本发明专利技术公开了一种低成本主动式近红外夜视系统及其工作方法，系统包括近红外图像处理装置、近红外主动光学系统和近红外图像获取装置；所述的近红外主动光学系统包括中心波长为850nm的LED灯珠、透镜、LED灯珠驱动电路和散热器；所述的近红外图像获取装置由USB可见光相机去除感光面上的可见光滤光片，并在镜头前面加一个中心波长为850nm,带宽为30nm的滤光片构成。本发明专利技术结构简单，可操作性强，可以提高夜间行驶的安全性，具有低成本的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种夜视系统，特别适合于汽车夜间行驶的主动式近红外成像系统及 其工作方法。
技术介绍
据美国国家公路交通安全管理局统计，汽车夜间行驶的时间只占总驾驶时间的 25%，却有50%的重大交通事故发生在夜间。夜间驾驶者的能见度差，汽车灯光的照射范围 和明亮度都有限，因此夜间行车对于驾驶者来说是最危险的。开车时，多数人从发现前方 有人或障碍物，到做出刹车动作的应急反应时间大约为1秒，即汽车在120km/h的速度时已 经跑了 33m，而从120km/h到完全停止的制动距离在50m以上。因此，当驾驶员在120km/h 的速度时，必须看到前方80m以外的视野，至少要给驾驶员3秒的应急处理时间。汽车近光 灯的有效可视距离为30-50m，远光灯的有效可视距离60-80m，故在夜晚行车必须注意力非 常集中，一点都不能分神，否则后果很严重。因此常常采用红外夜视系统，提高驾驶的安全 性。 物体距离驾驶者100m以上时需要借助红外技术、微光技术等来增强驾驶者的可 视距离。按照成像原理，红外夜视系统分为被动红外夜视系统和主动红外夜视系统。被动 红外夜视系统利用热成像相机接受人、动物等发热物体发出的不同的红外辐射(远红外线） 影射不同的图像，进行放大和处理后输出到显示装置上。行人等发热物体在图像中特别突 出，图像对比度高，但是详细的道路信息，如车道标线和边界，由于是无生命的冷目标而 探测不到。此外，由于汽车前挡风玻璃不能传输长波的远红外线，相机必须安装在车外，需 要经常清洁，并且当汽车前端碰撞时易受损伤。主动红外夜视系统采用红外光源发出的近 红外线主动照射目标，红外C⑶或CMOS探测器接受目标反射的红外光线，通过处理器处理 后输出到显示装置上，成像清晰、自然，能显示道路的详细信息(如行人、车辆、车道标志线、 交通信号、道路上散落的物体等)，即使不发热的物体也能清晰可见。 基于LED近红外光源照明系统的主动式夜视仪在夜晚行车时，无论路上光线明 暗，都可以把100-200m的人或障碍物，经过图像处理器处理后，将人或者障碍物的轮廓提 取出来，显示在显示器并对驾驶者进行警示，可以让驾驶员提前3秒发现人或障碍物，为夜 晚行车的安全性提高100%以上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主动式近红外夜视系统及其工作方法，对汽车前150 米处的人或者障碍物成像，经过平板电脑处理，对人或者其他障碍物的轮廓进行提取，在显 示屏上显示并对驾驶者进行警告提醒，提高驾驶者夜间驾驶的安全性，具体技术方案如下。 -种低成本主动式近红外夜视系统，包括近红外图像处理装置，其还包括近红外 主动光学系统和近红外图像获取装置；所述的近红外主动光学系统包括中心波长为850nm 的LED灯珠、透镜、LED灯珠驱动电路和散热器；所述的近红外图像获取装置由USB可见光 相机去除感光面上的可见光滤光片，并在镜头前面加一个中心波长为850nm,带宽为30nm 的滤光片构成。 优选的，所述近红外图像处理装置为7寸平板电脑，包含ARM处理器、图像获取与 处理算法及液晶显示屏。 所述的一种低成本主动式近红外夜视系统的工作方法：首先平板电脑从相机采取 的图像中读入一帧图像，利用梯度最小正则化方法来去除图像的噪声，然后将去噪后的图 像进行多尺度分解，对各个尺度的图像进行显著性特征提取，提取出各个尺寸上的感兴趣 的移动或者固定障碍物体轮廓，分别对目标兴趣物体与背景给予不同的权重系数，突出目 标兴趣物体与背景之间的对比差异，然后给予不同尺度上的图像不同的权重系数，得到各 个尺度上的权重图，将不同尺度上的权重图合成，得到经过增强处理后的近红外图像，并显 示于液晶显示器上。 本专利技术中的光源为LED光源，中心波长为850nm。光源透镜采用小角度出射透镜， 保证红外光源集中在车前150米处3个车道宽度范围内。LED灯珠置于铝基板或者陶瓷基 板上，散热铝片置于铝基板或者陶瓷基板下方。 本专利技术中的红外相机采用普通的USB接口 C⑶或者CMOS可见光相机改造而成。将 普通可见光CCD或者CMOS光敏感面上中的可见光滤光片去除，在相机镜头前叠加通过中心 波长为850nm，带宽30nm的滤光片，只让850nm的近红外光通过镜头到达C⑶或者CMOS相 机敏感器，去除可见光及长波红外光的影响。 本专利技术中的图像处理器为7寸平板电脑，操作系统为Android 4. 1系统。USB相机 连接平板电脑，再由图像处理算法获取相机拍摄的近红外图像，智能提取人或者障碍物轮 廓，对近红外图像进行增强，在平板电脑上的液晶显示器上给予警告显示并发出声音提醒。 本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1)采用LED近红外光源作为主动发射光 源，寿命长，单色性好，节能减排；（2)成本低。采用普通的可见光波段CCD或者CMOS相机外 加近红外滤光片改造成近红外相机获取数字图像信号，保证成像质量的同时，降低了成本， 采用7寸平板电脑作为处理器，同样具有成本低的特点，全套系统成本能够控制在千元人 民币以内；（3)智能化。利用平板电脑上的图像处理算法对获取的红外图像进行增强处理， 智能提取障碍物的轮廓并且给予警告提示，而以往的技术，只是利用VGA相机，单纯地获取 图像在液晶显示器上显示，而没有采取智能化的提醒处理。 【附图说明】 图1为近红外夜视系统结构图； 图2为近红外图像增强处理流程图。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的具体实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于 此。以下为优选的一个具体实例，若有未特别说明的部件或者算法，均是本领域技术人员可 以参照现有技术实现的。 如图1，一种低成本主动式近红外夜视系统，包括近红外图像处理装置、近红外主 动光学系统和近红外图像获取装置，近红外主动光学系统的LED光源33,采用Osram公司的 LED灯珠 SH1-4235,单颗功率为3瓦，中心波长为850nm ;透镜采用Osram公司的OS SQUARE REAL SPOT，半峰宽角度为3度。为了保证足够的亮度，采用6颗灯珠，光源功率共18瓦。 6颗LED灯珠置于铝基板或者陶瓷基板上，散热器即散热铝片置于铝基板或者陶瓷基板下 方。LED驱动电路22可置于散热铝片下方，或者独立出来，输入电源接汽车内的点烟器接口 11，点烟器接口的输入电压为+12V。 近红外图像获取装置44采用普通的USB接口 C⑶或者CMOS相机改造而成，将普 通C⑶或者CMOS光敏感面上的可见光滤光片去除，相机镜头焦距为75mm，光圈F值为1. 4， 在相机镜头前叠加中心波长为850nm,带宽30nm的滤光片，只让850nm的近红外光通过镜 头到达(XD敏感器，去除可见光及长波红外光的影响。红外相机通过USB线连接平板电脑， 由平板电脑供电，供电电压为+5V。 近红外图像处理装置55采用7寸平板电脑，操作系统为Android 4. 1系统。由汽 车点烟器提供的12V电压经过电压转换装置66转换成5V，给平板电脑供电。红外相机通 过USB线连接平板电脑，由图像处理算法，获取相机拍摄的近红外图像，提取红外图像中的 人或者障碍物轮廓，对近红外图像进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低成本主动式近红外夜视系统，包括近红外图像处理装置，其特征在于还包括近红外主动光学系统和近红外图像获取装置；所述的近红外主动光学系统包括中心波长为850nm的LED灯珠、透镜、LED灯珠驱动电路和散热器；所述的近红外图像获取装置由USB可见光相机去除感光面上的可见光滤光片，并在镜头前面加一个中心波长为850nm,带宽为30nm的滤光片构成。
【技术特征摘要】
1. 一种低成本主动式近红外夜视系统，包括近红外图像处理装置，其特征在于还包括 近红外主动光学系统和近红外图像获取装置；所述的近红外主动光学系统包括中心波长为 850nm的LED灯珠、透镜、LED灯珠驱动电路和散热器；所述的近红外图像获取装置由USB可 见光相机去除感光面上的可见光滤光片，并在镜头前面加一个中心波长为850nm，带宽为 30nm的滤光片构成。2. 如权利要求1所述的一种低成本主动式近红外夜视系统，其特征在于，所述近红外 图像处理装置为7寸平板电脑，包含ARM处理器、图像获取与液晶显示屏。3. 用...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，王洪，单译琳，张智敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。