[发明专利]一种具有轴向多传感器的水下光学成像装置

说明书

本发明公开了一种具有轴向多传感器的水下光学成像装置，包括光学系统、第一图像传感器和第二图像传感器，其中，光学系统接收成像目标接收光照后经过悬浮颗粒形成的目标光束和后向散射，第一图像传感器和第二图像传感器安装于光学系统的光轴上，接收不同焦面位置的图像，根据目标光束与后向散射在第一图像传感器与第二图像传感器之间传播的等效光学点扩散函数进行图像的差分处理，提取目标信息。本发明利用后向散射和成像目标在光学系统中的传递函数存在的差异，抑制后向散射，获取清晰的水下远距离目标图像。

技术领域

本发明涉及一种具有轴向多传感器的水下光学成像装置。

背景技术

后向散射是制约水下光学成像作用距离的主要因素。然而由于散射的随机性，导致后向散射的光学特性难以提取，水下光学成像质量难以提高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种具有轴向多传感器的水下光学成像装置，本发明利用后向散射与成像目标在光学系统中传递函数之间的差异，抑制后向散射，提取有效目标信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有轴向多传感器的水下光学成像装置，包括光学系统、第一图像传感器和第二图像传感器，其中，所述光学系统接收成像目标接收光照后经过悬浮颗粒形成的目标光束和后向散射，所述第一图像传感器和第二图像传感器安装于光学系统的光轴上，接收不同焦面位置的图像，根据目标光束与后向散射在第一图像传感器与第二图像传感器之间传播的等效光学点扩散函数进行图像的差分处理，提取目标信息。

进一步的，所述第一图像传感器和第二图像传感器相对于光学系统的等效光路存在轴向间距。

进一步的，所述轴向间距Δf满足

其中，λ为照明光的中心波长，NA为像方数值孔径。

进一步的，光照由光源发出，且该光源的照射角度可调。

进一步的，所述光源与第一图像传感器和第二图像传感器在同一侧。

进一步的，目标光束和后向散射进入光学系统，经过分光板被分为两束，一束成像于第一图像传感器，另一束成像于第二图像传感器。

所述第一图像传感器和第二图像传感器的采集信息传输给控制器，所述控制器根据Mie氏散射理论，对第二图像传感器的接收的光强与第一图像传感器接收的光强乘以后向散射由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₂的值进行均衡差分处理，消除散射噪声。

进一步的，第一图像传感器接收的光强为成像目标与后向散射之和。

进一步的，第二图像传感器的接收的光强为目标光束由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₁与成像目标的乘积以及后向散射由第一图像传感器到第二图像传感器的等效点扩散函数h₂与后向散射的乘积之和。

对差分处理的结果进行图像复原处理，以求解提取到有效目标信息。

进一步的，具体过程为：

为傅里叶变换，为逆傅里叶变换，ΔI为通过均衡差分方式消除散射噪声后提取的有效信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明利用后向散射和成像目标在光学系统中的传递函数存在的差异，有效的抑制后向散射，获取清晰的水下远距离目标图像，同时，本发明具有低成本、高精度的优点，适用范围广泛。

附图说明