基于激光距离选通技术的水下湍流检测方法研究

毕莹，徐熙平

（长春理工大学 光电工程学院，长春 130022）

目前水下成像技术已被广泛应用于海洋探测、渔业和海洋研究。根据空气中的成像研究经验，大气湍流成为限制远场成像光学系统分辨率的重要因素。对于水下光传输，水温、密度和水分扰动都会改变水的折射率。这导致光的最小角度散射、波前失真以及系统分辨率的降低。一般情况下，光束在水中传播1m的效果相当于在空中传输800～1000m［1］。因此水中湍流效应是影响水下成像系统分辨率的重要制约因素，直接影响到水下应用的质量。

近几年在分析了现有水下成像与湍流检测技术的基础上，提出了将成像自适应光学技术应用于水下的想法。对水中的湍流对激光束传输的影响进行了研究，设计了一套基于波前检测的实验装置，使用夏克-哈特曼波前传感器测量了水中的湍流对激光束的波前相位和光束内强度分布的影响。但自适应光学矫正畸变需要复杂的处理系统，不具有适用性。国内对水下湍流检测的技术研究仍处于不断深入的阶段，具有很好的发展前景。

水下激光成像技术可分为激光同步扫描和距离选通成像技术［2］。激光扫描成像技术使用窄的连续光束激光来扫描观察区域并使用窄视场接收器接收反射信号。通过同步扫描和接收过程来检测和重建图像信息［3］。另一方面，激光距离选通成像技术利用脉冲激光器和门控照相机来达到检测效果。通过控制照相机的快门开门时间来分离不同距离处的散射光和目标反射光以获取图像［4］。……