一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)公開了一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)。主要包括儀器殼體、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集模塊、圖像處理器、存儲器模塊和電源模塊，其中儀器殼體用于連接光學(xué)鏡頭、電路板和三腳架，包括殼體前面板、殼體后框及三腳架固定座；光學(xué)系統(tǒng)采用四通道結(jié)構(gòu)，每個通道包括光學(xué)鏡頭、C口鏡頭接圈、窄帶濾光片，其中獲取偏振圖像的三個通道設(shè)有線偏振片；圖像采集模塊由四路CMOS圖像傳感器構(gòu)成，圖像處理器至少包括四個數(shù)字視頻口分別與四路CMOS圖像傳感器連接。該裝置具有較低的硬件成本，為地面復(fù)雜背景下運動隱身目標的檢測提供了一種有效的手段。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種光學(xué)成像檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，屬于光學(xué)成像領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
目標探測與識別技術(shù)是指對固定或移動目標進行非接觸測量，并可準確得到目標的屬性信息，辨識出目標真?zhèn)蔚母呒夹g(shù)手段。其中光學(xué)檢測由于是被動式工作，安全隱蔽，所以近些年得到了快速的發(fā)展和極大的重視。然而復(fù)雜背景下的紅外目標及紅外偽裝目標的探測與識別有其特殊性，復(fù)雜背景下和經(jīng)過偽裝的目標，目標與背景、真假目標之間的灰度差異較小，在紅外輻射強度圖像中難以分辨。尤其近年來，紅外偽裝技術(shù)迅速發(fā)展，紅外偽裝涂料的使用使得目標和背景以及真假目標之間能夠近似實現(xiàn)“同譜同色”，利用傳統(tǒng)的紅外光強探測手段難以有效檢測復(fù)雜背景中的“隱身”弱目標。偏振是光的基本特性之一，任何目標在反射和發(fā)射電磁輻射的過程中都會表現(xiàn)出由其自身特性和光學(xué)基本定律所決定的偏振特性。人造目標和自然目標的偏振特性差別較大，這可以增大目標與背景的對比度，從而提高目標檢測的效率。通過成像獲得場景在不同偏振狀態(tài)下的信息，可對具有偏振-光強差異的目標及背景進行有效區(qū)分，進而實現(xiàn)復(fù)雜背景下弱目標的檢測與識別。因此，近些年偏振成像探測在氣象環(huán)境科學(xué)研究、海洋的開發(fā)利用、空間探測、生物醫(yī)學(xué)以及軍事應(yīng)用等方面受到了越來越多的重視。本技術(shù)采用四通道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了同時獲取紅、綠、藍三個特定波段下的偏振信息和原始的紅外強度信息。偏振成像增加了偏振信息，并且保留了原有的輻射強度信息。偏振圖像可以較好地抑制背景噪聲，對目標邊緣信息比較敏感，但視覺效果較差，紅外輻射強度圖像包含了更多的背景信息。因此，根據(jù)偏振圖像和紅外輻射強度圖像的特點，可以將紅外強度圖像與偏振圖像進行融合，豐富了偏振圖像的信息量，進一步增強目標和背景的對比度，為地面復(fù)雜背景下運動隱身目標的檢測提供了一種有效的手段。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：本技術(shù)針對現(xiàn)有地面復(fù)雜背景下運動隱身目標檢測系統(tǒng)存在的不足，提供了一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)。技術(shù)方案：本技術(shù)通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，包括儀器殼體、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集模塊、圖像處理器、存儲器模塊和電源模塊，其特征在于：儀器殼體用于連接光學(xué)鏡頭、電路板和三腳架，包括殼體前面板、殼體后框及三腳架固定座；光學(xué)系統(tǒng)采用四通道結(jié)構(gòu)，每個通道包括光學(xué)鏡頭、C口鏡頭接圈、窄帶濾光片，其中獲取偏振圖像的三個通道設(shè)有線偏振片；圖像采集模塊由四路CMOS圖像傳感器構(gòu)成，圖像處理器至少包括四個數(shù)字視頻口分別與四路CMOS圖像傳感器連接，用于進行同步曝光、圖像采集、圖像存儲和圖像傳輸?shù)目刂啤Ｗ鳛閮?yōu)選，獲取偏振圖像的一個采集通道線偏振片的安裝方向為0°參考方向，另外兩個采集通道的線偏振片的安裝角度分別為60°和120°。作為優(yōu)選，所述光學(xué)鏡頭為電動可變光學(xué)鏡頭，分別與電機驅(qū)動模塊連接，實現(xiàn)對焦距、光圈和對焦的調(diào)節(jié)。作為優(yōu)選，四片窄帶濾光片分別通過的濾光片座安裝于CMOS圖像傳感器的表面，濾光片均采用鏡面玻璃材質(zhì)，中心波長分別為470nm、525nm、630nm和850nm，半帶寬為20nm，峰值透射率>90％，截止深度<1％。作為優(yōu)選，所述殼體前面板為正方形形狀，四個C口鏡頭接圈均勻排列成兩排安裝在殼體前面板上，用于固定光學(xué)鏡頭，相鄰兩個接圈的中心間距為前面板邊長的一半。作為優(yōu)選，所述多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)模塊，用于圖像處理器與上位機之間進行數(shù)據(jù)傳輸。作為優(yōu)選，所述存儲器模塊由SDRAM存儲器和FLASH存儲器構(gòu)成，SDRAM存儲器用于存放采集到的圖像數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH存儲器用于存放系統(tǒng)程序及數(shù)據(jù)。在具體實施方案中，所述CMOS圖像傳感器可采用MT9T001芯片，圖像處理器可采用TMS320DM642芯片。有益效果：本技術(shù)提供的一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)以較低的硬件成本，為地面復(fù)雜背景下運動隱身目標的檢測提供了一種有效的手段，與現(xiàn) 有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下優(yōu)點：1、系統(tǒng)裝置易于實現(xiàn)。無需復(fù)雜的光路分光設(shè)計或成像器件制作工藝，且操作簡單，易于移動和攜帶。2、系統(tǒng)靈活高效。可采用同步參數(shù)配置曝光的方法來實現(xiàn)四通道CMOS同步曝光，通過對CMOS圖像傳感器內(nèi)部寄存器進行設(shè)置，可實現(xiàn)對分辨率大小、曝光時間以及色彩增益等的控制。3、適用于地面復(fù)雜背景下運動隱身目標的檢測。通過對偏振圖像與紅外強度圖像進行融合處理，能夠較好地提高目標與背景的對比度，進而實現(xiàn)復(fù)雜背景下偽裝目標的檢測與識別。附圖說明圖1為本技術(shù)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)-圖2(b)為本技術(shù)多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)實施例的儀器殼體與光學(xué)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；(a)為殼體和接圈部分，(b)為鏡頭部分。圖中：10-殼體前面板，11-殼體后框，12-三腳架固定座，21-線偏振濾鏡，22-光學(xué)鏡頭，23-C口鏡頭接圈，24-濾光片座，25a-d：不同中心波長的窄帶濾光片，26-CMOS圖像傳感器。圖3為本技術(shù)實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本技術(shù)作進一步詳細的說明。如圖1所示，本技術(shù)實施例公開的一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，主要由儀器殼體、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集模塊DSP圖像處理器、存儲器模塊、和電源模塊這個部分組成，其中儀器殼體用于連接光學(xué)鏡頭、電路板和三腳架，包括殼體前面板、殼體后框及三腳架固定座。光學(xué)系統(tǒng)采用四通道結(jié)構(gòu)(通道A-D)，用于同時獲取三幅不同偏振角和波段的偏振圖像及一幅紅外強度圖像，包括線偏振片、光學(xué)鏡頭、C口鏡頭接圈、窄帶濾光片和電機驅(qū)動模塊，其中電機驅(qū)動模塊用來驅(qū)動四個可變的光學(xué)鏡頭，通過對直流電機正、反轉(zhuǎn)的控制，實現(xiàn)在不同采集環(huán)境下對焦距、光圈和對焦的調(diào)節(jié)。圖像采集模塊由四路CMOS圖像傳感器構(gòu)成(圖像傳感器A-D)，可采用Micron公司生產(chǎn)的MT9T001芯片，完成最大分辨率下的圖像采集。DSP圖像處理器用于對四通道CMOS圖像傳感器進行 同步曝光、圖像采集、圖像傳輸?shù)鹊目刂疲⒖筛鶕?jù)需要設(shè)網(wǎng)絡(luò)模塊，通過網(wǎng)絡(luò)模塊將獲取的圖像傳輸至上位PC機進行后續(xù)處理。DSP圖像處理器可采用TMS320DM642芯片，帶有四個雙通道數(shù)字視頻口VP0、VP1、VP2、VP3，分別與圖像采集模塊中的四路CMOS圖像傳感器連接。本實施例裝置的儀器殼體與光學(xué)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2(a)-圖2(b)所示。儀器殼體包括殼體前面板10、殼體后框11及三腳架固定座12，殼體前面板的尺寸為100mm×100mm×5mm，其上安裝有用于固定光學(xué)鏡頭的四個C口鏡頭接圈23，均勻排列成兩排，每兩個接圈23的中心間距為50mm，螺紋外徑為25.1mm。殼體后框11的尺寸為100mm×100mm×30mm，通過前面板10四周的16顆規(guī)格為Φ3*6的螺絲與之相連。三腳架固定座12位于殼體后框的下側(cè)(圖中為了顯示，將殼體倒置，使用時三腳架固定座位于下方)，通過中心規(guī)格為1/4-20(外徑1/4英寸，螺距20牙/英寸)的螺孔連接三腳架的云臺。四個光學(xué)鏡頭22的焦距均為8mm定焦，光圈調(diào)節(jié)范圍為F1.4-F16，對焦范圍為0.1m-∞，分別和前面板10上的四個C口鏡頭接圈23相連。三片旋轉(zhuǎn)式線偏振濾鏡21通過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，包括儀器殼體、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集模塊、圖像處理器、存儲器模塊和電源模塊，其特征在于：儀器殼體用于連接光學(xué)鏡頭、電路板和三腳架，包括殼體前面板、殼體后框及三腳架固定座；光學(xué)系統(tǒng)采用四通道結(jié)構(gòu)，每個通道包括光學(xué)鏡頭、C口鏡頭接圈、窄帶濾光片，其中獲取偏振圖像的三個通道設(shè)有線偏振片；圖像采集模塊由四路CMOS圖像傳感器構(gòu)成，圖像處理器至少包括四個數(shù)字視頻口分別與四路CMOS圖像傳感器連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，包括儀器殼體、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集模塊、圖像處理器、存儲器模塊和電源模塊，其特征在于：儀器殼體用于連接光學(xué)鏡頭、電路板和三腳架，包括殼體前面板、殼體后框及三腳架固定座；光學(xué)系統(tǒng)采用四通道結(jié)構(gòu)，每個通道包括光學(xué)鏡頭、C口鏡頭接圈、窄帶濾光片，其中獲取偏振圖像的三個通道設(shè)有線偏振片；圖像采集模塊由四路CMOS圖像傳感器構(gòu)成，圖像處理器至少包括四個數(shù)字視頻口分別與四路CMOS圖像傳感器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：獲取偏振圖像的一個采集通道線偏振片的安裝方向為0°參考方向，另外兩個采集通道的線偏振片的安裝角度分別為60°和120°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述光學(xué)鏡頭為電動可變光學(xué)鏡頭，分別與電機驅(qū)動模塊連接，實現(xiàn)對焦距、光圈和對焦的調(diào)節(jié)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道偏振與紅外圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：四片窄帶濾光片分別通過的濾光片座安裝于CMOS圖像傳感器的表...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：顧朗朗，王慧斌，張振，董偉，
申請(專利權(quán))人：河海大學(xué)，
類型：新型
國別省市：江蘇;32