基于AOTF的反激光窃听告警技术研究

作     者：吕泽 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈友华;陈艳

授予年度：2018年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 

主      题：激光窃听 散射光斑 图像特征识别 AOTF 图像畸变校正 

摘      要：由于间接照射和玻璃散射,现有的拦截式激光预警技术无法获取窃听源的方位信息,针对该问题,本论文提出了一种利用AOTF光谱相机(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)对窗户进行凝视成像的反激光窃听预警方法。AOTF作为光谱成像系统的核心器件,通过近红外波段连续光谱滤波可获得激光波长信息,并且降低背景噪声,通过声光衍射成像,可实现对周围环境进行高分辨率凝视成像,并获得照射光斑的特征信息。本论文在阐述AOTF基本原理基础上,对构建的AOTF相机实验平台系统的配置参数、整体原理图进行了分析。为了更准确提取散射光斑特征信息,重点研究了窃听光源定位模型、散射光斑拟合算法、特征信息提取算法、图像畸变模型等关键技术。依照告警系统的成像特征,首先提出了图像预处理算法和最小二乘图像拟合算法对光斑进行拟合处理;其次,在提取边缘轮廓基础上,利用图像特征信息提取算法对散射光斑进行提取;最后,推导出窃听激光光源来袭方位的几何模型。实验表明,此算法和构建的几何数学模型能够有效地定位来袭激光源的方位信息。与此同时,由于AOTF相机自身原因,成像时会产生畸变,进而会影响图像特征提取的准确性。为解决此问题,本论文描述了AOTF相机的畸变产生机理及特性,提出了一种畸变校正方法。实验表明,AOTF相机拍摄图像经畸变校正后最大畸变像素位移量为1.4个像素,而原图像的最大畸变像素位移量为9个像素,则AOTF相机系统造成的畸变得到了很好的校正。最后,搭建出了基于AOTF的反激光窃听告警系统实验平台,以He-Ne激光器为激光源并编写了定位算法,实验结果表明,系统可获得窃听激光光源相对位置信息,方位角和俯仰角的定位精度≤4°,达到了预期目标。