水下运动目标的高速成像系统设计与实验

摘要

目前水下成像技术，主要有两种探测方式：光成像和声成像。水下光电成像具有分辨率高，受环境干扰相对较小，实时快速等优点，已经在水下目标识别、水下摄影等多种领域广泛应用。随着科技的不断进步，高清、紧凑的水下高速成像系统具有良好的发展和应用前景。
　　本论文首先基于水下高速成像的基本原理，结合水体的吸收和散射等衰减特性，在完成对课题的整体分析后，通过数值计算，对光源的照度，发射光学系统的发散角，相机的分辨率，接收光学系统的视场角等提出了明确的要求。从课题需求出发确定了基于水下运动目标的高速成像系统整体方案。本系统采用主动成像方式，以LED为光源，高速相机为探测器，通过光纤对采集所得信号进行长距离传输，最终完成图像的实时显示与高速存储。
　　其次确定了器件的选型，设计了高速运动目标，在实验室环境下完成对系统的搭建与组装。对距离3m远处以线速度50m/s运动的目标进行验证性成像实验，采集并存储图像信息。
　　为了验证系统各项参数以及不同水体对像质的影响，进行了大量的成像实验。最终通过分析得出结论：光源与相机的位置及相对角度对于成像质量具有关键的影响。采用双灯对称照明方式能够有效降低相机前后向散射影响,提高成像质量。本系统能够满足课题的要求，实现对运动目标的高速成像。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 水下运动目标的高速成像系统简介

1.3 本论文研究内容与结构安排

2 水下运动目标的高速成像系统方案设计

2.1 课题需求与方案整体设计

2.2 水下光照度的计算

2.3 光束发散角的计算

2.4 本章小结

3 水下运动目标的高速成像系统装置选型

3.1 方案验证性分析

3.2 装置选型

3.3 本章小结

4 水下高速成像系统实验与分析

4.1 实验准备与实施

4.2 实验结果

4.3 实验结果的分析

4.4 本章小结

5 水下运动目标高速成像系统的结构设计

5.1 机械结构设计

5.2 密封防水设计

5.3 材料选择

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献