專(zhuān)利名稱(chēng)：一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法及裝置。
背景技術(shù)：
由于空氣-水界面對(duì)光的折射作用，水面波浪會(huì)導(dǎo)致水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像的嚴(yán)重畸變，嚴(yán)重影響目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別，限制系統(tǒng)的適用范圍，是水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)研究中亟待解決的重要難題。并且由于水面波浪波形一直處于不停變化的狀態(tài)，給目標(biāo)圖像的處理帶來(lái)了極大困難?，F(xiàn)有的對(duì)波浪影響水下探測(cè)目標(biāo)成像的研究，都只局限于波浪對(duì)于水下探測(cè)光斑大小、目標(biāo)回波信號(hào)功率、飛機(jī)離水面高度的矯正等方面，而波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)目標(biāo)成像嚴(yán)重畸變的問(wèn)題一直都沒(méi)有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了解決水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)目標(biāo)成像嚴(yán)重畸變的問(wèn)題，提高系統(tǒng)適用范圍，本發(fā)明提出了采用雙通道同時(shí)探測(cè)和記錄水下探測(cè)目標(biāo)和水面波浪波形的一種去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法及裝置，通過(guò)本發(fā)明提出的還原算法實(shí)現(xiàn)去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)成像畸變的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法包括
步驟1:根據(jù)圖像采集裝置xoy像平面獲得的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像的任一個(gè)像點(diǎn)A的坐標(biāo)，以及波浪水面點(diǎn)B點(diǎn)坐標(biāo)，已知水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)所處位置的水深位于z軸的坐標(biāo)，因而可計(jì)算出水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C的坐標(biāo)，其中設(shè)定點(diǎn)A坐標(biāo)( ..FfjtO),點(diǎn)B坐標(biāo)(m’/2+s)，點(diǎn)C坐標(biāo)，波浪水面點(diǎn)B是水下探測(cè)探測(cè)
目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A經(jīng)過(guò)信號(hào)接收裝置形成的成像光線AP與波浪水面的交點(diǎn)；
步驟2 由水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C的坐標(biāo)，經(jīng)虛擬的無(wú)波浪水面點(diǎn)D及信號(hào)接收裝置，計(jì)算水面無(wú)波浪時(shí)水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C在圖像采集裝置像平面oxy上對(duì)應(yīng)成的成像點(diǎn)E，則成像點(diǎn)E是水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A去除波浪成像畸變影響后的
像；其中點(diǎn)D坐標(biāo)( ,J3X)，成像點(diǎn)E坐標(biāo)(&八，0),無(wú)波浪水面點(diǎn)D是水下探測(cè)探測(cè)目
標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C在圖像采集裝置的成像點(diǎn)E的經(jīng)過(guò)信號(hào)接收裝置形成的成像光線EP與無(wú)波浪水面的交點(diǎn)。所述步驟I中計(jì)算水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C (^,^,h+s+z,)具體過(guò)程是 步驟11 :由幾何關(guān)系易知直線AB的方程為
權(quán)利要求
1.一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法，其特征在于包括步驟1:根據(jù)圖像采集裝置xoy像平面獲得的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像的任一個(gè)像點(diǎn)A的坐標(biāo)，以及波浪水面點(diǎn)B點(diǎn)坐標(biāo)，已知水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)所處位置的水深位于z軸的坐標(biāo)，因而可計(jì)算出水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C的坐標(biāo)，其中設(shè)定點(diǎn)A坐標(biāo) ( , -0),點(diǎn)B坐標(biāo)+s)，點(diǎn)C坐標(biāo)( , J2,A+s+ )，波浪水面點(diǎn)B是水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A經(jīng)過(guò)信號(hào)接收裝置形成的成像光線AP與波浪水面的交點(diǎn)；步驟2 由水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C的坐標(biāo)，經(jīng)無(wú)波浪水面點(diǎn)D及信號(hào)接收裝置， 計(jì)算水面無(wú)波浪時(shí)水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C在圖像采集裝置像平面oxy上對(duì)應(yīng)成的成像點(diǎn)E，則成像點(diǎn)E是水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際成像點(diǎn)A去除波浪成像畸變影響后的像；其中點(diǎn)D坐標(biāo)(x3,_y3,A+s)，成像點(diǎn)E坐標(biāo)(&Λ.0),無(wú)波浪水面點(diǎn)D是水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C在圖像采集裝置的成像點(diǎn)E的經(jīng)過(guò)信號(hào)接收裝置形成的成像光線EP與無(wú)波浪水面的交點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法，其特征在于所述步驟I中計(jì)算水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)實(shí)際物點(diǎn)C具體過(guò)程是步驟11 :由幾何關(guān)系易知直線AB的方程為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法，其特征在于所述2中無(wú)波浪水面點(diǎn)D ( ^,y3,h + s)的具體過(guò)程是
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法，其特征在于所述圖像采集裝置像平面oxy上對(duì)應(yīng)成的成像點(diǎn)E坐標(biāo)(~Λ，0)具體過(guò)程由式(12)可求得成像點(diǎn)E坐標(biāo)(Α,Λ，0)
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法，其特征在于所述步驟11中波浪表面即時(shí)函數(shù)z=/(U)的取得過(guò)程是在第三成像透鏡處理波浪面成像點(diǎn)時(shí)，觸發(fā)器經(jīng)過(guò)延長(zhǎng)后發(fā)送觸發(fā)信號(hào)給圖像采集裝置控制選通門(mén)開(kāi)啟，同時(shí)經(jīng)過(guò)第二光學(xué)接收模塊通過(guò)雷達(dá)三維成像方法或相位法測(cè)距獲得同一時(shí)刻波浪水面波形的即時(shí)函數(shù)，其中^是固有延遲時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原裝置，其特征在于包括激光發(fā)射模塊，用于產(chǎn)生激光信號(hào)探測(cè)波浪水面及水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)；信號(hào)接收模塊，用于接收水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)及水下探測(cè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)波浪水面成像點(diǎn)； 同步控制電路，用于接收激光發(fā)射模塊發(fā)射的光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為觸發(fā)電信號(hào)； 圖像采集裝置，用于接收同步控制電路的觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行選通門(mén)控制并通過(guò)信號(hào)接收模塊接收到的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像點(diǎn)及水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)波浪水面波形即時(shí)函數(shù)；當(dāng)觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)，選通門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)或水下探測(cè)目標(biāo)經(jīng)過(guò)波浪水面反射回來(lái)的光信號(hào)到達(dá)圖像采集裝置時(shí)，允許信號(hào)光進(jìn)入圖像采集裝置；其余時(shí)間選通門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，不進(jìn)行信號(hào)采集；圖像處理模塊，用于對(duì)圖像采集模塊采集信號(hào)通過(guò)所述還原方法進(jìn)行處理得到去除水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像畸形后的水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原裝置，其特征在于所述激光發(fā)射模塊包括激光器、第一成像透鏡、反射鏡，所述激光器發(fā)射的激光信號(hào)分成兩路光信號(hào)，其中一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第一成像透鏡擴(kuò)束后，經(jīng)過(guò)反射鏡后對(duì)水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)及水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)經(jīng)過(guò)的波浪水面進(jìn)行照明。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原裝置，其特征在于所述同步控制電路包括光電轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)器，所述光電轉(zhuǎn)換器接收激光器發(fā)射的另一部分光 信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過(guò)觸發(fā)器產(chǎn)生延長(zhǎng)時(shí)間為& = +-的電觸發(fā)信 號(hào)去控制圖像采集裝置選通門(mén)的開(kāi)關(guān)，同時(shí)經(jīng)過(guò)第三成像透鏡利用雷達(dá)三維成像方法或相位法測(cè)距獲得同一時(shí)刻波浪水面波形的即時(shí)函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原裝置，其特征在于所述光電轉(zhuǎn)換器接收激光器發(fā)射的另一部分光信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述電信號(hào)經(jīng)過(guò)觸發(fā)器產(chǎn)生延長(zhǎng)時(shí)間為+ ~后發(fā)送電觸發(fā)信號(hào)給圖像采集裝置進(jìn)行選通門(mén)的開(kāi)啟，同時(shí)經(jīng)過(guò)第二成像透鏡，采用距離選通成像方法利用圖像采集裝置獲得水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)的實(shí)際成像。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種去除水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原裝置，其特征在于所述圖像采集裝置是選通IC⑶攝像機(jī)，選通ICXD攝像機(jī)的選通門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間
全文摘要
本發(fā)明涉及水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法及裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了解決水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)目標(biāo)成像嚴(yán)重畸變的問(wèn)題，提高采集信號(hào)裝置適用范圍，本發(fā)明提出了同時(shí)探測(cè)和記錄水下探測(cè)探測(cè)目標(biāo)和水面波浪波形的去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像畸變的還原方法及裝置。本發(fā)明提出的還原算法，通過(guò)點(diǎn)A、B反推計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)C，再由目標(biāo)點(diǎn)C經(jīng)過(guò)虛擬無(wú)波浪水面點(diǎn)D算出無(wú)波浪水面時(shí)C點(diǎn)在像平面oxy上的成像點(diǎn)E實(shí)現(xiàn)去除水面波浪導(dǎo)致水下探測(cè)目標(biāo)成像系統(tǒng)成像畸變的目的。本發(fā)明適用于對(duì)水下探測(cè)目標(biāo)成像還原處理領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01S7/48GK102998668SQ20121051334
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者鐘森城, 王榮波, 李澤仁, 周維軍, 田建華, 何莉華, 吳廷烈 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所