CN106254796A - 一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置及方法 - Google Patents

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宋大林
许秉时
赵菲
赵一菲
蒋明
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Abstract

本发明公开了一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置及方法，装置包括镜头***、双通道光路***和图像处理***；所述双通道光路***包括分光镜、红外光电摄像管、可见光探测器，所述图像处理***包括显示装置、图像处理器和控制器，所述图像处理器和显示装置均电性连接于所述控制器；所述红外光电摄像管和可见光探测器电性连接于所述控制器。本发明采用分波段双通道探测，不可见红外光斑与可见光场景成像同时显示，成像效果好、准确度和可靠度高，且响应快，避免繁复的信号处理及控制电路，适于在医疗、安全、勘测等领域推广。

Description

一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置及方法
技术领域
本发明涉及成像技术领域，具体涉及一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置及方法。
背景技术
成像技术在生物医学、安防检查、军事、工业检测等各个领域已经广泛应用，但是在目前的成像***中，一般只采用单一的探测器，性能单一，且有可能存在盲区，无法得到全部综合的信息，在可靠性和精确性上有所欠缺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置及方法，采用分波段双通道光路***进行图像信息采集，不但能够实现更高的可靠性和准确性，且避免了对单一探测器性能的严苛要求，结构简单、编程方便、开发周期短、兼容性好。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，包括镜头***、双通道光路***和图像处理***；所述双通道光路***包括分光镜、红外光电摄像管和可见光探测器；所述分光镜设于所述镜头***的后方，与光轴方向成一定夹角；所述红外光电摄像管设于分光镜的红外透光方向；所述可见光探测器置于分光镜反射光方向；所述图像处理***包括显示装置、图像处理器和控制器，所述图像处理器和显示装置均电性连接于所述控制器；所述红外光电摄像管和可见光探测器电性连接于所述控制器。
进一步地，所述双通道光路***还包括有滤光片，其设于分光镜与红外光电摄像管之间。
进一步地，所述分光镜为长波通二向色镜，其对中心波长1550nm的红外波段平均透过率大于90％、对可见光波段反射率大于90％。
进一步地，所述红外光电摄像管为光谱响应范围从可见光区至1.9μm，灵敏度<1μW/cm2@1.3-1.7μm的电子束扫描探测器。
进一步地，所述镜头***为靶面1英寸的大口径镜头，焦距为15mm。
进一步地，所述可见光探测器为靶面1英寸的CMOS相机。
进一步地，所述分光镜和光轴成45°夹角。
利用上述基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置进行探测成像的方法，包括如下步骤：
S1将镜头***对准待成像的场景，光信号通过镜头***，在分光镜处发生透射及反射；
S2光信号中的红外光信号透过分光镜及滤光片到达红外光电摄像管，形成扫描电子束图像，可见光在分光镜处发生反射到达可见光探测器，形成半导体阵列成像图像；
S3控制器分别控制所述红外光电摄像管和可见光探测器将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到控制器，控制器又将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到图像处理器中，图像处理器在控制器的调配下，通过同步、预处理、阈值设定、比对、融合、降噪的步骤完成电子束图像和半导体阵列成像图像的融合，然后经过控制器输出至显示装置上进行显示。
本发明的有益效果在于：
1、采用分波段双通道探测，不可见红外光斑与可见光场景成像同时显示，成像效果好、准确度和可靠度高，且响应快，避免繁复的信号处理及控制电路，适于在医疗、安全、勘测等领域推广。
2、采用红外光电摄像管作为短波红外弱光探测器，对1.1μm-1.9μm波段的微弱红外光具有高探测灵敏度。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明装置的结构示意图；
图3为利用本发明装置进行成像得到的显示图示例。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
如图1-2所示，一种基于红外光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，包括镜头***101、双通道光路***和图像处理***；所述双通道光路***包括分光镜201、红外光电摄像管202、可见光探测器203和滤光片204；所述分光镜201设于所述镜头***101的后方，与光轴方向成一定夹角；所述红外光电摄像管202设于分光镜201的红外透光方向；滤光片204设于分光镜201与红外光电摄像管202之间；所述可见光探测器203置于分光镜201反射光方向；所述图像处理***包括显示装置303、图像处理器301和控制器302，所述图像处理器301和显示装置303均电性连接于所述控制器302；所述红外光电摄像管202和可见光探测器203电性连接于所述控制器302。
进一步地，所述分光镜为长波通二向色镜，其对中心波长1550nm的红外波段平均透过率大于90％、对可见光波段反射率大于90％。
进一步地，所述红外光电摄像管为光谱响应范围从可见光区至1.9μm，灵敏度<1μW/cm2@1.3-1.7μm的电子束扫描探测器。
进一步地，所述镜头***为靶面1英寸的大口径镜头，焦距为15mm。
进一步地，所述可见光探测器为靶面1英寸的CMOS相机。
进一步地，所述分光镜和光轴成45°夹角。
进一步地，所述图像处理器为X5Z8300，采用IMAQ VISION编写了图像融合算法；
利用上述基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置进行探测成像的方法，包括如下步骤：
S1将镜头***对准待成像的场景，光信号通过镜头***，在分光镜处发生透射及反射；
S2光信号中的红外光信号透过分光镜及滤光片到达红外光电摄像管，形成扫描电子束图像，可见光在分光镜处发生反射到达可见光探测器，形成半导体阵列成像图像；
S3控制器分别控制所述红外光电摄像管和可见光探测器将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到控制器，控制器又将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到图像处理器中，图像处理器在控制器的调配下，通过同步、预处理、阈值设定、比对、融合、降噪的步骤完成电子束图像和半导体阵列成像图像的融合，然后经过控制器输出至显示装置上进行显示。
图3所示为采用所述基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置进行探测成像的实例示意图。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，包括镜头***、双通道光路***和图像处理***；所述双通道光路***包括分光镜、红外光电摄像管和可见光探测器；所述分光镜设于所述镜头***的后方，与光轴方向成一定夹角；所述红外光电摄像管设于分光镜的红外透光方向；所述可见光探测器置于分光镜反射光方向；所述图像处理***包括显示装置、图像处理器和控制器，所述图像处理器和显示装置均电性连接于所述控制器；所述红外光电摄像管和可见光探测器电性连接于所述控制器。
2.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述双通道光路***还包括有滤光片，其设于分光镜与红外光电摄像管之间。
3.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述分光镜为长波通二向色镜，其对中心波长1550nm的红外波段平均透过率大于90％、对可见光波段反射率大于90％。
4.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述红外光电摄像管为光谱响应范围从可见光区至1.9μm，灵敏度<1μW/cm2@1.3-1.7μm的电子束扫描探测器。
5.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述镜头***为靶面1英寸的大口径镜头，焦距为15mm。
6.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述可见光探测器为靶面1英寸的CMOS相机。
7.根据权利要求1所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置，其特征在于，所述分光镜和光轴成45°夹角。
8.利用上述任一权利要求所述的基于光电摄像管的红外激光光斑探测成像装置进行探测成像的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将镜头***对准待成像的场景，光信号通过镜头***，在分光镜处发生透射及反射；
S2光信号中的红外光信号透过分光镜及滤光片到达红外光电摄像管，形成扫描电子束图像，可见光在分光镜处发生反射到达可见光探测器，形成半导体阵列成像图像；
S3控制器分别控制所述红外光电摄像管和可见光探测器将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到控制器，控制器又将电子束图像和半导体阵列成像图像传输到图像处理器中，图像处理器在控制器的调配下，通过同步、预处理、阈值设定、比对、融合、降噪的步骤完成电子束图像和半导体阵列成像图像的融合，然后经过控制器输出至显示装置上进行显示。
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