圓盤(pán)透明度在水下激光成像系統(tǒng)性能評(píng)估中的應(yīng)用

申 越，鄭 威，俞 兵，吳 磊，黎高平，楊鴻儒

(1.中國(guó)兵器科學(xué)研究院，北京 100089；2.西安應(yīng)用光學(xué)研究所，陜西 西安，710065)

引言

激光主動(dòng)成像技術(shù)具有搜索效率高、分辨率高、定位精確、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在水下目標(biāo)成像探測(cè)與識(shí)別、海底地形地貌測(cè)繪等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。水下激光主動(dòng)成像系統(tǒng)的探測(cè)能力(最大探測(cè)深度)不僅與探測(cè)系統(tǒng)自身參數(shù)有關(guān)，還與水質(zhì)等環(huán)境因素有關(guān)。圓盤(pán)透明度(圓盤(pán)深度)作為水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要參數(shù)，可用來(lái)評(píng)估水下激光雷達(dá)系統(tǒng)的最大探測(cè)深度。文獻(xiàn)[4]根據(jù)輻射傳遞方程和對(duì)比度傳輸方程，研究了機(jī)載激光雷達(dá)最大探測(cè)深度與海水圓盤(pán)透明度的關(guān)系，但該文給出的圓盤(pán)透明度模型未考慮水體傳遞函數(shù)等參數(shù)對(duì)激光雷達(dá)探測(cè)能力的影響，因此只適合評(píng)估基于光電倍增管(PMT)等點(diǎn)探測(cè)非直接成像技術(shù)的水下激光探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)能力。為評(píng)估基于ICCD距離選通及條紋管等直接成像技術(shù)的水下激光探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)能力，根據(jù)圓盤(pán)透明度成像模型，研究了吸收系數(shù)、散射系數(shù)、漫射衰減系數(shù)等水體水質(zhì)參數(shù)與圓盤(pán)透明度的關(guān)系，給出了圓盤(pán)透明度與水下激光主動(dòng)成像系統(tǒng)最大探測(cè)深度的表達(dá)式。實(shí)驗(yàn)表明，基于成像理論的圓盤(pán)透明度模型反映了水下激光成像系統(tǒng)探測(cè)能力與水體水質(zhì)參數(shù)的關(guān)系，可用圓盤(pán)透明度指標(biāo)來(lái)評(píng)估水下激光成像系統(tǒng)的探測(cè)能力。

1 圓盤(pán)透明度模型

1．1 基于對(duì)比度理論的圓盤(pán)透明度模型

水質(zhì)透明度通常用圓盤(pán)深度(Secchi depth)來(lái)度量，圓盤(pán)深度(圓盤(pán)透明度)既與水體的固有光學(xué)性質(zhì)有關(guān)，也與水體的表觀光學(xué)性質(zhì)有關(guān)。……