散射光谱发生的相应的变化，就表明在某处有水下物体的存在。北京师范大学的刘大禾在发表的《用F-P标准具和ICCD探测水中的布里渊散射信号》文章中提出一种实用的通过探测布里渊散射信号来进行水下目标探测的方法(2008《东北师大学报》(自然科学版)，第40卷第3期)。该方法以F-P干涉仪来采集布里渊散射信号，以ICCD来记录探测区域的布里渊散射光谱，通过干涉环的数量判断水下目标的有无。但是由于法布里-珀罗(F-P)干涉仪接收的立体角非常小，对入射光的平行度要求很高，该方法实际使用起来十分困难。并且由于此条件约束，实际探测成像质量并不高，探测灵敏度也很受影响。

对布里渊散射信号的检测是各类布里渊散射研究的基础。目前布里渊散射信号的探测除了采用F-P干涉仪外，一般还有采用基于溴、碘分子滤波器的边缘检测技术。但此技术需要对溴、碘蒸汽进行恒温控制，以保证其光谱吸收的稳定性，实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光子晶体滤波的布里渊散射水下激光成像探测装置，当在对水下目标进行激光成像探测时，它能够有效探测布里渊散射信号，提高成像质量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于光子晶体滤波的布里渊散射水下激光成像探测装置，由脉冲发生器、激光控制器、选通控制器、逻辑处理部件、蓝绿激光器、扫描器、布里渊散射滤波器、选通信号接收器、信号处理部件及监视器组成，脉冲发生器分别与激光控制器、选通控制器、逻辑处理部件连接，激光控制器与蓝绿激光器连接，扫描器一方面连接蓝绿激光器，引导激光照射在探测区域，另一方面连接包括布里渊散射滤波器、选通信号接收器组成的信号接收装置，对布里渊散射信号进行同步收集；布里渊散射滤波器、选通信号接收器、信号处理部件和监视器依次相连，选通控制器与选通信号接收器连接，逻辑处理部件与信号处理部件连接；脉冲发生器中的脉冲发生器产生工作所需的基准时钟，控制激光控制器、选通控制器、逻辑处理部件、扫描器按时序步骤运行；激光控制器在基准时钟的作用下，产生蓝绿激光器工作所需的驱动电源及控制信号，该蓝绿激光器输出布里渊散射水下激光成像探测所需的蓝绿激光脉冲信号；蓝绿激光脉冲信号在扫描器的作用下，以二维扫描的方式，扫描成像探测所感兴趣的水体区域，蓝绿激光脉冲信号与水及水下目标作用，产生响应的布里渊散射信号；含有反射信号、后向弹性散射信号、后向散射的布里渊散射信号的混合信号，经同步扫描器接收，传输至布里渊散射滤波器；混合信号经过布里渊散射滤波器后，滤除其他信号，只有水下布里渊散射信号传输至选通信号接收器；信号选通接收器在选通控制器的控制下，接收不同距离上的布里渊散射信号，产生相应的电信号传输至信号处理部件；信号处理部件在逻辑处理部件的控制下进行噪声处理，图像重建生成，产生水体区域的布里渊散射信号二维空间分布图像，送达图像监视器供观察者观察。