【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水下照明與成像設備，尤其涉及一種基于空心方環激光照明的水下成像裝置。
技術介紹
1、水下光學成像在水下地形測繪、漁業養殖、環境監測、水下作業等領域有廣泛的應用需求，在水下短距離的探測任務中相比于聲學、微波等手段，具有成像分辨率高、成像色彩好、獲取信息豐富等優點。在水下成像過程中，由于水體對自然光的強吸收效應，導致水下環境大多以暗光為主，通常需要通過增加主動照明，以增強環境及目標反射光進行成像。
2、常見的主動照明方式如寬譜led、鹵素燈等，此類光源的整體功耗大、照明方式單一、轉換效率低、傳輸方向性較差，由于采用大角度發散式照明方式，使得照明與成像光路存在嚴重交叉，在成像視場內引入了大量的后向散射光，造成成像模糊，尤其是難以滿足渾濁水體中成像對主動照明的需求。另外，由于光源的寬譜特性，水體的選擇性吸收使得照明能量衰減嚴重，導致照射距離有限，雖然可以通過提升照明功率來增加照明距離，但也造成了嚴重的能量浪費。激光具有光譜窄、方向性好、能量集中的優點，是良好的水下照明光源，雖然通過距離選通、同步掃描等技術可以在一定程度上減少后向散射光的干擾，但由于此類成像系統通常要求光源具有譜寬窄、能量高、相干性好、穩定性高等特點，如倍頻nd：yag激光器或氬離子激光器，因此普遍存在光源成本昂貴、體積龐大、系統復雜等缺點，無法滿足實際應用的需求。因此，光源的照明方式、功耗、成本、體積重量、復雜程度是影響現有水下成像裝置性能的重要因素。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種基于空心方環激光照明的水下成像裝置，所述裝置包括發射光學系統、接收光學系統、系統控制器和圖像顯示器，其中：
4、發射光學系統包括激光器組、環形光調制模塊和環狀透鏡調制模塊，用于實現水下激光照明，通過所述環形光調制模塊對所述激光器組發出的激光束的光束直徑、光斑形狀、發散角進行調制，形成邊緣粗細可調的環形中空激光；并由所述環狀透鏡調制模塊在不影響成像收光的前提下，對照明激光束的俯仰角度進行調整；
5、接收光學系統由低照度成像探測器和變焦成像鏡頭組成，用于收集不同成像視場下的目標信息光，實現水下成像；
6、系統控制器分別與發射光學系統和接收光學系統連接通信，包括嵌入式微控制器、時鐘模塊、運放模塊和通信模塊，用于協調并控制裝置中的各個模塊，包括激光出光開關、光功率調節、激光擴束直徑調節、激光發散調節、激光俯仰調節和鏡頭變焦，實現成像過程的自動控制；
7、圖像顯示器用于在系統控制器的控制下進行圖像顯示。
8、一種空心方環激光照明裝置，所述裝置包括環形光調制模塊和環狀透鏡調制模塊，其中：
9、所述環形光調制模塊由準直擴束透鏡組、線光透鏡、凸透鏡組成，用于對每個半導體激光管出射的固定發散角度的高能光束進行調制，具體調制過程為：首先進行準直、擴束處理，將光束變為一種準直的、光斑直徑可調的平行光；而后采用線光透鏡將圓形光斑調制為發散的“一”字線形光斑，并通過移動后端與線光透鏡共軸的凸透鏡，實現對“一”字線形光斑發散角的調節，獲得一束平行的線形激光；其中，每個光源與環形光調制模塊能獲得一束發散角度可調的平行“一”字線形光，進而通過上、下、左、右4束激光的有效組合，構成邊緣寬度與發散角度可調的空心方環激光；
10、所述環狀透鏡調制模塊由一組同軸空心環狀透鏡組成，通過調整兩透鏡的間距，實現對激光器組與環形光調制模塊產生的空心方環激光俯仰角的調節，進而完成照明發散角與成像視場角的高度匹配，提高照明、成像效果。
11、由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，上述裝置具有成本低、體積小、能耗低、便攜性高、成像清晰等優點，可靈活用于水下安防監控、手持式攝像裝備、水下機器人成像載荷等多重用途，具有廣闊的市場空間。
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1.一種基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，所述裝置包括發射光學系統、接收光學系統、系統控制器和圖像顯示器，其中：
2.根據權利要求1所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，在發射光學系統中，所述激光器組采用半導體激光管，分別分布在接收光學系統的上、下、左、右位置；
3.根據權利要求1所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，
4.根據權利要求1所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，
5.根據權利要求2所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，
6.根據權利要求2所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，
7.一種空心方環激光照明裝置，其特征在于，所述裝置包括環形光調制模塊和環狀透鏡調制模塊，其中：
8.根據權利要求7所述空心方環激光照明裝置，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，所述裝置包括發射光學系統、接收光學系統、系統控制器和圖像顯示器，其中：
2.根據權利要求1所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，在發射光學系統中，所述激光器組采用半導體激光管，分別分布在接收光學系統的上、下、左、右位置；
3.根據權利要求1所述基于空心方環激光照明的水下成像裝置，其特征在于，
4.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：苑堯堯，張澤，張洪曼，郝彥升，張紹，
申請(專利權)人：中國科學院空天信息創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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