大气传输对激光主动夜视技术的影响VIP免费

第40卷第2期2010年2月激光与红外L^SER＆INFRAREDV01．40，No．2February，2010文章编号：1001-5078(2010)02-0124-05·激光技术与应用·大气传输对激光主动夜视技术的影响邓永丽1，一，叶超1’2，刘云1，秦莉1，王立军1(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：讨论了大气消光作用对目标信号的衰减和大气后向散射对目标对比度的影响情况，从实用角度论述了大气消光的计算方法，得出常用几种波长激光的大气透过率情况，并分析了激光主动夜视系统中大气后向散射对图像对比度的影响。关键词：激光主动夜视；大气传输；大气消光；后向散射；对比度中图分类号：TN221文献标识码：AInfluenceofatmospherictransmissiononactive‘一●●●●nightvisionimagingDENGYong．1i1”，YECha01”，LIUYunl，QINLil，WANGLi-junl(1．ChangehunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)Abstract：Theinfluenceofatmosphericextinctionontargetsandatmosphericbackseatteringonthecontrastaredis—cussed．Apraticalcalculationoftheattenuationcoefficientisintroducedalso．AndSomeatmospherictransmittancesofdifferentwavelengthlaseraredrawing．theinfluenceoftheatmosphericbackscatteringonactivenightvisionimagequalityisanalyzedfinally．Keywords：laseractivenightvision；atmospherictransmission；atmosphericattenuation；backscattering；contrastl引言夜视技术根据有无照明光源有被动式和主动式之分。被动式由于其受天空背景照度、气象条件和目标温度对比度等条件限制，作用距离有限，不能满足远距离成像的需要。而主动式红外成像技术利用大功率半导体激光照明器耦合像增强器能克服上述缺点，广泛应用于目标的探测与识别中【l-2]。可全天候和远距离工作是主动成像技术最突出的优点。在主动式成像系统中，激光器发射的照明信号经过“大气一目标反射一大气”后，进入接收传感器并成像于荧光屏上。气象条件的好坏直接影响了系统的工作距离和成像质量，因此，研究大气对主动夜视系统的影响能优化系统结构、改善成像质量、提高系统功能。大气传输对成像质量的影响主要体现在以下几方面：1)大气的消光作用对照明信号的衰减；2)大气的后向散射作用引入了附加杂散信号，产生附加背景，从而降低了目标对比度；3)大气湍流使图像产生畸变和非等晕效应；4)回波信号间的相干干涉使得图像发生斑纹。对于均匀大气，只需考虑大气消光和后向散射作用对成像质量的影响。文中就这两方面展开讨论，得到几种波长下大气的透过率情况和大气后向散射对图像对比度的影响，并分析了距离选通技术在减弱后向散射方面的作用。基金项目：国家自然科学基金项目(No．60636020)；国防基础项目(No．A1320070032)；长春光机所三期创新项目(No．079Y32M070)资助。作者简介：邓永丽(1983一)，女，硕士，主要从事主动红外夜视技术的研究。E—mail：attey@126．COlll收稿日期：2009-08．16；修订日期：2009—10-10万方数据激光与红外No．22010邓永丽等大气传输对激光主动夜视技术的影响1252大气的消光作用大气是由多种成分组成的光学介质，这些成分对通过其中的辐射产生吸收、散射、折射等作用，削弱辐射信号的强度，影响成像质量。对于均匀大气，消光主要由大气分子和气溶胶粒子的吸收和散射引起，辐射通量呈指数衰减，满足：咖=咖oe‘一圳=咖o|r(1)式中，机为初始通量；|j}为大气衰减系数；f为传输距离；r(r=4,／4,。=exp(一k1))为大气的透过率，表征了此段路程上辐射能量的衰减程度。主动夜视多采用800～1600nm的近红外激光进行照明，此波段的分子散射【33和气溶胶的吸收很小，而信号的衰减主要由H：0和CO：分子的吸收和气溶胶散射引起。这样，大气的透过率可表示为H：0的透过率丁啪，CO：分子透过率丁。o，和气溶胶的散射透过率_r。。之积H’，即：丁=TH20。rc02。f。。(2)2．1H，0分子的吸收低层大气中水蒸气的吸收是主要...