华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
水下对空光电成像探测技术即虚拟潜望镜技术为潜艇在安全深度下实现对海空目标的警戒探测提供了一种新的手段,对提高潜艇的隐蔽性具有重要作用。通过虚拟潜望镜技术获取的水下对空图像,可以解算出海况信息。在此基础上,提出了一种以太阳为观察目标,利用水下相机透过海水及波浪界面对其成像,从而解算海况的方法。在假定波浪为一维正弦波的情况下,仿真计算出在不同成像参数下的一维图像亮度分布,通过比对正弦波参数与图像亮度分布之间的关系,表明该方法可以发展成为一种有效的海况估算方法。
水下对空成像 虚拟潜望镜 海况 安全深度 波浪斜率 water-to-air imaging virtual periscope sea state security depth slope of ocean waves
1 海军装备部驻武汉地区军事代表局, 湖北 武汉 430064
2 华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
Snell窗口是水下对空成像时由于光线的折射现象形成的一个特殊的水面圆形区域,对研究水下对空成像的规律具有重要作用。研究了与Snell窗口有关的三个光学成像现象,即水面等效入瞳、波面曲率的影响以及天空亮度分布,分别建立了目标的水面等效入瞳模型、水下对空成像光学系统简化模型,以及天空亮度分布模型,并给出了部分数值计算结果,对水下对空成像光学系统的设计具有借鉴意义。
水下对空成像 虚拟潜望镜 Snell窗口 全反射 消光边界 water-to-air imaging virtual periscope Snell window total reflection extinction boundary
1 海军潜艇学院, 山东 青岛 266042
2 海军92330部队, 山东 青岛 266102
3 中国科学院海洋研究所, 山东 青岛 266071
4 中国科学院大学, 北京 100049
基于虚拟潜望镜技术的成像探测机理,分析了海面斜率变化和白冠对菲涅耳窗口图像的影响,提出了基于菲涅耳窗口图像破碎环带宽度和白冠像素群出现概率的海况等级解算模型。利用该模型,可通过对菲涅尔窗口图像的数字图像处理完成海况的解算,具有被动、自动等特点。该方法可用于水下载运平台对海况的光电成像隐蔽测量,为虚拟潜望镜技术的应用拓展提供支撑。
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