波浪斜率对跨介质光学成像纵向压缩率的影响分析

跨介质水下对空成像在光线穿透海空界面时受到波浪影响,会给成像带来离焦、模糊、畸变等不利因素。当波浪存在正向斜率时,会在一定程度上提升水下对空成像的纵向分辨率,从而可提升目标探测概率。通过理论分析和仿真方法量化正向斜率波浪导致空气中目标入射角变化的情况,并分析由此对目标纵向分辨率拉伸程度,通过实验验证了理论的可行性,为后期水下光学系统的设计及像质评价提供了依据。

反向追迹法获取水下对空全景图像

在水下透过波浪对海面及空中目标成像,所获取的目标图像会发生畸变。为定量分析波浪对图像畸变的影响,建立一种理想的水下对空成像模型,得到透过波浪的全景图像。首先,在给定的成像模型下,运用主光线反向追迹法,由斯涅耳定律计算出与水下入射光线对应的水上折射光线的方向矢量,从而得到天球上目标点与成像靶面上单像素点的物像对应关系。然后,对整个成像靶面上的像素点进行遍历,形成水下对空全景图像。最后,在4种特殊的海面波浪波形下,利用MATLAB环境计算出天空圆形目标及背景的水下对空全景图像。计算结果表明:运用反向追迹法能够有效地计算出水下对空全景图像,通过调整波浪参数,可以定量分析图像的畸变程度。主光线反向追迹法适用于分析透过具有一阶可导波浪的水下对空全景图像的畸变特征,为研究更复杂波浪下的水下对空图像畸变特征奠定了基础。