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系统及方法。
[0031]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。
[0032]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。于本发明实施例中，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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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速度。
[0038]所述脉冲激光器101发射的激光脉冲射向所述目标物后，一部分被目标物吸收另一部分被目标物镜面反射或漫散射，其中，反射包括镜面反射和漫散射，因此，所述脉冲激光器101发出的一部分射入所述目标物后方的选通区域，经所述选通区域的散射后形成后向散射光，所述后向散射光经过所述目标物后被所述目标物遮挡，从而在所述成像装置形成所述目标物的阴影图像。
[0039]现有技术的距离选通成像接收经所述目标物反射的光线而形成的图像，例如，以黑白图像为例，且假设脉冲激光器101发射的激光脉冲的强度远大于杂散光的强度，则所形成的图像中，明亮部分为目标物的图像。于本发明实施例中，形成的图像中，明亮部分为背景图像，而灰暗部分为目标物的图像，因此，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，即现有技术所成的图像中，明亮部分的亮度过低，导致成像的质量过差。
[0040]另外，当现有技术的距离选通成像系统需要对一条光路上的多个物体选通成像时，如Im?20m的光路，由于光强在传输过程中成指数损耗，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，即近端的物体反射回所述成像装置102的光与远端的物体反射回所述成像装置102的光相比，强度高很多，从而造成多个物体所成的图像质量相差很大，甚至无法同时获得所有物体的有效成像，本发明实施例，由于从选通区域到成像装置102之间的光路上的不同距离的各个目标物都能对后向散射光遮挡，所述本发明能够获得一条光路上的所有目标物的阴影图像，能够确保不同距离的各目标物的阴影图像强度和成像质量基本一致。
[0041]进一步，所述选通区域内的介质可以与所述激光脉冲的传播路径内的介质一致，优选地，也可以改变所述选通区域内的介质，为了增加所述选通区域内的介质散射能力，所述选通区域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，例如，在所述选通区域内设置一定尺寸的较强散射能力的均匀散射介质，所述强散射介质为散射系数大于一定数值(大于光传输介质的散射系数)的散射介质，例如，白屏(可以为具有强散射能力的屏幕)。因此，能够有效增加后向散射光的强度，提高所述成像装置102的成像质量。
[0042]进一步，本发明实施例可以通过设置一个同步控制装置103为所述脉冲激光器101和成像装置102输入控制信号，即所述同步控制装置103分别与所述脉冲激光器101和所述成像装置102耦合，所述同步控制装置103用于按照所述预设发射时间控制所述脉冲激光器101发射激光脉冲，按照所述预设选通时间控制所述成像装置102接收所述后向散射光后生成图像。
[0043]所述成像装置102为设有门控电路的CO) (charge coupled device，电荷親合器件)相机，所述门控电路用于接收所述同步控制装置103输入的控制信号，从而控制所述成像装置102的开启。
[0044]例如所述CCD 相机可以为 ICCD(Intensified charge coupled device，增强电荷耦合器件)相机，其中，所述ICCD相机表示为设有像增强器且感光元件为CCD的相机，所述像增强器起到门控电路的作用，用于控制ns级的距离选通。
[0045]所述CCD相机在曝光开启时，通过CCD元件将接收到的每次激光脉冲转换为电信号，再收集CCD转换的所有的激光脉冲的电信号累积，将所累积的电信号输入到DSP等具有数据处理功能的集成芯片内，再由集成芯片进行放大以及滤波处理等操作后，生成图像。
[0046]当然也可以在所述成像装置102内安装一个能够起到根据所述同步控制装置103的控制信号对射入所述成像装置的散射光实现选通与截止功能的光学器件，例如，像增强器或者光开关。
[0047]如图2所示的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，所述方法包括:
[0048]S21:脉冲激光器按照预设发射时间发射激光脉冲至目标物后方的选通区域内；
[0049]S22:成像装置按照预设选通时间接收后向散射光后生成图像。
[0050]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的各装置及各模块对应过程，在此不再赘述。
[