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光学成像是观测监控目标场景最常用的技术手段，但经常由于受到光传输介质如烟雾或水下环境中的光吸收和散射、特别是散射的影响，导致光学图像信号衰减、成像对比度下降以至于难以识别目标。一直以来各种克服散射影响的光成像方式被设计和研究，但仍然有很大的技术改进和发展空间，本文开展散射环境中距离选通成像的扫描技术研究，以达到成像更好的抗散射性能及性价比。
在室内人工烟雾形成的高散射环境中，利用高速光电倍增管(PMT)测量了脉冲激光束从发射到散射和目标反射的动态时间过程，分析了散射光在时间和空间上的分布。根据光学成像的三维空间映射到二维显示的投影算法原理及其与像平面的对称关系，设计空间光调制器(SLM)动态跟踪对准激光束扫描照明并以窄视角接收的成像扫描方案，同时在时间上和空间上更有效地屏蔽多次散射光。由此实现了单个PMT的非机械式扫描成像，避免了高速快门像增强器件ICCD多通道板噪声偏高的缺点及其高昂成本，并分析评价了ICCD凝视型成像和PMT扫描接收在成像速度和抗散射等方面的性能特点。
同时也进行了驱动激光扫描振镜的FPGA开发，计算了激光束发射路径投影到SLM所在像平面上的像素区域，也正是激光打到目标上被照亮的光斑可能发生反射的区域，从而正确选择SLM像素透明/不透明区域，以允许直接来自激光束路径的光透过进入接收器且屏蔽其它方向的散射光，与PMT接收端配合搭建了同步扫描与距离选通相结合的成像激光雷达系统。对扫描成像中每个目标点采用窄束照明光和单个探测器检测散射光和目标反射光的动态过程，并从该过程中寻找目标反射光波峰及其时间坐标，作为二维成像的灰度值或三维成像所对应距离，达到约7倍衰减长度的成像可视距离。本系统虽然扫描成像速度比凝视型距离选通成像要慢，但也具有以下优点：(1)窄束光照明比大发散角扩束光强度高、每个像素的光接收没有混杂周边像素照明子光束的散射光；(2)对每个像素在激光发射到散射、目标反射动态过程的时间坐标轴上确定反射回波，与凝视型成像中预先确定开启/关闭时间的ICCD高速快门选通方式相比，对未知目标的不同距离范围具有更大的适应弹性。所以本文实验研究所建立的扫描式激光雷达在抗散射性能和性价比等方面具有一定的优势，以期在遥感、航空、安全驾驶、水下目标探测等广阔的民用和军事应用领域提供一个特色技术方案。
在室内人工烟雾形成的高散射环境中，利用高速光电倍增管(PMT)测量了脉冲激光束从发射到散射和目标反射的动态时间过程，分析了散射光在时间和空间上的分布。根据光学成像的三维空间映射到二维显示的投影算法原理及其与像平面的对称关系，设计空间光调制器(SLM)动态跟踪对准激光束扫描照明并以窄视角接收的成像扫描方案，同时在时间上和空间上更有效地屏蔽多次散射光。由此实现了单个PMT的非机械式扫描成像，避免了高速快门像增强器件ICCD多通道板噪声偏高的缺点及其高昂成本，并分析评价了ICCD凝视型成像和PMT扫描接收在成像速度和抗散射等方面的性能特点。
同时也进行了驱动激光扫描振镜的FPGA开发，计算了激光束发射路径投影到SLM所在像平面上的像素区域，也正是激光打到目标上被照亮的光斑可能发生反射的区域，从而正确选择SLM像素透明/不透明区域，以允许直接来自激光束路径的光透过进入接收器且屏蔽其它方向的散射光，与PMT接收端配合搭建了同步扫描与距离选通相结合的成像激光雷达系统。对扫描成像中每个目标点采用窄束照明光和单个探测器检测散射光和目标反射光的动态过程，并从该过程中寻找目标反射光波峰及其时间坐标，作为二维成像的灰度值或三维成像所对应距离，达到约7倍衰减长度的成像可视距离。本系统虽然扫描成像速度比凝视型距离选通成像要慢，但也具有以下优点：(1)窄束光照明比大发散角扩束光强度高、每个像素的光接收没有混杂周边像素照明子光束的散射光；(2)对每个像素在激光发射到散射、目标反射动态过程的时间坐标轴上确定反射回波，与凝视型成像中预先确定开启/关闭时间的ICCD高速快门选通方式相比，对未知目标的不同距离范围具有更大的适应弹性。所以本文实验研究所建立的扫描式激光雷达在抗散射性能和性价比等方面具有一定的优势，以期在遥感、航空、安全驾驶、水下目标探测等广阔的民用和军事应用领域提供一个特色技术方案。