基于ICCD的距离选通水下激光成像同步控制装置设计

摘要

蓝绿脉冲激光在水下良好的穿透性和高性能的光电成像器件的迅速发展,使得水下激光成像技术成为水下目标探测和成像的主要研究方向,然而激光在水下传输中产生很强的后向散射严重影响成像质量。距离选通技术作为水下成像系统中克服后向散射的主流技术之一,其有效性和易实现性使得距离选通成像方式成为水下成像技术的研究热点。本文阐述了水下衰减特性对激光成像的影响,建立了基于ICCD的水下成像系统的MTF模型并在Matlab中模拟各参数对成像质量的影响。针对抑制后向散射问题深入研究了距离选通水下激光成像的原理及关键技术,建立了距离选通水下激光成像模型并进行了数值模拟分析,说明不同选通参数对成像质量的影响。给出了基于FPGA的距离选通同步控制装置的设计方案,根据方案要求进行了方案论证,描述了各模块电路的设计,并详细阐述了距离选通同步控制功能在QuartusⅡ软件中的实现过程与仿真结果。在实验室50m水槽中搭建了水下激光成像实验系统,利用自行设计的同步控制装置在水中实现了距离选通成像,对比分析了不同距离、选通与非选通以及不同门宽条件下的成像效果。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究意义

§1.2 水下激光成像系统的发展概况

§1.3 课题来源和主要研究内容

第二章 水下环境对激光成像的影响

§2.1 引言

§2.2 激光在水中的衰减特性

§2.3水下激光成像技术

§2.4基于ICCD水下激光成像系统的MTF分析

§2.5本章小结

第三章 距离选通水下激光成像基本原理和关键技术

§3.1引言

§3.2距离选通水下激光成像技术

§3.3距离选通水下激光成像系统组成

§3.4距离选通水下激光成像的关键技术

§3.5 距离选通水下激光成像模型

§3.6本章小结

第四章 距离选通水下激光成像同步控制装置的设计

§4.1引言

§4.2 距离选通同步控制装置设计方案

§4.3同步控制装置中各电路原理分析

§4.4基于FPGA的距离选通同步控制软件设计

§4.5 本章小结

第五章 距离选通水下激光成像实验

§5.1 实验方案

§5.2 实验设备

§5.3距离选通水下激光成像实验

第六章 结论与展望

§6.1全文总结

§6.2未来的工作与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果