本发明专利技术为解决强噪声环境下由于图像信噪比低导致的引信近程目标精细探测识别的准确性与精确度下降的问题，提供一种高信噪比的引信近程目标成像系统及方法。该系统包括基横模半导体激光器，其出射光路上依次设置的关联光子对产生器、窄带滤光片和分光棱镜，分光棱镜反射光路上依次设置的信号留置器和第一电荷耦合元件，透射光路上依次设置的待测目标物体和第二电荷耦合元件以及与第一电荷耦合元件和第二电荷耦合元件连接的数据处理模块。本发明专利技术基于量子照明协议通过计算量子关联特性可以有效地分离目标回波信号光子和噪声光子，进而实现引信近程目标图像信噪比的增强，在目标探测领域具有重要的应用价值。探测领域具有重要的应用价值。探测领域具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种高信噪比的引信近程目标成像系统及方法
[0001]本专利技术涉及目标探测领域，具体涉及一种高信噪比的引信近程目标成像系统及方法。
技术介绍
[0002]引信作为武器系统攻击毁伤链中最末端的毁伤控制装备，其性能优劣对基于信息系统的武器装备体系作战能力发挥着极其关键的作用。引信精确毁伤控制的实现依赖于目标的探测与识别能力，在实际操作中，一般都是在强噪声环境下进行，例如日光、星光以及灯光等各种杂散光，这些背景光和传感器噪声的存在大大降低了图像的对比度，从而影响目标精细探测识别的准确性与精确度。
[0003]因此，探索强噪声环境下主动照明成像性能增强方案是引信光学近程目标精细探测研究的中心任务，亟须提供一种新装置及方法以实现强噪声环境下引信近程目标精细图像信噪比增强，而量子照明协议是最佳解决方案之一。相较于经典照明利用一个时空上随机的光子序列来照亮目标，量子照明利用关联光子对(一路作为探测光发射出去，另一路作为参考光保留在本地)之间的关联性联合检测来实现强噪声和高损耗环境下的探测性能增强。当前，科学界已证明量子照明探测误差概率指数可以获得高达6dB的增益，即使量子关联被噪声或损耗破坏，这一优越性依然存在，特别适用于在光学环境恶劣条件下进行目标探测。
技术实现思路
[0004]本专利技术为解决强噪声环境下由于图像信噪比低导致的引信近程目标精细探测识别的准确性与精确度下降的问题，提供一种高信噪比的引信近程目标成像系统及方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种高信噪比的引信近程目标成像系统，其特殊之处在于：包括基横模半导体激光器，其出射光路上依次设置的关联光子对产生器、窄带滤光片和分光棱镜，分光棱镜反射光路上依次设置的信号留置器和第一电荷耦合元件、第二电荷耦合元件，与第一电荷耦合元件和第二电荷耦合元件连接的数据处理模块；分光棱镜的透射光路照亮待测目标物体；第二单电荷耦合元件采集待测目标物体表面的镜面反射光或漫反射光；
[0007]基横模半导体激光器作为泵浦光源，其出射激光进入关联光子对产生器，关联光子对产生器将泵浦光信号转化为量子关联信号，再通过窄带滤光片对量子关联信号进行提纯后入射至分光棱镜分为反射光路和透射光路；反射光作为参考信号，被信号留置器延迟光程后，由第一电荷耦合元件探测成像；透射光作为探测信号，在待测目标物体表面发生镜面反射或漫反射，反射后形成目标回波信号，由第二电荷耦合元件探测成像；
[0008]数据处理模块用于基于量子照明协议通过逐像素计算参考信号与回波信号对应位置的量子关联特性，实现回波信号信噪分离。
[0009]进一步地，所述基横模半导体激光器(1)出射激光中心波长为405
±
1nm，M2因子小
于1.2。
[0010]进一步地，所述关联光子对产生器(2)的工作模式为周期极化磷酸钛氧钾晶体准相位匹配模式，执行非线性关联光子标记操作。
[0011]进一步地，所述窄带滤光片(3)为810nm带通滤光片；所述分光棱镜(4)分光比为10:90；所述信号留置器(5)为延迟连续可调留置器。
[0012]进一步地，所述第一电荷耦合元件(6)和第二电荷耦合元件(8)均为具有1064
×
1064空间分辨能力的硅基电子倍增电荷耦合元件。
[0013]本专利技术还提供了一种高信噪比的引信近程目标成像方法，基于上述的高信噪比的引信近程目标成像系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0014]1)、利用基横模半导体激光器产生泵浦激光入射至关联光子对产生器，将泵浦信号转化为量子关联信号；
[0015]2)、利用窄带滤光片对量子关联信号进行提纯，再利用分光棱镜将量子关联信号进行光路分离，其中，将反射光路作为参考信号，透射光路作为探测信号；
[0016]3)、在反射光路上，通过信号留置器将参考信号留置，由第一电荷耦合元件探测成像；
[0017]4)、在透射光路上，探测信号在待测目标物体表面发生镜面反射或漫反射形成目标回波信号，由第二电荷耦合元件探测成像；
[0018]5)、将第一电荷耦合元件和第二电荷耦合元件探测到的两路信号进行符合测量，基于量子照明协议通过逐像素计算两路信号对应位置的量子关联特性，得到强噪声环境下高信噪比的引信目标图像。
[0019]进一步地，5.1)、将第一电荷耦合元件和第二电荷耦合元件探测到的两路信号进行符合测量，得到参考信号光场与探测信号光场的空间分布特性；
[0020]5.2)、基于量子照明协议通过逐像素计算两路信号光场对应位置的量子关联特性：
[0021]Δ
1,2
＝E[N1N2]‑
E[N1]E[N2][0022]其中，N1和N2分别表示参考信号光场与探测信号光场中对应像素位置上的光子数；E[N1N2]表示对多次测量的参考信号光场与探测信号光场中对应像素位置上的光子数N1与N2乘积的求均值；E[N1]表示对多次测量的参考信号光场对应像素位置上的光子数N1求均值；E[N2]表示对多次测量的探测信号光场对应像素位置上的光子数N2求均值；其中，上述信号光场对应像素位置上的光子数求均值的计算公式为：
[0023][0024]其中，κ表示测量次数，k表示第k次的测量；
[0025]5.3)、对两路信号对应位置的量子关联特性进行归一化处理，使得其关联特性数值规约到(0,1]区间内，更为直观显示关联特性的强弱；
[0026]归一化处理处理的方法为：
[0027][0028]5.4)、去除归一化后关联特性数值趋近于0的噪声像素，得到强噪声环境下高信噪
比的引信目标图像。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有的有益技术效果如下：
[0030]本专利技术提供的高信噪比的引信近程目标成像系统及方法，与现有技术相比，具有高灵敏、低功耗、抗噪声的特点，基于量子照明协议通过计算量子关联特性可以有效地分离目标回波信号光子和噪声光子，进而实现引信近程目标图像信噪比的增强，在目标探测领域具有重要的应用价值。
附图说明
[0031]图1为本专利技术高信噪比的引信近程目标成像系统实施例结构示意图。
[0032]附图标记：
[0033]1‑
基横模半导体激光器，2
‑
关联光子对产生器，3
‑
窄带滤光片，4
‑
分光棱镜，5
‑
信号留置器，6
‑
第一电荷耦合元件，7
‑
待测目标物体，8
‑
第二电荷耦合元件，9
‑
数据处理模块。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种高信噪比的引信近程目标成像系统及方法作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本专利技术的技术原理，目的并不是用来限制本专利技术的保护范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高信噪比的引信近程目标成像系统，其特征在于：包括基横模半导体激光器(1)，其出射光路上依次设置的关联光子对产生器(2)、窄带滤光片(3)和分光棱镜(4)，分光棱镜(4)反射光路上依次设置的信号留置器(5)和第一电荷耦合元件(6)、第二电荷耦合元件(8)，与第一电荷耦合元件(6)和第二电荷耦合元件(8)连接的数据处理模块(9)；分光棱镜(4)的透射光路照亮待测目标物体(7)；第二单电荷耦合元件(8)采集待测目标物体(7)表面的镜面反射光或漫反射光；基横模半导体激光器(1)作为泵浦光源，其出射激光进入关联光子对产生器(2)，关联光子对产生器(2)将泵浦光信号转化为量子关联信号，再通过窄带滤光片(3)对量子关联信号进行提纯后入射至分光棱镜(4)分为反射光路和透射光路；反射光作为参考信号，被信号留置器(5)延迟光程后，由第一电荷耦合元件(6)探测成像；透射光作为探测信号，在待测目标物体(7)表面发生镜面反射或漫反射，反射后形成目标回波信号，由第二电荷耦合元件(8)探测成像；数据处理模块(9)用于基于量子照明协议通过逐像素计算参考信号与回波信号对应位置的量子关联特性，实现回波信号信噪分离。2.根据权利要求1所述的高信噪比的引信近程目标成像系统，其特征在于：所述基横模半导体激光器(1)出射激光中心波长为405
±
1nm，M2因子小于1.2。3.根据权利要求2所述的高信噪比的引信近程目标成像系统，其特征在于：所述关联光子对产生器(2)的工作模式为周期极化磷酸钛氧钾晶体准相位匹配模式，执行非线性关联光子标记操作。4.根据权利要求3所述的高信噪比的引信近程目标成像系统，其特征在于：所述窄带滤光片(3)为810nm带通滤光片；所述分光棱镜(4)分光比为10:90；所述信号留置器(5)为延迟连续可调留置器。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的高信噪比的引信近程目标成像系统，其特征在于：所述第一电荷耦合元件(6)和第二电荷耦合元件(8)均为具有1064
×
1064空间分辨能力的硅基电子倍增电荷耦合元件。6.一种高信噪比的引信近程目标成像方法，基于权利要求1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李力飞，牛兰杰，张同意，董卫斌，施坤林，李东坚，康岩，
申请(专利权)人：西安机电信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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