一种用于水下的非线性光谱成像系统与方法技术方案

本发明专利技术属于光学技术领域，涉及一种用于水下的非线性光谱成像系统与方法。包括沿光路依次设置的前置光学系统、非线性晶体单元、准直镜、第一分光元件、DMD或空间光调制器、第二分光元件、成像镜及微光探测器，还包括反馈电压调整系统；光源发射的激光经景物反射后依次通过前置光学系统，非线性晶体单元、准直镜、第一分光元器件、DMD或空间光调制器、第二分光元件、成像镜、微光探测器，获得景物的图像信息；将图像信息发送至反馈电压调整系统；反馈电压调整系统根据图像信息调节非线性晶体单元的电压。解决了光学成像系统在水中不清晰和信噪比低的问题，用于探测海洋水下目标的二维空间信息和光谱信息，获得较高信噪比，提高系统工作距离。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下的非线性光谱成像系统与方法
本专利技术属于光学
，涉及一种光谱成像系统与方法，具体涉及一种用于水下的非线性光谱成像系统与方法。
技术介绍
由于水介质对光的衰减、光在水中传播时前后向散射、水中杂质的散射作用等，光谱成像系统在水中具有图像对比度差、不清晰和信噪比低的问题，因此很难进行远距离成像。光谱成像系统能够获得两维空间信息和一维光谱信息，由于成像光谱仪的能量被划分到多个谱段，因此每个谱段信噪比更差，系统工作距离更近。一般认为噪声是有害的，然而基于调制不稳定性的非线性系统可以有效利用噪声，使噪声能量在空间域向信号方向转移，在某个时刻系统信号、噪声达到协同，此时输出信噪比达到峰值，这种技术被称为随机共振技术。将随机共振技术应用到水下光谱成像仪中，提高系统信噪比，从而在一定程度上提高系统的水下探测距离。因此如何将随机共振技术应用到水下光谱成像仪中是一个研究重点。
技术实现思路
为了解决光学成像系统在水中不清晰和信噪比低，导致探测距离近的问题，本专利技术提供了一种用于水下的非线性光谱成像系统及方法，用于探测海洋水下目标的二维空间信息和光谱信息，可以获得较高信噪比，提高系统工作距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水下的非线性光谱成像系统，包括沿光路依次设置的前置光学系统(1)、准直镜(2)、第一分光元件、DMD或空间光调制器(4)、第二分光元件及成像镜(6)；其特征在于：还包括随机共振系统和微光探测器(7)；所述微光探测器(7)位于成像镜(6)的焦平面处，用于探测图像信息并将图像信息反馈至随机共振系统；所述随机共振系统包括非线性晶体单元(8)与反馈电压调整系统；所述非线性晶体单元(8)位于前置光学系统(1)的一次像面处，用于对光信号进行非线性调制；所述反馈电压调整系统与微光探测器(7)及非线性晶体连接，用于根据微光探测器(7)反馈的图像信息调整非线性晶体单元(8)的电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于水下的非线性光谱成像系统，包括沿光路依次设置的前置光学系统(1)、准直镜(2)、第一分光元件、DMD或空间光调制器(4)、第二分光元件及成像镜(6)；其特征在于：还包括随机共振系统和微光探测器(7)；所述微光探测器(7)位于成像镜(6)的焦平面处，用于探测图像信息并将图像信息反馈至随机共振系统；所述随机共振系统包括非线性晶体单元(8)与反馈电压调整系统；所述非线性晶体单元(8)位于前置光学系统(1)的一次像面处，用于对光信号进行非线性调制；所述反馈电压调整系统与微光探测器(7)及非线性晶体连接，用于根据微光探测器(7)反馈的图像信息调整非线性晶体单元(8)的电压。2.根据权利要求1所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：非线性晶体单元(8)包括四种不同的非线性晶体，排列为田字形放置于前置光学系统(1)的一次像面处，所述非线性晶体单元能够沿其中心轴转动。3.根据权利要求2所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：四种不同的非线性晶体分别在不同的窄带范围内具有随机共振能力，四种不同的非线性晶体组合能够在可见光范围内实现随机共振。4.根据权利要求1-3任一所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：所述第一分光元件与第二分光元件均为光栅。5.根据权利要求4所述的用于水下的非线性光谱成像系统，其特征在于：所述微光探测器(7)为EMCCD、SCMOS、CCD或ICCD。6.一种基于权利要求1-5任一所述的用于水下的非线性光谱成像系统的水下的非线性光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：光源发射的激光经景物反射后进入前置光学系统(1)，前置光学系统(1)将入射光信号成像在非线性晶体单元(8)上，非线性晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学龙，高晓惠，胡炳樑，王楠，刘红军，周安安，冷寒冰，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61