CN105891998B - 多光谱摄像机以及多光谱摄像机的光轴同步校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多光谱摄像机以及多光谱摄像机的光轴同步校准方法，用以提高不同成像***的光轴的同步性，提高多光谱摄像机所成像的画面品质。多光谱摄像机包括壳体，并排设置的多个成像***，多个成像***位于壳体内，壳体具有安装多个成像***的安装面；安装架，用于固定多个成像***中的任一成像***；驱动安装架绕第一轴线和/或第二轴线旋转的调节机构，第一轴线沿两个成像***的排列方向延伸，第二轴线与第一轴线垂直、且平行于安装面；控制器用于当与安装架固定的成像***采集的目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制调节机构工作直至目标像的中心与校准光标的中心重合，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

Description

多光谱摄像机以及多光谱摄像机的光轴同步校准方法

技术领域

本发明涉及摄影设备技术领域，特别是涉及一种多光谱摄像机以及多光谱摄像机的光轴同步校准方法。

背景技术

在监控技术领域，单一的光谱成像监控***已经满足不了市场对于雾霾、雪等恶劣环境、复杂监控场景以及夜间的安全监控需求。热成像是通过非接触探测红外能量(热量)，并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像，可以满足雾霾、雪等恶劣环境、以及夜间与超长距离的安全监控需求。而将具备像素高、色彩全、分辨能力强等优点的可见光成像和具备探测距离远，隐蔽性强，可穿透烟雾、雨雪等恶劣环境等特点的红外热成像集合为一体的摄像机可以实现优势互补，全天候不间断的监控以及更低照度、更远的监视距离、更宽的动态范围的监控效果。

目前的热成像摄像机或是需要对不同的镜头分别进行控制，以达到相同的视场，或是通过视场角调节以弥补光轴不同步，但是这两种调节方式工作效率低，调节时间长，视场同步效果不够准确，当镜头为固定焦距镜头时，镜头的视场角固定不变，镜头上没有变倍驱动电机，就无法通过调节使得不同的镜头的光轴同步。

发明内容

本发明的目的是提供一种多光谱摄像机以及多光谱摄像机的光轴同步校准方法，用以提高不同成像***的光轴的同步性，提高多光谱摄像机所成像的画面品质。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种多光谱摄像机，包括：壳体，并排设置的多个成像***，所述多个成像***均位于所述壳体内，所述壳体具有安装所述多个成像***的安装面；还包括：

安装架，用于固定所述多个成像***中的任一成像***；

驱动所述安装架绕第一轴线和/或第二轴线旋转的调节机构，其中：所述第一轴线沿所述多个成像***的排列方向延伸，所述第二轴线与所述第一轴线垂直、且平行于所述安装面；

控制器，与所述安装架固定的成像***电连接，用于当与所述安装架固定的成像***采集的目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述调节机构工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合；其中：所述预先设定的校准光标为预先设定的与所述安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

本发明提供的多光谱摄像机，通过设置的安装架、调节机构和控制器，可以对安装架的相对安装面的安装角度进行自动调整，进而可以对一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度自动调整，在调整成像***的目标像中心与对应的校准光标的中心重合时，可以多个成像***光轴同步的效果，故，发明提供的多光谱摄像机，可以在安装时就保证不同成像***的光轴的同步性，调节起来较方便。

在一些可选的实施方式中，所述调节机构包括：

一端与所述安装架连接、另一端与所述壳体的安装面连接的至少两个调节件，每个调节件通过调节其位于所述安装架和所述安装面之间的长度以驱动所述安装架绕第一轴线和/或第二轴线旋转；

至少一个支柱，每个支柱的一端与所述安装面连接、另一端与所述安装架球铰接。

在一些可选的实施方式中，每个调节件包括：

与所述安装面连接的驱动电机；

与所述驱动电机的输出轴连接的丝杠；

与所述丝杠螺纹连接的滑块，所述滑块与所述安装架球铰接。驱动电机旋转会带动丝杠旋转，滑块将沿着丝杠的长度方向运动，进而可以带动安装架转动。

在一些可选的实施方式中，所述滑块通过万向节与所述安装架球铰接；和/或每个支柱的另一端通过万向节与所述安装架球铰接。

在一些可选的实施方式中，所述调节件的个数为两个，所述支柱的个数为一个，所述支柱与所述安装架的铰接点位于所述第一轴线和所述第二轴线的交线处；所述两个调节件中：第一个调节件与所述安装架的铰接点位于所述第一轴线上，第二个调节件与所述安装架的铰接点位于所述第二轴线上。

在一些可选的实施方式中，所述第一调节件中的驱动电机与所述安装面铰接、且铰接轴线平行于所述第一轴线，所述第二调节件中的驱动电机与所述安装面铰接、且铰接轴线平行于所述第二轴线。

在一些可选的实施方式中，所述多个成像***的个数为两个，且所述两个成像***分别为热成像***和可见光***，其中：所述热成像***固定于所述安装面上，所述可见光***固定于所述安装架上；或者，

所述可见光***固定于所述安装面上，所述热成像***固定于所述安装架上。

在一些可选的实施方式中，上述多光谱摄像机还包括：与所述多个成像***电连接的校准显示模块，所述校准显示模块用于显示与每个成像***一一对应的校准光标的位置和每个成像***中的目标像的位置。校准显示模块便于显示调节机构调节的结果和过程，更有利于提高多光谱摄像机多个成像***的光轴的调节的方便性。

本发明还提供了一种应用于上述任一项所述的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，包括：

与所述安装架固定的成像***获取目标像；

当所述目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述调节机构工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合；其中：所述预先设定的校准光标为预先设定的与所述安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

本发明提供的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，可以自动调节一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度，调节起来较方便。

在一些可选的实施方式中，当调节机构包括驱动电机、丝杠以及滑块时，所述光轴同步校准方法还包括：当所述目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述驱动电机工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合。

附图说明

图1为本发明提供的多光谱摄像机的结构示意图；

图2为本发明提供的多光谱摄像机的部分结构的立体结构示意图；

图3为图2所示的多光谱摄像机A-A方向的截面图；

图4为图2所示的多光谱摄像机B-B方向的截面图；

图5为本发明提供的校准显示模块的结构示意图；

图6为本发明提供的多光谱摄像机的控制原理示意图；

图7为本发明提供的多光谱摄像机的光轴同步校准方法流程图。

附图标记：

1-壳体 2-可见光***

21-可见光***对应的校准光标 22-可见光目标像

3-热成像*** 31-和热成像***对应的校准光标

32-热成像目标像 4-控制器

5-调节件 51-驱动电机

511-第一调节件 512-第二调节件

52-丝杠 53-万向节

6-支柱 71-第一轴线

72-第二轴线 8-安装架

9-校准显示模块 91-校准目标

10-铰接轴线

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

如图1、图2、图3、图4以及图5所示，其中：图1为本发明提供的多光谱摄像机的结构示意图；图2为本发明提供的多光谱摄像机的部分结构的立体结构示意图；图3为图2所示的多光谱摄像机A-A方向的截面图；图4为图2所示的多光谱摄像机B-B方向的截面图；图5为本发明提供的校准显示模块9的结构示意图；本发明提供了一种多光谱摄像机，包括：壳体1，并排设置的多个成像***，多个成像***均位于壳体1内，壳体1具有安装多个成像***的安装面；还包括：

安装架8，用于固定多个成像***中的任一成像***；

驱动安装架8绕第一轴线71和/或第二轴线72旋转的调节机构，其中：第一轴线71沿多个成像***的排列方向延伸，第二轴线72与第一轴线71垂直、且平行于安装面；

控制器4，与安装架8固定的成像***电连接，用于当与安装架8固定的成像***采集目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制调节机构工作直至目标像的中心与校准光标的中心重合；其中：预先设定的校准光 标为预先设定的与安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

本发明提供的多光谱摄像机，通过设置的安装架8、调节机构和控制器4，可以对安装架8的相对安装面的安装角度进行自动调整，进而可以对一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度自动调整，在调整成像***的目标像中心与对应的校准光标的中心重合时，可以多个成像***光轴同步的效果，故，发明提供的多光谱摄像机，可以在安装时就保证不同成像***的光轴的同步性，调节起来较方便。

需要说明的是，多光谱摄像机中一成像***的目标像的中心和其对应的预先设定的校准光标的中心是重合的，若多光谱摄像机中包含的成像***的个数大于2，则可以将安装架的个数设置多个，即除了目标像的中心和对应的预先设定的校准光标的中心重合的成像***外，其它成像***均设置在一安装架上，且均对应一调节机构，即可以同时对多个成像***进行调节，实现多个成像***光轴的同步，调节较方便。

上述调节机构包括：一端与安装架8连接、另一端与壳体1的安装面连接的至少两个调节件5，每个调节件通过调节其位于安装架8和安装面之间的长度以驱动安装架8绕第一轴线71和/或第二轴线72旋转；

至少一个支柱6，每个支柱6的一端与安装面连接、另一端与安装架8球铰接。

进一步的，每个调节件5包括：

与安装面连接的驱动电机51；

与驱动电机51的输出轴连接的丝杠52；

与丝杠52螺纹连接的滑块，滑块与安装架8球铰接。驱动电机51旋转会带动丝杠52旋转，滑块将沿着丝杠52的长度方向运动，进而可以带动安装架8转动。

上述滑块通过万向节53与安装架8球铰接；和/或每个支柱6的另一端通 过万向节53与安装架8球铰接。

一种具体实施方式中，调节件的个数为三个，支柱为一个。

一种具体实施方式中，调节件的个数为两个，支柱6的个数为一个，支柱6与安装架8的铰接点位于第一轴线71和第二轴线72的交线处；两个调节件中：第一个调节件与安装架8的铰接点位于第一轴线71上，第二个调节件与安装架8的铰接点位于第二轴线72上。

较佳的，第一调节件511中的驱动电机51与安装面铰接、且铰接轴线10平行于第一轴线71，第二调节件512中的驱动电机51与安装面铰接、且铰接轴线10平行于第二轴线72。

一种具体实施方式中，上述多个成像***的个数为两个，且两个成像***分别为热成像***3和可见光***2，其中：热成像***3固定于安装面上，可见光***2固定于安装架8上；或者，

可见光***2固定于安装面上，热成像***3固定于安装架8上。当成像***为可见光成像***时，上述的目标像和光标分别为可见光目标像和可见光光标，当成像***为热成像***时，上述的目标像和光标分别为热成像目标像和热成像光标。

上述多光谱摄像机还包括：与多个成像***电连接的校准显示模块9，校准显示模块9用于显示与每个成像***一一对应的校准光标的位置和每个成像***中的目标像的位置。校准显示模块便于显示调节机构调节的结果和过程，更有利于提高多光谱摄像机多个成像***的光轴的调节的方便性。

现有的多光谱摄像机一般包含两个成像***分别为可见光***2和热成像***3，下面将以包含上述两个成像***的多光谱摄像机为例，对本发明提供的多光谱摄像机进行详细说明，需要说明的是：本实施例提供的多光谱摄像机包含的成像***不限于热成像***3和可见光***2。

如图1～图4所示，本发明提供了一种多光谱摄像机，包括：壳体1，并排设置的两个成像***，两个成像***位于壳体1内，壳体1具有安装两个成像 ***的安装面；还包括：

安装架8，用于固定两个成像***中的任一成像***；

驱动安装架8绕第一轴线71和/或第二轴线72旋转的调节机构，其中：第一轴线71沿两个成像***的排列方向延伸，第二轴线72与第一轴线71垂直、且平行于安装面；

控制器4，与安装架8固定的成像***电连接，用于当与安装架8固定的成像***采集的目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制调节机构工作直至目标像的中心与校准光标的中心重合；其中：预先设定的校准光标为预先设定的与安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

本发明提供的多光谱摄像机，通过设置的安装架8、调节机构和控制器4，可以对安装架8的相对安装面的安装角度进行自动调整，进而可以对一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度自动调整，可以在安装时就保证不同成像***的光轴的同步性，调节起来较方便。

上述调节机构的具体结构可以有多种：本发明提供的调节机构包括：

一端与安装架8连接、另一端与壳体1的安装面连接的至少两个调节件，每个调节件通过调节其位于安装架8和安装面之间的长度以驱动安装架8绕第一轴线71和/或第二轴线72旋转；

至少一个支柱6，每个支柱6的一端与安装面连接、另一端与安装架8球铰接。

上述调节件的具体结构可以有多种，例如伸缩缸、电动推杆等，本发明提供的一实施例中，每个调节件包括：

与安装面连接的驱动电机51；

与驱动电机51的输出轴连接的丝杠52；

与丝杠52螺纹连接的滑块，滑块与安装架8球铰接。驱动电机51旋转会带动丝杠52旋转，滑块将沿着丝杠52的长度方向运动，进而可以带动安装架 8转动。

上述滑块和支柱6可以通过多种方式与安装架8铰接，一种具体实施方式中，滑块通过万向节53与安装架8球铰接；和/或每个支柱6的另一端通过万向节53与安装架8球铰接。万向节53的设置可以使得安装架8旋转起来较方便。

本发明提供的一种具体实施方式中，调节件的个数为两个，支柱6的个数为一个，支柱6与安装架8的铰接点位于第一轴线71和第二轴线72的交线处；两个调节件中：第一个调节件与安装架8的铰接点位于第一轴线71上，第二个调节件与安装架8的铰接点位于第二轴线72上。

较佳的，第一调节件511中的驱动电机51与安装面铰接、且铰接轴线10平行于第一轴线71，第二调节件512中的驱动电机51与安装面铰接、且铰接轴线10平行于第二轴线72。可选的，驱动电机51可以通过支座与安装面铰接。驱动电机51与安装面设置为铰接，可以便于安装架8绕第一轴线71或第二轴线72旋转。

如图5所示，上述多光谱摄像机还包括：与两个成像***电连接的校准显示模块9，校准显示模块用于显示与每个成像***一一对应的校准光标的位置和每个成像***中的目标像的位置。校准显示模块9便于显示调节机构调节的结果和过程，更有利于提高多光谱摄像机可见光成像***与热成像***3光轴的调节的方便性。

如图6所示，图6为本发明提供的多光谱摄像机的控制原理示意图；以调节机构包括两个调节件和一个支柱6为例，对本发明提供的实施例进行详细说明，本发明提供的多光谱摄像机，在使用前，一种方式：先移动外壳，校准目标91通过热成像光路，经过热成像***中的图像采集模块与控制器4，在显示校准模块上热成像显示区域成像，将热成像目标像32与和热成像***对应的校准光标31的中心对准。另一种方式：也可不移动外壳，直接取热成像显示区域中热成像***对应的校准光标的中心对准校准目标91。上述任一方式后， 另一路光路，校准目标通过可见光光路，经过可见光***中的图像采集模块与控制器4，在显示校准模块的可见光显示区域成像。控制器4自动识别可见光显示区域中的可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21的相对位置，当可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21不重合时，控制驱动电机51工作；具体地说，如果可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21只有上下方向偏，通过控制器4控制第一调节件511的驱动电机51工作，驱动电机51上的丝杆顺时针或逆时针转动，带动滑块移动，进而电动万向节53在丝杆52上进行上下运动，第二调节件512和支柱6与安装架8的铰接处的万向节53绕第一轴线71旋转，安装架8将沿着第一轴线71旋转，使可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21上下重合；如果可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21只有左右方向偏，通过控制器4控制第二调节件512的驱动电机51工作，驱动电机51上的丝杆顺时针或逆时针转动，带动滑块移动，进而电动万向节53在丝杆52上进行上下运动，安装架8将沿着第二轴线72旋转，使可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21左右重合；如果可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21既上下又左右偏，通过控制器4控制第一调节件511的驱动电机51工作，驱动电机51上的丝杆顺时针或逆时针转动，带动滑块移动，进而电动万向节53在丝杆上进行上下运动，第一调节件511和支柱6与安装架8的铰接处的万向节53绕第一轴线71旋转使可见光目标像22与和可见光***对应的校准光标21上下轴线重合，再运行第二调节件512的驱动电机51工作，驱动电机51上的丝杆顺时针或逆时针转动，带动滑块移动，进而电动万向节53在丝杆上进行上下运动，安装架8将沿着第二轴线72旋转，实现可见光成像***和红外热成像***3双路光轴同步。

综上，本发明提供的多光谱摄像机，通过设置的安装架8、调节机构和控制器4，可以对安装架8的相对安装面的安装角度进行自动调整，进而可以对一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度自动调整，可以在安装时就 保证不同成像***的光轴的同步性，调节起来较方便。

如图7所示，图7为本发明提供的多光谱摄像机的光轴同步校准方法流程图本发明还提供了一种应用于上述任一项所述的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，包括：

步骤S701：与安装架固定的成像***获取目标像；

步骤S702：当目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制调节机构工作直至目标像的中心与校准光标的中心重合，其中：预先设定的校准光标为预先设定的与安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

本发明提供的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，可以自动调节一成像***的光轴的水平方向角度和垂直方向角度，调节起来较方便。

进一步的，当调节机构包括驱动电机51、丝杠52以及滑块时，光轴同步校准方法还包括：当目标像的中心和与预先设定的校准光标的中心不重合时，控制驱动电机51工作直至目标像的中心与校准光标的中心重合。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种多光谱摄像机，包括：壳体，并排设置的多个成像***，所述多个成像***均位于所述壳体内，所述壳体具有安装所述多个成像***的安装面；其特征在于，还包括：

安装架，用于固定所述多个成像***中的任一成像***；

驱动所述安装架绕第一轴线和/或第二轴线旋转的调节机构，其中：所述第一轴线沿所述多个成像***的排列方向延伸，所述第二轴线与所述第一轴线垂直、且平行于所述安装面；

所述调节机构包括：一端与所述安装架连接、另一端与所述壳体的安装面连接的至少两个调节件，每个调节件通过调节其位于所述安装架和所述安装面之间的长度以驱动所述安装架绕第一轴线和/或第二轴线旋转；至少一个支柱，每个支柱的一端与所述安装面连接、另一端与所述安装架球铰接；

控制器，与所述安装架固定的成像***电连接，用于当与所述安装架固定的成像***采集的目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述调节机构工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合；其中：所述预先设定的校准光标为预先设定的与所述安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

2.如权利要求1所述的多光谱摄像机，其特征在于，每个调节件包括：

与所述安装面连接的驱动电机；

与所述驱动电机的输出轴连接的丝杠；

与所述丝杠螺纹连接的滑块，所述滑块与所述安装架球铰接。

3.如权利要求2所述的多光谱摄像机，其特征在于，所述滑块通过万向节与所述安装架球铰接；和/或每个支柱的另一端通过万向节与所述安装架球铰接。

4.如权利要求2所述的多光谱摄像机，其特征在于，所述调节件的个数为两个，所述支柱的个数为一个，所述支柱与所述安装架的铰接点位于所述第一轴线和所述第二轴线的交线处；

所述两个调节件分别为第一调节件和第二调节件，其中：所述第一调节件与所述安装架的铰接点位于所述第一轴线上，所述第二调节件与所述安装架的铰接点位于所述第二轴线上。

5.如权利要求4所述的多光谱摄像机，其特征在于，所述第一调节件中的驱动电机与所述安装面铰接、且铰接轴线平行于所述第一轴线，所述第二调节件中的驱动电机与所述安装面铰接、且铰接轴线平行于所述第二轴线。

6.如权利要求1所述的多光谱摄像机，其特征在于，所述多个成像***的个数为两个，且所述两个成像***分别为热成像***和可见光***，其中：所述热成像***固定于所述安装面上，所述可见光***固定于所述安装架上；或者，

所述可见光***固定于所述安装面上，所述热成像***固定于所述安装架上。

7.如权利要求1～6任一项所述的多光谱摄像机，其特征在于，还包括：与所述多个成像***电连接的校准显示模块，所述校准显示模块用于显示与每个成像***一一对应的校准光标的位置和每个成像***中的目标像的位置。

8.一种应用于如权利要求1～7任一项所述的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，其特征在于，包括：

与所述安装架固定的成像***获取目标像；

当所述目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述调节机构工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合；其中：所述预先设定的校准光标为预先设定的与所述安装架固定的成像***对应的校准光标，且每个校准光标与对应的成像***的中线光轴重合。

9.如权利要求8所述的多光谱摄像机的光轴同步校准方法，其特征在于，当调节机构包括驱动电机、丝杠以及滑块时，所述光轴同步校准方法还包括：当所述目标像的中心和预先设定的校准光标的中心不重合时，控制所述驱动电机工作直至所述目标像的中心与所述校准光标的中心重合。