红外与激光工程
2020, 49(9): 20190569
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 北京航天自动控制研究所 宇航智能控制国家重点实验室, 北京 100039
受光学系统离焦、大气扰动、平台振动的影响, 激光主动照明系统捕获的图像容易被模糊, 而传统的去模糊方法难以取得良好的复原效果, 故本文提出基于光纹特征的盲解卷积复原方法来实现图像去模糊。首先将模糊图像降采样, 建立尺度金字塔, 在尺度空间查找光纹特征图像块。随后基于激光主动照明图像饱和像素较多的特点, 提出新的图像退化模型。最后针对模糊核估计、光纹参数更新、清晰图像复原3个步骤, 提出适用的能量函数, 迭代复原出无噪清晰图像。搭建了主动照明系统, 在捕获的激光主动照明图像上进行了实验, 并与现有方法进行了对比。结果表明: 本文方法不仅能够复原出清晰图像, 而且能有效抑制振铃效应, 其客观评价指标峰值信噪比(PSNR)优于已有的其他算法。
激光主动照明 图像去模糊 光纹特征 能量函数 振铃效应 laser active illumination image deblurring light vein feature energy function ringing artifact
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力, 设计一套自动化激光主动照明光学系统, 对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在02~5 km距离处的照明直径均为10 m, 计算出其在-20 ℃及+45 ℃的温度调焦量, 照明仿真结果表明系统照明不均匀性＜15%。通过研究系统像差对照明均匀性的影响, 以及对设计的调光组进行分析, 得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系, 表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明, 该主动照明系统能够自动调节调光组位置, 实现跟踪测量视场内的均匀照明, 有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。
激光主动照明 自动化 照度均匀 laser active illumination automation uniform illumination
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种结合轮廓转动惯量和特征包(BoF)算法的激光主动照明目标识别方法。介绍了转动惯量的定义，并提出了一种多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法和轮廓转动惯量局部不变特征提取方法。多尺度轮廓转动惯量特征区域检测方法能够提取出包含轮廓的最小特征区域，而轮廓转动惯量局部不变特征能够很好地描述轮廓的大小、位置、规则度等信息，对于各种图像变换具有不变性，并且计算效率较高。使用BoF算法统计图像的轮廓转动惯量局部不变特征，生成归一化特征直方图作为整幅图像的特征向量，输入训练好的支持向量机分类器进行识别。实验结果表明与基于Hu 矩和BP 神经网络的目标识别方法相比，所提算法在旋转和仿射变换下的识别率分别提高7.33%和19.08%。
图像处理 激光主动照明 目标识别 轮廓转动惯量 特征包
采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0.5，波前畸变标准误差优于0.2 λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。
激光技术 激光主动照明 大气湍流 激光传输 成像分辨率 光学学报
2014, 34(s1): s101004
利用双向反射分布函数经验公式推导出激光主动照明条件下的目标反射截面表达式，给出了目标反射截面的一种近似计算方法，基于该方法计算了圆锥体目标反射截面。利用固体激光器和CMOS相机搭建实验系统,实际测量了目标反射截面随入射角度和不同目标体等参数变化时的变化情况，实验系统及数据同提出的方法计算得到的结果基本一致。结果表明，目标形状相同，入射角小于45°时，目标反射截面随着无涂层、白色油漆、灰色油漆逐渐变小，大于45°时白色油漆涂层目标反射截面最大; 在目标表面特性相同的时候，目标反射截面随圆板、圆柱、圆锥渐次减小。
激光主动照明 目标特性 双向反射分布函数 反射截面 active laser illumination target characteristic bidirectional reflectance distribution function reflection section
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激发态实验室, 长春 130033
2 中国科学院 研究生院, 北京 100039
为降低半导体激光主动照明红曝, 选择波长880 nm大功率半导体激光器作为新型激光主动照明成像系统光源。根据光纤耦合过程光参数积不变原理, 研制出波长880 nm大功率半导体激光器阵列单光纤耦合模块, 利用光纤匀光作用使激光光束匀化整圆后用于激光主动照明。首次在波长880 nm大功率半导体激光器上采用阶梯反射镜光束整形方法, 使激光光参数积与光纤匹配, 激光高效耦合进入纤芯400 μm、数值孔径0.22的光纤。室温条件下光纤耦合模块连续输出功率44.9 W, 电光转化效率35%, 波长880 nm大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块, 不仅其红曝小而且对应CMOS图像传感器光谱响应度较高, 系统成像质量好。
半导体激光器阵列 波长880 nm激光 激光主动照明 光束整形 阶梯镜 laser diode arrays 880 nm wavelength laser laser active illumination beam-shaping step-mirror
