本实用新型专利技术涉及水下静止及高速移动目标三维成像装置，为解决现有技术测量精度低问题，是将激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头、高速振镜依次装配在精密丝杠和精密导轨上，并且配置在AUV水密舱a内构成对水下目标照射的正弦光强靶标投影输出部；高清高速摄像机依次连接计算机、无线发射器，并配置于AUV水密舱b中构成高速摄像、存储分析及信号发射部；正弦光强靶标投影输出部通过所述同步通信控制系统与高速摄像、存储分析及信号发射部相连。测量精度高，利于面积大测量。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种水下目标成像装置，特别是涉及一种水下静止及高速移动目标三维成像装置。
技术介绍
水下地形、地貌的探测，主要是利用声纳发出的超声波，并探测地形的反射回波，但是，这一方法不仅不能探测凸起于海床上的礁石或岩石，而且测量精度、测量点密度难以达到目前国际水文测绘的精度要求标准，满足不了进行符合水文测绘标准的大范围海床水文地理测绘的要求，其他，还有合成孔径声纳技术，精度有所提高，但不适合高精度的水下测量。现在，正在发展的水下蓝绿激光探测技术，探测精度优于声纳探测技术。主要有利用二维振镜的脉冲激光测深仪，以及利用一维振镜的激光光束线扫描探深技术，扫描视场和扫描面积均受制于振镜的扫描速度，扫描范围和扫描效率相对较低。专利号200510016796.0专利是最相近专利。该专利中，有四项关键技术未能解决。第一，对关键核心部件矩形光栅的选择没有针对性，单纯利用矩形光栅的制作误差，实现的二级光谱输出，不具有可控性；第二，占有输入能量70%以上的零级频谱不能有效利用，且只能降低输出正弦光强靶标图像的对比度；第三，傅立叶变换透镜及变倍率镜头为通用设计，没有针对单一波长光的针对性设计，输出的正弦光强靶标图像像场像差较大，是测量精度提高的一大障碍；第四，平行光输出，限制了测量的视场范围，不利于大面积测量。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种测量精度高，利于大面积测量的水下静止及高速移动目标三维成像装置。为实现上述目的，本技术水下静止及高速移动目标三维成像装置包括激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅或其他透明的图像靶标、单色傅立叶变换透镜和频谱选择器及波片或者单色傅立叶变换透镜和波片、单色变倍率镜头、精密丝杠、精密导轨、高速振镜、高清高速摄像机、AUV水密舱a、AUV水密舱b、带软件分析系统和数据存储器的计算机、无线发射器、用于实现正弦光强靶标投影输出和拍摄动作同步进行的同步通信控制系统:所述激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头、高速振镜依次装配在精密丝杠和精密导轨上，并且配置在所述AUV水密舱a内构成对水下目标照射的正弦光强靶标投影输出部；所述高清高速摄像机依次连接计算机、无线发射器，并配置于AUV水密舱b中构成高速摄像、存储分析及信号发射部；所述正弦光强靶标投影输出部通过所述同步通信控制系统与高速摄像、存储分析及信号发射部相连。同步通信控制系统用于实现正弦光强靶标的投影输出和拍摄动作同步进行。其是利用投影输出正弦光强靶标对水下目标照射的同时，再利用高清高速摄像机对所述被照射水下目标变形图像同步采集，计算机及软件处理系统将采集的变形图像进行相应的图像、图形计算，完成对待测水下目标的三维成像及模式识别处理，并将数据及分析结果存储于数据存储器中，便于适时读取或者适时将数据通过无线方式，传输至水面、空中，或者陆地基站；激光束是利用波片、矩形光栅、滤光片及光学空间滤波器，进行空间分频、合成，产生任意空间频率的二维正弦光强靶标结构光。具有测量精度高，利于大面积测量的优点。作为优化，所述AUV水密舱a和AUV水密舱b配置有蓝宝石耐压透明窗口。作为优化，所述AUV水密舱a和AUV水密舱b的相对位置构成测量基线，根据目标的距离按三角形定位方式确定；距离比较远的情况下，AUV水密舱a和AUV水密舱b构成的测量基线要远一些；测量距离比较近的情况下，AUV水密舱a和AUV水密舱b，可以合二为一，内部功能区域需要划分为正弦光强靶标投影输出区和高速摄像、存储分析及信号发射区。作为优化，高速摄像、存储分析及信号发射部通过所述无线发射器与水面、空中或者陆地基站相连。作为优化，矩形光栅或者正弦光栅定位在单色傅立叶变换透镜的前焦平面上；波片及频谱选择器位于单色傅立叶变换透镜的后焦平面上，并定位于单色变倍率镜头的前焦平面上。作为优化，正弦光强靶标投影输出部的整个光路系统均按照同轴等高方式配置。作为优化，所述光束整形系统为激光扩束器型，其激光束腰位置的小孔优于微米级的圆度，且无毛刺。作为优化，所述矩形光栅占空比大于或者小于1:1 ;所述矩形光栅更换为正弦光栅或其他透明的图像靶标时，去掉频谱选择器、单色傅立叶变换透镜与波片相邻配置。作为优化，所述频谱选择器包括电、磁或光寻址空间光调制器、数字式微反射镜器件、机械式小孔。作为优化，所述同步通信控制系统为声纳同步通信控制系统或者为蓝绿激光同步通信控制系统。所述二维正弦光强靶标的结构光使用占空比精确控制制造的矩形光栅，进行空间分频，结合频谱选择器，同级次频谱合成，利用波片将零频光能量转移到奇数次频谱，提高高空间频率正弦光强靶标的对比度，结合针对单一波长设计的单色专用镜头，有效降低波像差;通过对输出波面的标定，实现从低频到高频，高对比度，像场修正便捷，适合大视场范围测量的正弦光强靶标图像连续输出。采用可直接进行小范围投影测量的平行光投影输出正弦光强靶标图像；中等视场使用单色变倍率镜头输出小角度非平行光正弦光强靶标图像实现；大视场:则调整单色变倍率镜头，输出大角度非平行光正弦光强靶标图像实现；或者使用高速振镜，大幅度扩大视场范围；高速振镜定位于单色变倍率镜头后面，用以输出正弦光强靶标图像投影。高速振镜定位于单色变倍率镜头后面，用以输出正弦光强靶标图像投影。光束整形系统位于激光器的后面对激光束扩束、准直、整形；矩形光栅位于光束整形系统的后面，并使矩形光栅定位在单色傅立叶变换透镜的前焦平面上；波片及频谱选择器位于单色傅立叶变换透镜的后焦平面上，并定位于单色变倍率镜头的前焦平面上；高速振镜位于单色变倍率镜头后面，用以大幅度扩大视场范围；上述元器件全部位于精密丝杠和精密导轨上，并置于AUV水密舱a中；高清高速摄像机以及计算机及软件分析系统、数据存储器、无线发射器置于AUV水密舱b中；计算机及软件分析系统对高清高速摄像机获取的图像进行识别判断，并将数据及分析结果存储于数据存储器中，便于适时读取；无线发射器实时，或者适时将数据通过无线方式，传输至水面、空中，或者陆地基站；同步通信控制系统实现投影输出和拍摄动作同步进行。水下三维成像过程如下:a.首先调整激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头、高速振镜等器件置于精密丝杠和精密导轨上；并全部置于A当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水下静止及高速移动目标三维成像装置，其特征在于包括激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅或其他透明的图像靶标、单色傅立叶变换透镜和频谱选择器及波片或者单色傅立叶变换透镜和波片、单色变倍率镜头、精密丝杠、精密导轨、高速振镜、高清高速摄像机、AUV水密舱a、AUV水密舱b、带软件分析系统和数据存储器的计算机、无线发射器、用于实现正弦光强靶标投影输出和拍摄动作同步进行的同步通信控制系统：所述激光器、光束整形系统、矩形光栅或者正弦光栅、单色傅立叶变换透镜、频谱选择器、波片、单色变倍率镜头、高速振镜依次装配在精密丝杠和精密导轨上，并且配置在所述AUV水密舱a内构成对水下目标照射的正弦光强靶标投影输出部；所述高清高速摄像机依次连接计算机、无线发射器，并配置于AUV水密舱b中构成高速摄像、存储分析及信号发射部；所述正弦光强靶标投影输出部通过所述同步通信控制系统与高速摄像、存储分析及信号发射部相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李宏升，岳军，邓剑平，陈冰泉，李延娥，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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