当所感兴趣的目标和强背景光或复杂背景处于同一成像系统视场时,目标图像被湮没,使成像系统失去成像能力。一直以来,复杂背景下的目标图像获取是一项技术难题,是图像信号处理相关领域关于强光下微弱图像信号获取和目标图像跟踪与瞄准的主要关键技术。在复杂工业背景环境下,比如强光、高温和强电磁等因素的存在,目标及图像的检测定位都受到了很大的影响,影响了工业生产质量和生产进度。常用的检测系统如机器视觉因背景光线的不断变化而导致目标背景区域的像素点灰度值产生变化而难以检测出背景光线,影响目标的检测。为了不受背景光的影响进行实时的目标检测,我们提出了利用激光锁定成像获取复杂工业背景下的目标图像。激光锁定成像可视为一种超视觉(Super Vision),能够从不能看见的背景光环境中获取目标图像,是一种新的机器视觉成像技术。与传统的形态学方法、混沌理论等获取微弱目标图像方法相比,激光锁定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,并且对高温、强光要求低等特点,克服传统的被动成像和接触式检测的众多缺点和不足。本文以复杂工业背景下的钢坯表面缺陷的检测为研究背景,首先进行了不同光源、不同背景光的实验论证,并对CCD图像传感器的动态范围扩展做了一定的研究。通过对不同的主动光源照明进行了锁定成像的实验结果分析,验证了锁定成像的背景抑制能力,并模拟表面有裂纹缺陷的钢坯进行了实验研究,实验结果显示激光锁定成像技术能成功提取目标缺陷。本文还完成了激光锁定成像应用到接触网导线磨耗测量、抑制天空太阳背景光的影响的实验室模拟测量实验。文章基于激光主动成像技术建立了光学系统架构,提出锁定成像基本思路(lock-in imaging)。系统结合了光学滤波技术、弱信号检测技术和数字图像信号处理技术。系统采用经调制的激光照明所感兴趣的目标区域,对图像进行同步采集和处理,在CCD图像传感器前利用衰减器和光学滤波的方法以降低进入CCD的强背景光,对锁定成像获取到的图像进行实时同步的图像处理技术,最后经显示部分获取最终的目标图像。