结构光照明技术在瑞利散射成像去杂散光应用中的研究

闫 博, 苏 铁, 陈 爽,*, 陈 力, 杨富荣, 涂晓波, 母金河

(1. 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000; 2. 国防科技大学 空天科学学院, 长沙 410073)

0 引 言

20世纪80年代以来，激光片光成像技术已被广泛应用于军事和民用领域，因其具有非接触、可视化及低成本等优势，已经迅速在流场显示和流场参数测量中崭露头角，并得到快速发展[1-4]。目前基于激光片光成像的技术主要有瑞利散射(Rayleigh Scattering, RS)成像[5]、激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence, LIF)[6]、激光诱导磷光(Laser Induced Phosphorescence, LIP)[7]等。但在实际应用中，这些技术都会受到杂散光干扰强、相机热噪声影响等因素的限制，影响了该类测量技术的光学成像质量[8]。

目前，为消除杂散光干扰，通常采用哑光漆、荧光漆和分子滤波池对背景杂散光进行有效抑制，进而可提高激光片光成像的质量[9]。但是，当杂散光干扰严重时，这些方法并不能完全滤除掉杂散光信号，此时激光片光成像方法难以得到理想的光学成像结果。

结构光照明技术(Structured Laser Illumination Planar Imaging，SLIPI)是一种基于锁相放大技术和空间光调制技术的综合光学成像技术[10-12]，该技术源于生物测量技术，并被瑞典Lund大学首次应用到喷雾流场以及燃烧场诊断中。同时，该技术可以将原始调制信号分为有效信号和杂散光(来自于激光片光焦平面外的干扰光)两部分，在后期数据处理中，有效信号会保持不变，而杂散光会因为空间频率不同而被剔除掉。因为该技术具有消除杂散光干扰、提高光学成像质量的作用，故已在LIF[13]、Mie散射成像[14]等技术中得到应用。Kristensson等[14]指出多次散射造成的杂散光干扰问题将会较大影响到喷雾场Mie图像拍摄，并利用SLIPI技术解决了多次散射干扰问题，成功获取了喷雾场液滴尺寸分布的图像。……