一种区域化照明探测方法技术

本发明专利技术公开了一种区域化照明探测方法。在成像探测中，采用区域化照明，使得主动照明光能集中在部分区域，而被探测区域的另外一部分未被照明区域称为未被照明区域。未被照明区域包含直线的最大长度小于最小被探测目标的最大长度。区域化照明采用分束区域化照明、采用微镜阵列照明或干涉衍射光学器件照明，形成探测区域中有光部分为网格状或由若干个环形组成的多环状。本发明专利技术利用区域化照明的方法可以有效增加电线等细小目标的反射光能，从而提高被测目标的信噪比，使成像探测设备能探测更细小的目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及区域化照明探测技术，尤其涉及成像探测细小目标的方法。
技术介绍
相对传统激光雷达等扫描式探测器件，成像器件有较高的空间分辨率和较快的探测速度，可以有效探测微小目标。直升飞机等近地高速飞行器的飞行安全受到各种小目标的威胁，如飞鸟，电线等。其中飞鸟，气球等目标较大，直径大于10cm尺寸，可以被凝视成像设备探测到。而电线，电话线的直径小于1cm，反射率往往较低，反射光能量极小；且其往往靠近地面、山体等背景干扰严重，极难被普通的均匀照明方式探测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能探测细小目标的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在成像探测中，采用区域化照明，使得主动照明光能集中在部分区域，而被探测区域的另外一部分未被照明区域称为未被照明区域，未被照明区域包含直线的最大长度小于最小被探测目标的最大长度。所述的区域化照明采用分束区域化照明，先对光源发出的光进行整形扩束调整发散角，然后通过分束装置，最后进行组合来获得需要的网格状区域化照明结构。所述的区域化照明采用微镜阵列照明，先需要对光源发出的光整形，然后通过微镜获得需要的照明微结构，再通过扩束光学器件来获得需要的区域化照明结构。所述的区域化照明采用干涉衍射光学器件照明，先需要对光源发出的光整形，然后通过干涉衍射光学器件来获得需要的环状区域化照明结构。所述的区域化照明结构为探测区域中有光部分为网格状或由若干个环形组成的多环状，照明微结构为结构化照明器件中有光部分为网格状或由若干个环形组成的形状。本专利技术具有的有益效果是利用区域化照明的方法可以有效增加电线等细小目标的反射光能，从而提高被测目标的信噪比，使成像探测设备能探测更细小的目标。附图说明图1是普通均匀照明探测装置图。图2是多束分光光学器件原理图。图3是微透镜实现区域化照明原理图。图4是网格结构照明结构图，其中黑色区域表示被照明区域。图5是多环状照明结构图，其中黑色区域表示被照明区域。图6是区域化照明探测探测应用示意图。图中1.光源，2.被探测区域，3.被测物体，4.探测器，5.全反射膜，6.部分反射膜，7.条形入射光，8.非平行条形输出光，9.条形反射光，10.平面入射光，11.平行条形出射光，12.入射面，13.出射面，14.网格状有光区域，15.多环状有光区域。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。一、基本探测原理如图1所示，光自光源1发出照亮被探测区域2，被测物体3的漫反射光被探测器4所接收的光能量为IR=βIOSOSRSDπR2---(1)]]>其中，β是损耗系数与气候、光学系统有关，IO是光源的总出射能量，SO是被测物体被光源照明的面积，SR是接收光学系统的接收面积，SD是光源的总照射面积，R是被测物体到探测器的距离。为了探测细线状物体，只需要将照明整个探测区域的某些子区域，且线状物体必然能穿过这些子区域，则细线状物体就可以被探测到，且被照亮部分有更强的反射光，从而更容易被探测到。若子区域的面积为SS，则此时探测器4接收到的光能量为IRS=γβIOSOSRSSπR2---(2)]]>其中γ为因形成区域化照明而造成的光能损失系数，由(1)、(2)式可以知道能量增强为η1=IRSIR=γSDSS---(3)]]>在均匀照明条件下对线状物体探测到的面积是区域化照明条件下的SD/SS倍，信噪比降低 η2=SDSS---(4)]]>可见，采用区域化照明技术可以使得细小目标获得的信息量为均匀照明的α=η1η2=SDSS---(5)]]>二、实现区域化照明的具体方法既可以采用分束，微镜阵列，也可以由干涉衍射光学器件来获得区域化照明。实施例1如果采用分束的方法来区域化照明，则需要先对光源发出的光进行整形扩束调整发散角，形成条形入射光7，然后通过分束装置，最后进行组合来获得需要的照明结构。如图2所示的光学器件由两个有一定夹角的光学平面构成，该夹角与光的发散角与分束光线的条数有关，其中一个光学平面镀全反膜5，另外一个光学平面镀能反射部分光线的部分反射膜6。这样当一线状光束照射到部分反射膜2以后，部分光出射，部分光反射再经全反射膜1反射再次到达部分反射膜2，又有部分光能出射......，这样就能将一束光分割成若干成一定夹角的光束，从而形成非平行条形输出光8。将两个这样的分束装置垂直排列，将形成网格状有光区域14，这样就可以获得如图4所示的网格状区域化照明结构。实施例2如果采用微镜阵列，则先需要对光源发出的光整形，获得平面入射光10通过微镜形成平行条纹11，通过调整入射面12与出射面13的光学结构，这样就获得需要的照明微结构，再通过整形(扩束)光学器件来获得需要的区域化照明结构。如图3所示的光学器件就可以将光束分割成需要的阵列结构，再经过光学器件(如凸透镜、凹透镜)将光束发散成一定角度，将形成网格状有光区域14或者将形成多环状有光区域15，就可以获得如图4所示的网格状区域化照明结构或者如图5的多圆环区域化照明结构。实施例3如果采用干涉衍射光学器件，一般也需要先对光源发出的光整形，然后通过干涉衍射光学器件获得需要的照明结构，再通过调整光束发散角来获得需要的区域化照明结构。采用法布里-珀罗干涉仪就将形成多环状有光区域15，这样就可以获得如图5所示的多环状区域化照明结构。以网格状区域照明结构为例，设凝视照明一个象素对应场景区域的尺寸为L，而区域化照明的线宽为1，则SDSS=L2l,]]>信噪比提高α=γL2l.]]>不难做到L≈100l，γ≈0.8，这样的区域化照明信噪比是均匀照明的5.6倍。如图6所示，由1区域化部分以区域化照明方式照亮被测物体，反射光被2光学成像部分接受，并由3阵列式探测器接收。由上所述，于采用了区域化照明方式，得到的细小目标的信噪比得到了有效提高。同时，因为未被照明区域包含直线的最大长度小于最小被探测目标的最大长度，所以总能使被探测目标被主动照明光照亮，提高被探测目标的信噪比。权利要求1.，其特征在于在成像探测中，采用区域化照明，使得主动照明光能集中在部分区域，而被探测区域的另外一部分未被照明区域称为未被照明区域，未被照明区域包含直线的最大长度小于最小被探测目标的最大长度。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的区域化照明采用分束区域化照明，先对光源发出的光进行整形扩束调整发散角，然后通过分束装置，最后进行组合来获得需要的网格状区域化照明结构。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的区域化照明采用微镜阵列照明，先需要对光源发出的光整形，然后通过微镜获得需要的照明微结构，再通过扩束光学器件来获得需要的区域化照明结构。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的区域化照明采用干涉衍射光学器件照明，先需要对光源发出的光整形，然后通过干涉衍射光学器件来获得需要的环状区域化照明结构。5.根据权利要求2或3或4所述的，其特征在于所述的区域化照明结构为探测区域中有光部分为网格状或由若干个环形组成的多环状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区域化照明探测方法，其特征在于：在成像探测中，采用区域化照明，使得主动照明光能集中在部分区域，而被探测区域的另外一部分未被照明区域称为未被照明区域，未被照明区域包含直线的最大长度小于最小被探测目标的最大长度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严惠民，张秀达，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]