一种基于后向散射照明的距离选通成像系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明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及方法。
【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。
【发明内容】
[0006]本发明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及方法，以改善上述的问题。
[0007]第一方面，本发明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，本发明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合；
[0010]所述同步控制装置用于按照所述预设发射时间控制所述脉冲激光器发射激光脉冲，按照所述预设选通时间控制所述成像装置接收所述后向散射光后生成图像。
[0011]结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明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。
[0012]结合第一方面的第二种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述预设时间根据所述激光脉冲在当前介质中的传播速度以及传播路径确定，其中，所述传播路径为所述脉冲激光器与所述选通区域之间的路径以及所述选通区域与所述成像装置之间的路径之和。
[0013]结合第一方面的第三种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述选通区域的宽度根据所述选通区域内的介质的散射系数而定。
[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，本发明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，本发明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为强散射物，其中，所述强散射物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，本发明实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述成像装置包括门控电路，所述门控电路用于接收所述同步控制装置输入的控制信号，以使所述成像装置按照所述预设选通时间控制所述成像装置接收所述后向散射光后生成图像。
[0017]第二方面，本发明实施例提供了一种基于后向散射照明的距离选通成像方法，应用于基于后向散射照明的距离选通成像系统，所述系统包括: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，所述方法包括:
[0018]所述脉冲激光器用于按照预设发射时间发射激光脉冲至所述目标物后方的选通区域内；
[0019]所述成像装置用于按照预设选通时间接收所述后向散射光后生成图像。
[0020]结合第二方面，本发明实施例还提供了第二方面的第一种可能实施方式，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。
[0021]本发明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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]另外，本发明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。
[0025]本发明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，或者通过实施本发明实施例了解。本发明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】
[0026]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，本发明的上述及其它目的、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，重点在于示出本发明的主旨。
[0027]图1示出了本发明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丰吴块框图；
[0028]图2示出了本发明实施例提供的一种基于后向散射照明的距离选通成像方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0030]为了改善现有的距离选通成像系统中，当目标物