本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置及紅外探測(cè)方法。探測(cè)裝置包括光學(xué)部分，電路部分，連接和固定組件，以及成像部分；光學(xué)部分包括前組光學(xué)系統(tǒng)，四棱錐組件，以及后組光學(xué)系統(tǒng)；成像部分包括4個(gè)紅外探測(cè)器。紅外探測(cè)方法步驟包括：系統(tǒng)上電，接收控制命令，對(duì)4個(gè)紅外探測(cè)器進(jìn)行同步輸出控制及校正控制，以及校正圖像和圖像配準(zhǔn)及融合操作，實(shí)現(xiàn)圖像的無(wú)縫輸出。本發(fā)明專利技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：利用現(xiàn)有技術(shù)的小面陣紅外探測(cè)器的工藝較簡(jiǎn)單，容易制造，成本相對(duì)較低優(yōu)點(diǎn)，將多個(gè)小面陣紅外探測(cè)器與相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)組合，實(shí)現(xiàn)在不降低分辨率前提下，擴(kuò)大視場(chǎng)，且紅外圖像均勻無(wú)縫輸出，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高分辨率的紅外探測(cè)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，尤其是指一種實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高分辨率紅外多探測(cè)器組合圖像無(wú)縫輸出的光電探測(cè)裝置及紅外探測(cè)方法。
技術(shù)介紹
紅外探測(cè)器由于受到作用距離牽引，長(zhǎng)焦距紅外系統(tǒng)，視場(chǎng)較小，搜索捕獲目標(biāo)困難，往往需要雷達(dá)或系統(tǒng)引導(dǎo)，缺乏自主工作能力，這就大大降低了設(shè)備的實(shí)用性及工作效能，其主要原因受到大面陣紅外探測(cè)器的限制。 大視場(chǎng)、高分辨率是光電系統(tǒng)中的重要因素，因?yàn)檫@影響到光電系統(tǒng)一系列性能的優(yōu)劣。現(xiàn)有枝術(shù)中有一種高密度紅外焦平面陣列的制造技術(shù)，但其工藝較復(fù)雜，制造難度大，成本高，因此，現(xiàn)有技術(shù)的焦平面陣列及大面積凝視陣列這類大面陣、高分辨率探測(cè)器難以得到大規(guī)模應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)還有一種是小面陣紅外探測(cè)器，雖然具有工藝較簡(jiǎn)單，容易制造，成本相對(duì)較低優(yōu)點(diǎn)，但其視場(chǎng)及分辨率又不及焦平面陣列及大面積凝視陣列這類大面陣、高分辨率探測(cè)器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用現(xiàn)有技術(shù)的小面陣紅外探測(cè)器的工藝較簡(jiǎn)單，容易制造，成本相對(duì)較低優(yōu)點(diǎn)，將多個(gè)小面陣紅外探測(cè)器與相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組合，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高分辨率的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置。本專利技術(shù)的另一個(gè)目 的是用本專利技術(shù)的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置進(jìn)行紅外探測(cè)的方法。本專利技術(shù)紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置的技術(shù)方案是: 一種紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其光學(xué)部分包括:1個(gè)具有同心物鏡的前組光學(xué)系統(tǒng)，I個(gè)具有四棱錐反射鏡的四棱錐組件，還有4個(gè)后組光學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)成共孔徑分視場(chǎng)紅外光學(xué)系統(tǒng)；電路部分包括:電源模塊，同步控制電路，紅外圖像組合校正電路，圖像拼接電路，以及接口電路；連接和固定組件包括:連接座和用于固定連接座的支座；成像部分包括:4個(gè)紅外探測(cè)器和用于安裝紅外探測(cè)器的4個(gè)紅外探測(cè)器支架，以及4個(gè)電路板支架；所述前組光學(xué)系統(tǒng)、四棱錐組件、以及4個(gè)紅外探測(cè)器的相對(duì)應(yīng)位置是:依據(jù)視場(chǎng)內(nèi)的光路經(jīng)前組光學(xué)系統(tǒng)的同心物鏡，再經(jīng)四棱錐組件的四棱錐反射鏡后使最終的像點(diǎn)成四個(gè)分離的像，4個(gè)紅外探測(cè)器的靶面與各像點(diǎn)重合來(lái)確定；所述紅外探測(cè)器支架上有朝向不同的安裝面，用于光路通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后通過(guò)該安裝面來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)空間角度的調(diào)節(jié)到達(dá)4個(gè)紅外探測(cè)器的靶面；所述的紅外探測(cè)器的靶面、紅外探測(cè)器支架及電路板支架和電源模塊固定在連接座上。所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，在紅外探測(cè)器支架上有調(diào)整螺釘，用于調(diào)整紅外探測(cè)器的靶面與理論像面角度和上下偏移量。所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其同步控制電路、紅外圖像組合校正電路、圖像拼接電路及接口電路安裝在電路板支架上。所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其同心物鏡為能調(diào)節(jié)視場(chǎng)的物鏡。所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其同步控制電路采用同一時(shí)鐘源，利用同步發(fā)送和接受來(lái)實(shí)現(xiàn)4個(gè)紅外探測(cè)器的同步輸出，得到同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)場(chǎng)景圖像，同時(shí)控制4個(gè)紅外探測(cè)器相同的積分時(shí)間，設(shè)置圖像輸出相同類型圖像；紅外圖像組合校正電路包括DSP和FPGA硬件，用于紅外圖像非均勻組合校正，其中DSP主要負(fù)責(zé)電路板的管理、非均勻校正表的計(jì)算，F(xiàn)LASHl是用來(lái)存放程序，F(xiàn)LASH2用來(lái)存放系數(shù)表，F(xiàn)PGA和SRAM用來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)校正；紅外圖像組合校正電路還用于圖像畸變校正，通過(guò)對(duì)4個(gè)紅外探測(cè)器輸出圖像的畸變進(jìn)行標(biāo)定，F(xiàn)LASHl是用來(lái)存放程序，F(xiàn)LASH2用來(lái)存放畸變標(biāo)定系數(shù)表；圖像拼接電路包括DSP和FPGA硬件，對(duì)4路輸出后的校正圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合處理，實(shí)現(xiàn)圖像的無(wú)縫拼接輸出；接口電路用于實(shí)現(xiàn)4個(gè)紅外探測(cè)器、紅外圖像組合校正電路、圖像拼接電路以及上位機(jī)各部分的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。用本專利技術(shù)紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置進(jìn)行紅外探測(cè)的方法是: 首先對(duì)組合探測(cè)裝置進(jìn)行系統(tǒng)上電，再通過(guò)同步控制電路接收外部控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)4個(gè)紅外探測(cè)器進(jìn)行同步輸出控制及組合校正控制，然后由紅外圖像組合校正電路輸出組合校正后的圖像，再對(duì)4路圖像進(jìn)行畸變校正；該畸變校正輸出的圖像經(jīng)圖像拼接電路進(jìn)行圖像配準(zhǔn)及融合操作，實(shí)現(xiàn)圖像的無(wú)縫輸出。所述的紅外探測(cè)方法，其圖像拼接電路是接收紅外圖像組合校正電路輸出的校正且經(jīng)過(guò)AGC調(diào)節(jié)的4幅圖像畫(huà)面，然后進(jìn)行圖像拼接顯示，并根據(jù)指令進(jìn)行各幅子圖的配準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行上下左右移動(dòng)，根據(jù)指令切換顯示拼接后的圖像和單獨(dú)的紅外子圖。用本專利技術(shù)的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置進(jìn)行紅外探測(cè)的圖像處理方法，包括如下步驟: 第一步，圖像組合非均勻校正:對(duì)紅外探測(cè)器輸出的圖像進(jìn)行組合非均勻組合校正，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)的紅外圖像的圖像均勻性一致； 第二步，圖像畸變校正:畸變校正的過(guò)程就是完成有畸變的實(shí)際像到無(wú)畸變的理想像的轉(zhuǎn)換，采用逼近畸變曲線校正方法，經(jīng)過(guò)標(biāo)定存儲(chǔ)畸變系數(shù)； 第三步，圖像配準(zhǔn):選用合適的圖像配準(zhǔn)，尋找兩幅相鄰圖像的相對(duì)位置，找出配準(zhǔn)點(diǎn)，求出拼接圖像的大小及子圖像位置關(guān)系； 第四步，圖像融合:將圖像重疊區(qū)域的按加權(quán)平均的方法，像素值按一定的權(quán)值相加合成新的圖像。本專利技術(shù)的原理是:利用共孔徑分視場(chǎng)紅外光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)兩次成像的分光系統(tǒng)，將一個(gè)較大的視場(chǎng)分割成四個(gè)小的視場(chǎng)，成像于探測(cè)器的靶面，多探測(cè)器受同步控制經(jīng)光電轉(zhuǎn)換輸出同時(shí)刻對(duì)應(yīng)場(chǎng)景圖像，經(jīng)圖像綜合處理包括多探測(cè)器非均勻性組合校正、圖像畸變校正、圖像數(shù)據(jù)并行處理及組合視場(chǎng)圖像拼接重建形成高分辨率的無(wú)縫組合圖像，使分離的四個(gè)小視場(chǎng)重新組合成了一個(gè)較大視場(chǎng)圖像。本專利技術(shù)顯著的技術(shù)效果主要有: 1、本發(fā)裝置通過(guò)采用共孔徑分視場(chǎng)的紅外光學(xué)系統(tǒng)，采用組合探測(cè)技術(shù)、多紅外探測(cè)器拼接技術(shù)、圖像融合技術(shù)、多探測(cè)器同步輸出控制技術(shù)、多探測(cè)器組合校正技術(shù)等技術(shù)手段，圖像視場(chǎng)比同樣的單探測(cè)器的系統(tǒng)增大了近一倍，實(shí)現(xiàn)了大視場(chǎng)、高分辨率紅外探測(cè)；2、工藝較簡(jiǎn)單，容易制造，成本相對(duì)較低；3、開(kāi)拓了紅外大面陣探測(cè)器研究的新途徑；4、本專利技術(shù)易于操作，應(yīng)用廣泛。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)探測(cè)裝置光學(xué)系統(tǒng)示意 圖2為本專利技術(shù)探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意 圖3為本專利技術(shù)探測(cè)裝置數(shù)字視頻處理板結(jié)構(gòu)原理框 圖4為本專利技術(shù)探測(cè)裝置電器結(jié)構(gòu)原理框 圖5為本專利技術(shù)探測(cè)裝置的探測(cè)方法程序框圖。圖中的附圖標(biāo)記名稱為:I一前組光學(xué)系統(tǒng)、2 —四棱錐組件、3—后組光學(xué)系統(tǒng)、4一連接座、5 —電源模塊、6—紅外探測(cè)器、7 —電路板支架、8—紅外探測(cè)器支架、9一支座、10一同步控制電路、11 一紅外圖像組合校正電路、12一圖像拼接電路、13—接口電路、14一調(diào)整螺釘。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1: 以下是結(jié)合附圖和本實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明: 如圖1-4所示，是紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例，圖1為光學(xué)部分的一個(gè)截面示意圖，另一垂直截面與圖1相同。光學(xué)部分包括:1個(gè)具有同心物鏡的前組光學(xué)系統(tǒng)1，I個(gè)具有四棱錐反射鏡的四棱錐組件2，還有4個(gè)后組光學(xué)系統(tǒng)3，構(gòu)成共孔徑分視場(chǎng)紅外光學(xué)系統(tǒng)；電路部分包括:電源模塊5，同步控制電路10，紅外圖像組合校正電路11，圖像拼接電路12，以及接口電路13 ;連接和固定組件包括:連接座4和用于固定連接座4的支座9 ;成像部分包括:4個(gè)紅外探測(cè)器6和用于安裝紅外探測(cè)器6的4個(gè)紅外探測(cè)器支架8，以及4個(gè)電路板支架7 ;所述前組光學(xué)系統(tǒng)1、四棱錐組件2、以及4個(gè)紅外探測(cè)器6的相對(duì)應(yīng)位置是:依據(jù)視場(chǎng)內(nèi)的光路經(jīng)前組光學(xué)系統(tǒng)I的同心物鏡，再經(jīng)四棱錐組件2的四棱錐反射鏡后使最終的像點(diǎn)成四個(gè)分離的像，4個(gè)紅外本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于：光學(xué)部分包括：l個(gè)具有同心物鏡的前組光學(xué)系統(tǒng)（1），1個(gè)具有四棱錐反射鏡的四棱錐組件（2），還有?4個(gè)后組光學(xué)系統(tǒng)（3），構(gòu)成共孔徑分視場(chǎng)紅外光學(xué)系統(tǒng)；電路部分包括：電源模塊（5），同步控制電路（10），紅外圖像組合校正電路（11），圖像拼接電路（12），以及接口電路（13）；連接和固定組件包括：連接座（4）和用于固定連接座（4）的支座（9）；成像部分包括：4個(gè)紅外探測(cè)器（6）和用于安裝紅外探測(cè)器（6）的4個(gè)紅外探測(cè)器支架（8），以及4個(gè)電路板支架（7）；所述前組光學(xué)系統(tǒng)（1）、四棱錐組件（2）、以及4個(gè)紅外探測(cè)器（6）的相對(duì)應(yīng)位置是：依據(jù)視場(chǎng)內(nèi)的光路經(jīng)前組光學(xué)系統(tǒng)（1）的同心物鏡，再經(jīng)四棱錐組件（2）的四棱錐反射鏡后使最終的像點(diǎn)成四個(gè)分離的像，4個(gè)紅外探測(cè)器（6）的靶面與各像點(diǎn)重合來(lái)確定；所述紅外探測(cè)器支架（8）上有朝向不同的安裝面，用于光路通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后通過(guò)該安裝面來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)空間角度的調(diào)節(jié)到達(dá)4個(gè)紅外探測(cè)器（6）的靶面；所述的紅外探測(cè)器（6）的靶面、紅外探測(cè)器支架（8）及電路板支架（7）和電源模塊（5）固定在連接座（4）上。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于: 光學(xué)部分包括:1個(gè)具有同心物鏡的前組光學(xué)系統(tǒng)(1)，I個(gè)具有四棱錐反射鏡的四棱錐組件(2)，還有4個(gè)后組光學(xué)系統(tǒng)(3)，構(gòu)成共孔徑分視場(chǎng)紅外光學(xué)系統(tǒng)； 電路部分包括:電源模塊(5)，同步控制電路(10)，紅外圖像組合校正電路(11)，圖像拼接電路(12)，以及接口電路(13)； 連接和固定組件包括:連接座(4)和用于固定連接座(4)的支座(9)； 成像部分包括:4個(gè)紅外探測(cè)器(6)和用于安裝紅外探測(cè)器(6)的4個(gè)紅外探測(cè)器支架(8)，以及4個(gè)電路板支架(7); 所述前組光學(xué)系統(tǒng)(I)、四棱錐組件(2)、以及4個(gè)紅外探測(cè)器(6)的相對(duì)應(yīng)位置是:依據(jù)視場(chǎng)內(nèi)的光路經(jīng)前組光學(xué)系統(tǒng)(I)的同心物鏡，再經(jīng)四棱錐組件(2)的四棱錐反射鏡后使最終的像點(diǎn)成四個(gè)分離的像，4個(gè)紅外探測(cè)器(6)的靶面與各像點(diǎn)重合來(lái)確定；所述紅外探測(cè)器支架(8)上有朝向不同的安裝面，用于光路通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后通過(guò)該安裝面來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)空間角度的調(diào)節(jié)到達(dá)4個(gè)紅外探測(cè)器(6)的靶面；所述的紅外探測(cè)器(6)的靶面、紅外探測(cè)器支架(8 )及電路板支架(7 )和電源模塊(5 )固定在連接座(4 )上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于:在紅外探測(cè)器支架(8)上有調(diào)整螺釘(14)，用于調(diào)整紅外探測(cè)器(6)的靶面與理論像面角度和上下偏移量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于:同步控制電路(10 )、紅外圖像組合校正電路(11 )、圖像拼接電路(12 )及接口電路(13 )安裝在電路板支架(7)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于:同心物鏡為能調(diào)節(jié)視場(chǎng)的物鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外多探測(cè)器組合探測(cè)裝置，其特征在于: 同步控制電路(10)采用同一時(shí)鐘源，利用同步發(fā)送和接受來(lái)實(shí)現(xiàn)4個(gè)紅外探測(cè)器(6)的同步輸出，得到同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)場(chǎng)景圖像，同時(shí)控制4個(gè)紅外探測(cè)器(6)相同的積分時(shí)間，設(shè)置圖像輸出相同類型圖像； 紅外圖像組合校正電路(11)包括DSP和FPGA硬件，用于紅外圖...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賀世超，曹宇清，彭春蘋(píng)，程煉，王燕峰，聶輝，李為民，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42
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