激光锁定成像选用激光为照明光源相同帧数的图像

激光锁定成像选用激光为照明光源，经光学滤波和光学衰减抑制强背景光，理想是仅目标散射光进入图像传感器。但背景反射光不可避免的随同目标散射光一同进入图像传感器，当进入CCD的强背景光大于目标散射激光时将不能获取清晰的目标图像。而一般传感器的视场很大，进入CCD的光有一部分是非傍轴光线，光学滤波效果降低，部分波长与激光不同的背景光仍能满足透过条件进入CCD。
    本文所提粗纤维测定仪锁定成像技术的主要工作原理是：系统在工作时，首先由计算机发出TTL脉冲，对激光器进行调制并同步触发CCD图像传感器进行图像采集。激光器光束通过光学准直后照明强背景光下目标区域。在调制周期的前半周期，TTL电平为正，即处于高电平触发激光器发出激光束，同时取若干帧图像。在调制周期的后半期，TTL电平为零，处于低电平此时激光器不发光并取与前半个周期相同帧数的图像。将前半个周期的若干帧图像同一像素点的灰度值累加与后半个周期的若干帧图像的同一像素点的灰度值累加之和相减，便得到一帧新的图像。此帧图像信号是去除了背景光的图像，我们称之为激光锁定成像。图像通过累加并进行相减的过程可在大于一个周期的多个周期内进行，其在多个周期的时间类似等同于鉴相过程的积分时间。在正弦信号的调制下，目标信号与参考信号的积乘与正弦信号的幅度及相位有关。当调制信号为方波脉冲信号时，目标信号与参考信号的积乘即在正半周期取正值，负半周期取负值，低通滤波的过程就是信号积分的过程。为了更加清楚的说明锁定成像的原理，现调制信号是经过DA卡发出的一数字正弦信号。激光在受到调制后，进入CCD图像传感器焦平面阵列的目标散射光光是经调制后的频率确定的正弦变化的信号，与之对应的图像灰度信号也是呈正弦变化的，而进入CCD的强背景光其灰度信号变化没有规律是不确定的。
     我们在调制频率发的单个周期内取若干幅图像，和正弦信号进行鉴相处理相关运算以滤除背景光灰度信号，保留激光灰度信号。此方法可使只有激光散射照明的区域的散锁定成像目标获取系统如上图3-2所示，多参数环境监测仪主要由CCD图像采集部分、激光器部分和计算机图像显示部分组成。对于锁定成像系统，如果目标视场内存在很强的背景光，其强光会直射进入CCD图像传感器，而照明激光是经过调制信号调制后通过目标散射后才进入CCD图像传感器的，为避免CCD呈饱和，在强直射光源的照射下，在CCD前须加光学滤波和一定的光学衰减以减弱进入CCD图像传感器的光强。先经过中性吸收片进行吸收衰减，再经窄带滤波，抑制了强背景光，目标图像信号信噪比增大，能有效地将激光图像获取，在后续经过特定的图像处理算法实时进行处理然后显示，可有效获取强光下的目标图像，简称为“超视”。