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水下湍流中温度、盐度对光学系统成像质量影响分析
文献摘要：
针对湍流对水下成像系统的影响,基于Yao折射率起伏功率谱,推导了平面波的波结构函数,完善了水下光学成像模型,其优势在于将难以测量的微观参量如动能耗散率和温度耗散率,用平均温度和平均盐度等宏观参量代替.数值仿真了不同平均温度与平均盐度条件下水下湍流通过改变波前,进而对成像系统调制传递函数产生影响.仿真结果表明,平均温度与平均盐度升高,均会造成系统成像质量下降,进一步研究发现平均盐度增加,不同空间频率的调制传递函数值均线性下降,且下降幅度基本一致;随着平均温度升高,调制传递函数值线性下降,且高频成分的调制传递函数值下降得更快.为验证成像模型的正确性,设计搭建了3 m长的水下光学成像实验平台,利用相机记录分辨率板透过湍流的成像情况,得到不同平均温度与平均盐度条件下的调制传递函数曲线.对比实验与仿真结果发现,在平均温度10℃～30℃与平均盐度0 ppt～30 ppt范围内,对比度随平均温度与平均盐度变化趋势相同.该研究对水下光学成像系统的设计优化及水下图像处理具有一定的参考价值.
文献关键词：
水下湍流;折射率起伏功率谱;波结构函数;调制传递函数;温度;盐度
中图分类号：
作者姓名：
孙枢为;王昊;汪伟;李鹏;康福增;谢小平
作者机构：
中国科学院西安光学精密机械研究所光子网络技术研究室,西安 710119;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119;中国科学院大学,北京 100049
文献出处：
引用格式：
[1]孙枢为;王昊;汪伟;李鹏;康福增;谢小平-.水下湍流中温度、盐度对光学系统成像质量影响分析)[J].光子学报,2022(12):36-47
A类：
水下湍流,折射率起伏功率谱,波结构函数,水下光学成像模型
B类：
光学系统,成像质量,质量影响,水下成像,Yao,平面波,参量,耗散率,平均温度,调制传递函数,盐度升高,空间频率,函数值,均线,降得,证成,实验平台,ppt,对比度,盐度变化,光学成像系统,水下图像
AB值：
0.170041
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