具有超半球視野的光電系統技術方案

本發明專利技術涉及一種視頻光電子系統（100），其包括具有超半球光學單元的傳感器（10），以及矩陣檢測器，用于處理所捕捉圖像的單元（20）和用于顯示所處理圖像的裝置（30）。矩陣檢測器以視頻幀碼率工作，并且包括：i)LxC象素，其中L>2000且C>2000，每個象素為相關雙采樣象素，并且能夠提供電荷/電壓轉換；以及ii)2C個平行布置的模擬-數字轉換元件（或ADC），每個元件包括第一ADC和第二ADC，其中所述第一ADC具有低輸出和高增益，所述第二ADC具有高輸出和低增益，其中光學單元具有基于位置角控制的焦距，所述焦距在赤道平面中最長，并且具有位于0.9和1.6之間的數字孔徑，并且處理單元包括：i)用于校正非均勻性的裝置；ii)用于多個鄰近象素的加權積累的裝置；和iii)用于調整并補償所捕捉圖像的裝置。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有超半球視野的光電系統本專利技術的領域為用于車輛保護的觀測與監視領域，車輛護航領域，平臺(陸地、海洋或空中)領域，或地點(Site)領域。通常由平臺上的觀測者或船員來確保該觀測或監視；其可以選擇性地受到遠程控制。在用于確保該監視任務的現有設備中可以引用以下的設備，其使用:-穿過主戰坦克中的裝甲、壁和保護裝置的反射幻燈機(印iscope)或潛望鏡(periscope)的環(couronne),或者-安裝在可操縱底座上的照相機，其能夠相對于兩個軸PTZ(代表代表云臺全方位(上下、左右)移動及鏡頭變倍、變焦控制(Pan Tilt Zoom)的首字母縮略表示)型定向，使其不能夠即時覆蓋整個全景，或者-幾個覆蓋全景的分布式照相機的網絡，使得管理視頻流網絡成為必要，或者-線性陣列型傳感器，在鏡頭的焦點處，在赤道平面中例如以I到IOHz的碼率(cadence)整體掃描360。場景。這些光電型的裝置傳遞被選擇性處理然后在屏幕上顯示的信號。這些裝置是十分不充足的:-因為他們不能夠使其對可展 現許多死角的整體環境具有完整感知；這例如對于在城市環境中行駛并且其還能夠在多個方向中調動、具有可能源自多個方向的威脅的車輛是重要的，-或者因為相對于與必須能夠辨別待檢測目標、事件或威脅的范圍有關的待檢測目標、事件或威脅的角度大小，分辨率是非常不足的。這確實需要: >識別范圍達150m，識別可能以槍榴彈發射器(或RPG，代表火箭推進榴彈的首字母縮略表示)進行威脅，或者占據城市環境的建筑屋頂上的位置的狙擊手， 識別在地面上移動的車輛，識別半徑在500m的范圍內；在城市環境中難以超越，在開放環境中在1500m距離處的檢測是可能的，+識別位于地面上的目標，比如地雷(或IED，代表簡易爆炸設備的首字母縮略表示):具有幾十厘米或幾十米的大小、位于幾十米以外的目標必須能夠被檢測到，以便決定在移動中避免它們，-或者因為更新碼率十分不足以替代與人類能力接近的感知，也就是說具有對環境的實時連續感知，以及對其與車輛移動速度有關的演變的實時連續感知，以及對可由船員做出的反應決定的實時連續感知。例如，存在依靠使用與CCD照相機關聯的鏡頭的設備，其以I到IOHz的碼率360°掃描赤道平面，并且限制在大約二十度的角度高度中:這些設備依靠小矩陣(2兆象素或更小)以便與高清視頻碼率(HD25到50Hz)兼容，或者依靠大于2兆象素卻限制碼率(大約I到IOHz)的大矩陣，或依靠掃描360。且同樣限制到I到IOHz的掃描頻率的線性陣列。最終，所有這些先前裝置限制于白天工作，在可見光域或近紅外域中靈敏，或者可以提供熱紅外型的夜視能力，其不足以辨別威脅，并且由日間圖像傳遞，相比于由可見光或近紅外照相機提供的圖像該日間圖像不容易被使用。因此，迄今為止保留對于一個系統的需求，該系統在視野、分辨率、觀測性能、碼率以及日/夜視覺領域方面同時滿足所有上述要求。更確切地說，本專利技術的主題是具有場景的超半球視野的視頻光電系統，其包括具有超半球鏡頭的傳感器，以及位于鏡頭的焦平面中的矩陣檢測器陣列，所獲取圖像的處理單元，以及用于所處理圖像的顯示裝置。其主要特征在于:-矩陣檢測器具有視頻碼率，并且包括:1.LxC象素陣列，其中L>2000且02000，每個象素采用相關雙采樣，并且能夠確保電荷-電壓轉換，以及i1.2C個平行放置的模擬-數字轉換元件，每個轉換元件分別包括第一 ADC和第二ADC，其中所述第一 ADC具有低水平和高增益的輸出，所述第二 ADC具有高水平和低增益的輸出，-在于超半球鏡頭表現出被控制為仰角的函數的焦距f，所述焦距在赤道平面中最長，并且具有位于0.9和1.6之間的數值孔徑f/D，D為所述鏡頭的直徑，-通過曝光時間和/或應用到信號的增益的控制，用于將所獲取圖像的動態范圍與場景的動態范圍相適應的裝置，-并且在于處理單元包括:1.通過適應于溫度的函數和檢測器的曝光時間的函數的指令表格，用于校正所述檢測器的非均勻性的裝置，i1.多個鄰近象素的加權積累的裝置，ii1.用于將所獲取圖像的動態范圍與場景的動態范圍相適應的裝置，用于補償作為所述檢測器的隨機噪點的函數的所感測圖像的動態范圍，隨著場景的照明增加的裝置，用于通過圖像的高空間頻率的復原和低空間頻率的補償，將所述所感測圖像的動態范圍與顯示屏幕的動態范圍和/或眼睛的動態范圍相適應的裝置。根據本專利技術的特征，其包括用于定義鏡頭的焦距的裝置，以及用于校正作為被觀測場景的部分的函數的失真的裝置。傳感器確保半球或更大的覆蓋，并且具有與潛在威脅的尺寸與位置相適應的分辨率。多兆象素傳感器能夠在視頻碼率或更高碼率處被讀取，并且具有能夠從日間照明水平調整到夜間照明水平的靈敏水平，同時與場景中的光照源的存在相容。后一方面的優勢在于在城市區域中使用。分布在傳感器中以及在計算機中的一組處理功能使其能夠在屏幕上或者在具有與使用者的任務相適應的嵌入物的MMI (人機界面)的屏幕上傳遞圖像。本專利技術的主題還在于能夠移動的平臺，其設置有具有如所述的超半球視野的視頻光電系統。因此本專利技術使得使用者對其外部環境實時感知的同時保持在平臺內，而不需要他到外面去。特別是在軍事環境或危險環境中，系統幫助保護船員。其確實能夠提供使用者在視頻碼率處的全部實時的日間和夜間視覺，并且具有這些與其距離以及與其在全景中的潛在位置有關的威脅的角度大小相適應的分辨率。通過閱讀通過非限定實例并且參考附圖說明圖1所給出的下述詳細說明，，本專利技術的其他特征和優點將是顯而易見的，圖1示意地表示了根據本專利技術的示例性系統。在圖1中所顯示的根據本專利技術的系統100包括傳感器10、計算機20、為使用者準備的麗I界面30 (比如圖像顯示設備)以及麗I界面40 (比如由系統的特定功能的使用者控制的設備)。此外，該系統能夠接收源于平臺或在平臺上集成的其他裝備50的信息，比如其移動速度的測量、其在地圖上的位置以及方向的測量(例如通過GPS系統傳送)，或者對給出士兵或例如其他友好移動平臺的位置的信息的接收。其安裝在平臺上，比如陸地車輛。傳感器10包括鏡頭和檢測器。具有在視野中可變的分辨率的極大光圈鏡頭覆蓋大于半球的角域，其軸定向為朝向頂點。而且，鏡頭能夠表現很大的失真，以便在特定角域中(例如在赤道平面上)提供提高的分辨率以增大其范圍。例如該鏡頭為以下類型:-具有4.5mm焦距和12象素每度的魚眼；I或2個鏡頭足夠覆蓋360°的范圍(champ)，-具有8mm焦距和21象素每度、120°的魚眼；需要3個鏡頭以覆蓋360°的范圍，-具有極大失真或為Panomorph 型的鏡頭，使其能夠覆蓋360°的范圍，具有根據仰角變化的徑向分辨率，該鏡頭的徑向分辨率可以從20象素每度到22象素每度或更大(I個這樣的鏡頭足夠)；該鏡頭的垂直定向使其能夠具有隨著仰角減少而增大并且更有利于負仰的切向分辨率。Panomorph 鏡頭為由Immervision公司開發且在專利FR2826221和FR2827680中描述的廣角失真鏡頭，其控制失真并且產生覆蓋至少360度乘以180度的視野范圍的放大圖像。由檢測器上的該鏡頭(如所指示的適于我們的需要)形成的圖像的幾何學顯示了在支座(gisement)中或在赤道平面上、升高220°中或在本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.14 FR 10/036541.一種具有場景的超半球視野的視頻光電系統(100)，包括具有超半球鏡頭的傳感器(10)、以及位于鏡頭的焦平面中的矩陣檢測器陣列、用于處理感測圖像的單元(20)、用于所處理圖像的顯示裝置(30)，其特征在于: -矩陣檢測器具有視頻碼率，并且包括:xC象素，其中L>2000且02000，每個象素采用相關雙采樣，并且能夠確保電荷_電壓轉換，以及 i1.2C個平行放置的模擬-數字轉換元件(或ADC)，每個轉換元件分別包括第一 ADC和第二 ADC，其中所述 第一 ADC具有低水平和高增益的輸出，所述第二 ADC具有高水平和低增益的輸出， -在于超半球鏡頭表現出的焦距f被控制為仰角的函數，所述焦距在赤道平面中最長，并且具有位于0.9和1.6之間的數值孔徑f/D，D為鏡頭的直徑， -通過曝光時間和/或應用到信號的增益的控制，用于將所感測圖像的動態范圍與場景的動態范圍相適應的裝置， -并且在于處理單元包括:過適應于溫度的函數和檢測器的曝光時間的函數 的校正表格，用于校正所述檢測器的非均勻性的裝置， .多個鄰近象素的加權積累的裝置， ii1.用于補償作為所述檢測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T·米達韋納，
申請(專利權)人：泰勒斯公司，
類型：
國別省市：