摘 要Iccd的 脉冲激光照明成像，为主动成像法，在特殊的环境下具有被动光电探测所无法替代的优势。利用低占空比的脉冲激光照射目标，由高速选通增强型ICCD相机进行距离选通，克服后向散射，接收激光回波成像，再利用图像增强技术，将能较大的提高光电探测的作用距离。

　　【关键词】Iccd 脉冲激光 光谱匹配 经红外增透技术 同步控制尽管低照度CCD摄像技术、微光夜视技术和红外热成像技术现在已经取得巨大进步，但是对于一些温度对比度低的暗目标，以及光照度低甚至零照度环境下的目标，被动光电探测将无法提供足够的目标分辨率和成像距离。而脉冲激光照明成像技术则能利用低占空比的脉冲激光照射目标，由高速选通增强型ICCD相机进行距离选通，克服后向散射，接收激光回波成像，具有不受目标温度对比度影响，识别能力强，成像对比度高和对天气条件要求低的优点。

　　1 ICCD工作原理和选择ICCD是像增强器和CCD通过光纤光锥或光纤面板耦合在一起的，典型的ICCD相机由光电模块和控制模块组成。光电模块主要包括镜头光学系统、像增强器、光线面板、CCD敏感器件等。像增强器又包括光阴极、微通道板和荧光屏三部分。控制模块由控制时序发生电路、光学镜头控制电路和图像处理电路组成，控制模块根据输入信号的大小调整ICCD相机的增益、曝光时间、镜头光栏、焦距、外同步输入、门控开关和图像的增强。ICCD相机的成像过程是：入射光经ICCD光学系统的物镜，物镜把目标成像在位于其焦平面的微光像增强器的光阴极面上，光阴极把光子图像转换为电子图像，在电场适当加速后进入微通道板，电子经微通道板倍增后经高压加速打在微通道板荧光屏上，产生光子图像。用于科研的ICCD摄像机目前已经研制出了三代机，但结构体积都很大，而法国的的EREBUS HD 型号的ICCD是目前市面上较小的一款主要技术指标如下：

　　（1）采用SONY 超低照度CCD传感器；（2）灵敏度0.03Lux /F1.4；（3）最小时间15ns；（4）有效像素1360（H）×1024（V）；（5）最大水平分辨率1024TV-lines；（6）Width = 60mm， Height = 70mm ，Length = 116mm；（7）光谱响应曲线、外形结构如图2示；2 激光器与ICCD光谱匹配技术脉冲激光照明成像对激光器的要求是：具有一定的输出功率或能量；激光的中心频率稳定性高；调制方便；寿命长，体积小，重最轻；较高的峰值功率，以保证有足够的作用距离；较窄的脉冲宽度，以便更好地将脉冲信号同后向散射分开，大气传输性能好。脉冲激光照明成像系统大多采用YAG脉冲激光器，工作波长为1.06μm、532nm和1.54μm。但532nm，人眼可视隐蔽性差；1.54um，ICCD光电转换效率低，响应差需要配900nm～1700nm的近红外相机，但此类相机为铟镓砷相机结构体积很大，所以一般选用1.06μm。

　　3 激光照明功率测算脉冲激光照明成像是以激光器作为照明源，照亮目标，接收光学接收探测目标反射回的光辐射并成像。但回波信号在大气中传输会受到大气的吸收，目标的反射，背景辐射，以及大气悬浮微粒的后向散射等因素的影响，则对于光电探测器的回波功率表达式约为：

　　（1）PS为回波功率；KL 和KS为光学系统接收衰减； ST为反射目标面积；SR为光学系统有效接收面积与入瞳直径有关； PL为激光器的发射功率；T为大气透过率，T=e-βR，β为大气衰减系数；R为目标距离；当回波功率大于ICCD的最低照度时，ICCD摄像机即满足成像要求。

　　4 关键技术4.1 近红外增透技术由于选用波长为1.06μm 激光器，而ICCD摄像机在此波段的量子效应约为8，为了降低后向散射和可见波段对成像的影响，需采用近红外增透技术。首先选用一个口径较大的高透过率近红外镜头尤为重要。其次采用Al2O3，MgF2，TiO2，SiO2四种镀膜材料，在K9基底上制备了宽带增透膜，使近红外透过率大于95%以上。最后窄带滤光片将能很好的滤除可见光对成像的影响，只对目标反射波成像。所以选择合适的镜头材料、光学薄膜和窄带滤光片，采用近红外可变焦镜头，已去除噪声，增加成像质量，提高脉冲激光照明距离将是重中之重。

　　4.2 同步控制技术同步控制技术是距离选通激光主动成像系统的关键技术之一，主要是使激光器的脉冲光源和选通ICCD相机在时序上正确配合，实现距离选通成像。图3是距离选通时序图。同步控制电路产生激光器触发脉冲，触发激光器发射激光脉冲，对远距离目标进行主动照明，同时同步控制电路提供延时基准脉冲。根据激光器与目标的距离来确定延时触发信号的脉冲宽度。当从目标反射回的回波信号到达高速相机的瞬间，同步控制电路产生选通脉冲，打开高速相机的快门，使高速相机接收从目标反射回的回波信号成像。

　　4.3 图像增强技术针对脉冲激光照明成像，对比度较低的缺点需要对图像进行预处理增强，直方图均衡能直接从已知的图像中提取信息，不需要额外过多的参数说明，所以它完全自动化的对图像进行处理。

　　5 结论脉冲激光照明利用激光的主动发射强光的特性，使目标由暗变亮，再利用ICCD的门控特点，以及图像增强技术和光学镀膜技术，将能很好的对较小尺寸目标，或距离较远的暗目标成像，增强了对这类目标的探测能力。

　　参考文献[1]吕俊伟，何友金，韩艳丽。光电跟踪测量原理[M].北京：国防工业出版社，2010（1）。

　　[2]张家斌，付秀华，贺才美。可见和近红外增透膜的设计和制备[J].激光与红外，2009（5）。

　　[3]王智，杨简，金光。激光主动照明成像技术[J].长春理工大学学报，2004（6）。

　　作者单位中国电子科技集团公司第二十七研究所 河南省郑州市 450047