一种基于后向散射照明的距离选通成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及距离选通成像领域，具体而言，涉及一种基于后向散射照明的距离选通成像系统。
【背景技术】
[0002]脉冲激光从激光器窗口输出后，在不同距离反射(或散射)回来的光脉冲时刻是不同的，通过在接收端采用一个高速的快门控制只接收某个距离返回的激光脉冲，其他无关的光则被阻挡在外，该成像方法被称为距离选通成像。
[0003]由于距离选通成像只对某一距离的目标进行成像，照明光传播光路上其他不同距离的返回光无法进入接收系统成像，所以该技术有非常强的环境光抑制能力能有效突出待观测目标，在水下目标成像、激光雷达等应用方面能够发挥极大的作用。
[0004]由于传统距离选通成像接收的是物体对照明激光的散射光，所以现有技术需要被照明目标有较强的光散射能力，当目标物为镜面反射物体或对照明激光波长强吸收时(如黑色物体)，现有技术获得的信号光强度将会过弱，使得传统距离选通成像系统的成像质量非常低。
[0005]另外，当技术需要应用于一段较长距离上的选通成像时(如Im?20m)，由于光强在传输过程中指数衰减，近端(Im)的物体和远端(20m)的物体获得的照明光强相差非常大，从而常常无法同时获得有效成像。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种基于后向散射照明的距离选通成像系统，以改善上述的问题。
[0007]第一方面，本实用新型实施例提供的一种基于后向散射照明的距离选通成像系统，包括:脉冲激光器和成像装置，所述成像装置设置在目标物后方的选通区域内介质的后向散射光的传播路径上，其中，所述后向散射光为所述脉冲激光器发射的激光脉冲经所述选通区域内的介质散射后射向所述目标物的散射光；
[0008]所述脉冲激光器按照预设发射时间发射的激光脉冲经所述目标物后方的选通区域的介质散射后形成后向散射光，所述后向散射光射向所述成像装置，所述成像装置按照预设选通时间接收所述后向散射光后生成图像。
[0009]结合第一方面，本实用新型实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，还包括:同步控制装置，所述同步控制装置分别与所述脉冲激光器和所述成像装置耦入口 ο
[0010]结合第一方面的第一种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述预设选通时间的起始时间比所述预设发射时间的起始时间延迟一个预设时间。
[0011]结合第一方面的第二种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述成像装置包括门控电路，所述同步控制装置与所述门控电路规A
柄口 O
[0012]结合第一方面的第三种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述成像装置还包括感光元件和数据处理器，所述感光元件与所述数据处理器耦合。
[0013]结合第一方面的第四种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述感光元件为电荷耦合器件。
[0014]结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式或第三种可能实施方式或第四种可能实施方式或第五种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述选通区域内的介质与所述激光脉冲的传播路径内的介质一致。
[0015]结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式或第三种可能实施方式或第四种可能实施方式后第五种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述选通区域内的介质为强散射物，其中，所述选通区域内的介质的散射系数大于所述激光脉冲的传播路径内的介质的散射系数。
[0016]结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式或第三种可能实施方式或第四种可能实施方式后第五种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，所述选通区域内均匀设置有散射系数大于所述激光脉冲的传播路径内的介质的散射系数的强散射介质。
[0017]结合第一方面的第八种可能实施方式，本实用新型实施例还提供了第一方面的第九种可能实施方式，其中，所述强散射介质为白屏。
[0018]本实用新型实施例所述脉冲激光器按照预设发射时间发射的激光脉冲经所述目标物后方的选通区域的介质散射后形成后向散射光，所述后向散射光射向所述成像装置，所述成像装置按照预设选通时间接收所述后向散射光后生成图像。
[0019]其中，所述目标物后方的选通区域的具体位置由所述成像装置的预设选通时间决定。
[0020]所述选通区域到所述成像装置之前的后向散射光一部分被目标物挡住另一部分射入所述成像装置中，从而在成像装置中形成目标物的阴影图像。与现有技术的距离选通成像技术相比，以所述目标物的阴影图像作为目标物的像，能够避免目标物为镜面反射物体或对照明激光波长强吸收时(如黑色物体)时，所述目标物反射的信号光强度过弱，导致成像的质量过差。
[0021]另外，本实用新型实施例的所述成像装置的一次曝光能够获得整个后向散射光的成像光路中所有目标物的阴影图像，并且能够确保不同距离的阴影图像强度基本一致。
[0022]本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
[0024]图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于后向散射照明的距离选通成像系统的模块框图。
【具体实施方式】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
[0026]图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于后向散射照明的距离选通成像系统的模块框图；
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]为了改善现有的距离选通成像系统中，当目标物为镜面反射物体或对照明激光波长强吸收时(如黑色物体)，现有技术获得的信号光强度将会过弱，使得传统距离选通成像系统的成像质量非常低的缺陷，本实用新型实施例提供了一种基于后向散射照明的距离选通成像系统及方法。
[0029]如图1所示的一种基于后向散射照明的距离选通成像系统的模块框图，参考图1，所述系统包括:脉冲激光器101和成像装置102，所述成像装置102设置在目标物后方的选通区域内介质的后向散射光的传播路径上，其中，所述后向散射光为所述脉冲激光器101发射的激光脉冲经所述目标物后方的选通区域内的介质散射后射向所述目标物的散射光。
[0030]激光在介质(如水、空气)中传输时，激光束会被介质中的杂质或微颗粒散射，根据散射光的方向，散射又分为前向散射和后向闪射，前向散射与激光传输方向一致，后向散射与传输方向相反。于本实用新型实施例中，所述脉冲激光器101发射的激光脉冲射向所述目标物后方的选通区域内的介质，其中，以所述脉冲激光器发射的激光的传播方向为前方，在所述目标物后方的一定距离内设置一个选通区域，射入所述选通区域的激光脉冲，由所述选通区域内的介质产生后向散射，所述后向散射光射向所述目标物，经过所述目标物后再射入所述成像装置内。
[0031]所述脉冲激光器101按照预设发射时间发射的激光脉冲经所述目标物后方的选通区域的介质散射后形成后向散射光，所述后向散射光射向所述成像装置102，所述成像装置102按照预设选通时间接收所述后向散射光后生成图像。
[0032]脉冲激光器101为单个激光脉冲宽度小于10纳秒，每间隔一定时间才工作一次的激光器，具有较大输出功率和较高的亮度，例如，可以是红宝石激光器、蓝宝石激光器、氮分子激光器、准分子激光器等，所述脉冲激光器101可以由脉冲信号来控制发射激光脉冲的周期或者时间间隔。
[0033]所述成像装置102能够在快门打开时，通过传像机构将激光脉冲透射到感光元件上，由感光元件通过光电转换将激光脉冲转换为电信号，再收集感光元件产生的电信号，经过放大器放大及滤波器处理等操作后，生成所需的图像格式。其中，在一次曝光时间结束后，就输出一次图像。
[0034]所述选通区域的位置由所述成像装置102的开启时间决定，所述选通区域的宽度根据所述选通区域内的介质对光的后向散射能力、所述脉冲激光器的参数以及所述成像装置的参数来确定，散射能力强的介质选通区域的宽度短一些，散射能力弱的介质选通区域的宽度长一些，以便获得一定强度的后向散射光，进而获得较好的照明条件。
[0035]所述预设选通时间的起始时间可以比所述预设发射时间的起始时间延迟一个预设时间。其中，所述的延迟的预设时间可以根据传播路径和当前介质内的传播速度而设定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器101输出的激光脉冲经过所述选通区域的后向散射后射入所述成像装置102的传播路径，例如可以是传播路径除以传播