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解決方案

Solution

激光選通夜視照明系統應用場景的簡介

 發表日期 : 2021-11-05 11:13  瀏覽量 : 

1.海洋應用

Obzerv公司開發了一款激光主動照明系統,Obzerv公司開發了一款用于遠距離激光選通照明的近紅外成像系統(ATV-2000i),如圖所示,主要應用于海防、海盜預警、反恐與海上船只搜查。設備包括一款像增強型的CCD與一個高重頻的半導體激光器。在完全無光的環境下的成像距離達到了7km。

ATV-2000i系統在海面上6.4km處觀測的結果,如圖所示,相機能夠清晰的檢查6.4km外的艦艇的狀況,能夠對文字清晰成像,能夠通過觀測艦船的吃水深度來判斷艦艇的載重量,這些優勢是紅外成像不能具備的,對比紅外成像,激光選通成像能夠顯示更多的細節。

 

 

下圖是紅外激光夜視照明系統采用圖像增強技術后的10km遠距離成像效果。

 

2.不同的大氣環境

北京理工大學研發了一款激光選通夜視照明系統,采用1.5μm的測距激光器作為照明光源,并配備2000mm焦距與500mm焦距的兩款鏡頭,長焦鏡頭的視場分辨率為15μrad,并采用長焦鏡頭作為系統的主要測試工具。照明光源的發散角隨著照明距離的改變而改變。例如,當照明距離為2km時,激光器的發散角為5.5mrad。該相機在1.5μm波長處既能滿足主動照明的功能,亦可用于近紅外熱成像。該相機在1.5μm波長處用于主動照明的上升時間的典型值是70ns,被動的近紅外成像的上升時間是500ns。由此可見,當激光主動成像用于跟蹤與捕獲時,獲取信息的速度會比被動的熱成像快很多。測試環境如下圖所示。

下圖為激光選通夜視照明系統在2km距離處的成像效果,左圖為帶圖像增強的顯示效果,右圖為激光選通夜視照明系統的正常顯示效果。

下圖為在空氣能見度1km的環境下,激光選通夜視照明系統在3km外的成像效果。

下圖反映了激光選通成像系統在不同的天氣狀況下8km處的成像效果,天氣由左向右逐步變得惡劣,通過圖像增強保證了在很壞的天氣狀況下也具有良好的顯示效果。天氣狀況通過閃爍計數器測量。

采用圖像增強技術后,紅外激光夜視照明系統的最遠測量距離能達到27km,且具備較強的透霧能力,下圖為超遠距離的成像效果。

 

3.復雜環境

夫朗禾夫作為歐洲最頂尖的研究機構,在激光選通成像領域具有10年的研究經驗。所有的照明系統均采用LIVAR系列的EBCCD/EBCMOS相機對近紅外光束進行探測,并采用1.57μmOPO脈沖激光器作為照明光源,以減小對人眼視網膜的傷害。

下圖為可見光成像與激光選通成像在煙霧的濃煙的環境中的成像效果的對比,由圖可知,在濃煙的環境之中,可見光相機對濃煙后面的事物的識別效果很差,但是激光選通成像可以識別濃煙后面的物體。

下圖為激光選通成像系統透過玻璃后的顯示效果。

激光選通夜視照明系統與紅外成像的效果對比,如下圖。左邊的為激光選通夜視照明系統在激光器關閉時的效果,中間的為激光照明系統選通后透過玻璃的觀察效果,右邊的為紅外熱成像系統的探測效果。從圖中可以看出,紅外成像系統無法透過玻璃觀察玻璃內的細節。

 

4.水下探測

德國海洋研究所針對水下激光選通照明系統做出了大量的研究,水下激光選通照明探測系統如下圖所示。水下激光選通照明作為一種非水聲探測系統,具有其獨特的優勢,彌補水下聲納系統在成像分辨率和近距離探測中的不足,實現高速度、高精度和大面積探測,可作為聲納探測的重要輔助手段,有較好的應用前景。

      下圖反映了德國海洋研究所的水下激光選通照明系統的發展,通過不斷的研究與改進,目前最遠的探測距離達到20m。

5.總結

    對比紅外成像,激光選通夜視成像具備諸多優勢,激光選通夜視成像技術具有比紅外成像更加細膩的顯示效果,能夠探測更多的細節;激光選通夜視成像系統能夠具有更高的透霧透霾能力,能夠適應更加復雜的天氣狀況;激光選通夜視成像系統能夠穿透火、玻璃等障礙物成像,在保障隱蔽性的同時能夠獲得很好的成像效果,這是紅外成像不能達到的;激光選通夜視成像技術能夠適應復雜的水下環境,在水下探測方面具備很強的應用前景。隨著技術的日新月異,激光選通夜視成像技術在可見的未來將發揮巨大的作用。

 

 


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