红外观测辐照度自动量化调光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种红外观测辐照度自动量化调光装置及方法，属于光学测量领域。本发明专利技术解决了红外目标观测辐照度测量动态范围小及测量因图像亮度饱和而无法有效进行的问题，提供了一种自动量化调光装置及方法，其技术方案可概括为：所述装置包括用于将调光量、灰度、观测辐照度相互转化的调光量化模块，用于灰度产生伺服控制信号的调光控制模块，用于通过伺服电机驱动变密度盘调节光通量的调光执行模块，用于控制测量信息同步并记录的同步记录模块。所述方法包括：采集标准图像和轴角编码器值，获得调光量化关系；分析观测灰度用于调光控制，产生伺服控制信号；接收伺服控制信号，驱动变密度盘调节光通量；同步记录调光量和图像，分析记录观测辐照度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种红外观测辐照度自动量化调光装置及方法，属于光学测量

技术介绍
随着红外光学技术的发展，利用红外传感器探测目标特性、进行状态分析与事件识别，在信息感知、机器视觉、自动控制等领域发挥的作用越来越突出。红外观测辐照度作为红外探测获取的信息，是对红外图像赋予更具本质物理意义的表征量，既可以作为观测量直接分析和识别目标，也可以与传输路径共同分析获取目标红外特性这一基本属性。但是一般的红外探测系统无法获取观测辐照度或仅适用于较小动态范围场景，无法满足红外信息探测获取日益迫切的需求。在红外探测系统的日常应用中，一般以获取红外图像为主，通过图像信息实现运动观测、夜晚监测、异常警示等功能，如需获取观测辐照度，则通过观测距离、曝光时间等条件控制，使观测数据恰好处于图像灰度的有效范围。这种观测由于限定因素多、动态范围小，效果往往不理想。实际中，红外探测系统的应用场景和观测对象往往千差万别，而应用的时机也不是固化模式，若获取观测辐照度不能实现于各类红外探测系统，获得的红外信息则仅停留于图像或者信息不全面，导致无法获得更丰富、更本质的属性内容。红外探测系统一般由光路、探测器和其他部件(显示、存储、控制等)组成，光路用于获取视场内景物的红外波段光信号，探测器用于光信号转换为可显示和记录的信号如电平信号或图像灰度信号。随着红外探测器的发展，目前应用中越来越多地采用红外焦平面探测器，以获取观测景物的二维红外图像，其图像灰度往往与景物在相应红外波段的信号强弱相关。对于红外图像灰度的标定，常采用相对标准的合作目标或合作场地，黑体由于发射率近于1可作为理想选择。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是解决红外探测系统获取目标观测辐照度时因动态范围小和图像亮度饱和而无法进行有效测量的问题，提供一种红外观测辐照度自动量化调光装置及方法。本专利技术解决上述问题采用的技术方案：红外观测辐照度自动量化调光装置包括调调光执行模块1、调光控制模块2、同步记录模块3、光量化模块4、红外探测系统10，调光量化模块4分别与调光控制模块2、同步记录模块3相连，调光执行模块1、调光控制模块2、同步记录模块3依次相连；调光执行模块1包括伺服电机6、调光传动单元7、第一变密度盘8、第二变密度盘9，伺服电机6与调光传动单元7相连后两侧分别与第一变密度盘8、第二变密度盘9相连接，通过伺服电机6接收调光控制模块2产生的伺服控制信号，在该信号驱动下进行运转，通过调光传动单元，将伺服电机6运转产生的驱动力传送至第一变密度盘8、第二变密度盘9，第一变密度盘8、第二变密度盘9嵌入在光路中，通过第一变密度盘8、第二变密度盘9对通过光路的光通量进行调节，调节时以调光传动单元驱动第一变密度盘8、第二变密度盘9转动实现；调光控制模块2包括灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元，灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元依此连接，通过灰度设置单元，设置调光控制时的基准灰度，该基准灰度取值处于红外探测器的有效动态范围内且高于背景灰度，根据目标亮度或温度的大小设置基准灰度取值的大小将有利于观测实施，通过灰度分析单元，统计分析观测图像，获取所观测图像的图像灰度，通过伺服控制单元，比较图像灰度与基准灰度之间的差异，并根据该差异产生伺服控制信号；同步记录模块3包括轴角编码器、同步控制单元、图像存储器，轴角编码器、同步控制单元、图像存储器依此连接，通过轴角编码器记录变密度盘的转动位置，将变密度盘的调光量体现于轴角编码器值，通过同步控制单元，对轴角编码器、图像存储器的测量信息进行同步记录控制，所述图像存储器与探测器连接，通过图像存储器，记录视场中红外目标的观测图像，将红外观测辐照度体现于图像灰度值，通过查询索引单元将轴角编码器、灰度值对应的观测辐照度作为目标的红外观测辐照度；调光量化模块4包括程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元，程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元依此连接，通过程控数采单元，对黑体进行观测，分别调节黑体温度和变密度盘位置，采集黑体观测标准图像的图像灰度值和轴角编码器值获得调光量化对应值，通过调光参数单元，记录调光量化对应值，该调光量化对应值为轴角编码器数值、黑体灰度、黑体温度、黑体观测辐照度之间的对应关系参数，通过查询索引单元，建立轴角编码器索引和图像灰度索引，并通过查询上述两索引获得对应的目标观测辐照度；红外探测系统10包括探测器5、光路，光路分别通过第一变密度盘8、第二变密度盘9和探测器5，探测器5与同步记录模块3中的图像存储器相连。红外辐照度自动量化调光装置的调光方法步骤如下：步骤一：通过程控数采单元，对黑体进行观测，分别调节黑体温度和变密度盘位置，采集黑体观测标准图像的图像灰度值和轴角编码器值获得调光量化对应值，通过调光参数单元，记录调光量化对应值，该调光量化对应值为轴角编码器数值、黑体灰度、黑体温度、黑体观测辐照度之间的对应关系参数，通过查询索引单元，建立轴角编码器索引和图像灰度索引，并通过查询上述两索引获得对应的目标观测辐照度；步骤二：通过灰度设置单元，设置调光控制时的基准灰度，该基准灰度取值处于红外探测器的有效动态范围内且高于背景灰度，根据目标亮度或温度的大小设置基准灰度取值的大小将有利于观测实施，通过灰度分析单元，统计分析观测图像，获取所观测图像的图像灰度，通过伺服控制单元，比较图像灰度与基准灰度之间的差异，并根据该差异产生伺服控制信号；步骤三：通过伺服电机6，接收调光控制模块产生的伺服控制信号，在该信号驱动下进行运转，通过调光传动单元，将伺服电机运转产生的驱动力传送至第一变密度盘8、第二变密度盘9，第一变密度盘8、第二变密度盘9嵌入在光路中，通过第一变密度盘8、第二变密度盘9对通过光路的光通量进行调节，调节时以调光传动单元驱动第一变密度盘8、第二变密度盘9转动实现；步骤四：通过轴角编码器记录第一变密度盘8、第二变密度盘9的转动位置，将第一变密度盘8、第二变密度盘9的调光量体现于轴角编码器值，通过同步控制单元，对轴角编码器、图像存储器的测量信息进行同步记录控制，所述图像存储器与探测器连接，通过图像存储器，记录视场中红外目标的观测图像，将红外观测辐照度体现于图像灰度值，通过查询索引单元将轴角编码器、灰度值对应的观测辐照度作为目标的红外观测辐照度本专利技术的有益效果：实现红外探测系统调光的定量化与自动化，利用自动量化调光装置及方法获取高动态范围的红外观测辐照度，有效克服测量动态范围小及因图像亮度饱和无法进行测量等问题，既保证了红外探测系统有效获取红外观测辐照度，又提高了红外图像成像效果。附图说明图1红外观测辐照度自动量化调光装置结构简图图中：1.调光执行模块，2.调光控制模块，3.调光量化模块，4.同步记录模块，5.探测器，6.伺服电机，7.调光传动单元，8.第一变密度盘，9.第二变密度盘。图2红外观测辐照度自动量化调光装置组成结构图图中：1.调光执行模块，2.调光控制模块，3.调光量化模块，4.同步记录模块，10.红外探测系统。图3红外观测辐照度自动量化调光装置调光方法流程图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。红外观测辐照度自动量化调光装置及方法，用于获取目标的红外观测辐照度，装置结构可参见附图1，组成结构如附图2，方法流程如附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外观测辐照度自动量化调光装置，其特征在于调光装置包括调调光执行模块(1)、调光控制模块(2)、同步记录模块(3)、光量化模块(4)、红外探测系统(10)，调光量化模块(4)分别与调光控制模块(2)、同步记录模块(3)相连，调光执行模块(1)、调光控制模块(2)、同步记录模块(3)依次相连；调光执行模块(1)包括伺服电机(6)、调光传动单元(7)、第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)，伺服电机(6)与调光传动单元(7)相连后两侧分别与第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)相连接，通过伺服电机(6)接收调光控制模块(2)产生的伺服控制信号，在该信号驱动下进行运转，通过调光传动单元，将伺服电机(6)运转产生的驱动力传送至第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)，第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)嵌入在光路中，通过第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)对通过光路的光通量进行调节，调节时以调光传动单元驱动第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)转动实现；调光控制模块(2)包括灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元，灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元依此连接，通过灰度设置单元，设置调光控制时的基准灰度，该基准灰度取值处于红外探测器的有效动态范围内且高于背景灰度，根据目标亮度或温度的大小设置基准灰度取值的大小将有利于观测实施，通过灰度分析单元，统计分析观测图像，获取所观测图像的图像灰度，通过伺服控制单元，比较图像灰度与基准灰度之间的差异，并根据该差异产生伺服控制信号；同步记录模块(3)包括轴角编码器、同步控制单元、图像存储器，轴角编码器、同步控制单元、图像存储器依此连接，通过轴角编码器记录变密度盘的转动位置，将变密度盘的调光量体现于轴角编码器值，通过同步控制单元，对轴角编码器、图像存储器的测量信息进行同步记录控制，所述图像存储器与探测器连接，通过图像存储器，记录视场中红外目标的观测图像，将红外观测辐照度体现于图像灰度值，通过查询索引单元将轴角编码器、灰度值对应的观测辐照度作为目标的红外观测辐照度；调光量化模块(4)包括程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元，程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元依此连接，通过程控数采单元，对黑体进行观测，分别调节黑体温度和变密度盘位置，采集黑体观测标准图像的图像灰度值和轴角编码器值获得调光量化对应值，通过调光参数单元，记录调光量化对应值，该调光量化对应值为轴角编码器数值、黑体灰度、黑体温度、黑体观测辐照度之间的对应关系参数，通过查询索引单元，建立轴角编码器索引和图像灰度索引，并通过查询上述两索引获得对应的目标观测辐照度；红外探测系统(10)包括探测器(5)、光路，光路分别通过第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)和探测器(5)，探测器(5)与同步记录模块(3)中的图像存储器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种红外观测辐照度自动量化调光装置，其特征在于调光装置包括调调光执行模块(1)、调光控制模块(2)、同步记录模块(3)、光量化模块(4)、红外探测系统(10)，调光量化模块(4)分别与调光控制模块(2)、同步记录模块(3)相连，调光执行模块(1)、调光控制模块(2)、同步记录模块(3)依次相连；调光执行模块(1)包括伺服电机(6)、调光传动单元(7)、第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)，伺服电机(6)与调光传动单元(7)相连后两侧分别与第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)相连接，通过伺服电机(6)接收调光控制模块(2)产生的伺服控制信号，在该信号驱动下进行运转，通过调光传动单元，将伺服电机(6)运转产生的驱动力传送至第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)，第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)嵌入在光路中，通过第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)对通过光路的光通量进行调节，调节时以调光传动单元驱动第一变密度盘(8)、第二变密度盘(9)转动实现；调光控制模块(2)包括灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元，灰度设置单元、灰度分析单元、伺服控制单元依此连接，通过灰度设置单元，设置调光控制时的基准灰度，该基准灰度取值处于红外探测器的有效动态范围内且高于背景灰度，根据目标亮度或温度的大小设置基准灰度取值的大小将有利于观测实施，通过灰度分析单元，统计分析观测图像，获取所观测图像的图像灰度，通过伺服控制单元，比较图像灰度与基准灰度之间的差异，并根据该差异产生伺服控制信号；同步记录模块(3)包括轴角编码器、同步控制单元、图像存储器，轴角编码器、同步控制单元、图像存储器依此连接，通过轴角编码器记录变密度盘的转动位置，将变密度盘的调光量体现于轴角编码器值，通过同步控制单元，对轴角编码器、图像存储器的测量信息进行同步记录控制，所述图像存储器与探测器连接，通过图像存储器，记录视场中红外目标的观测图像，将红外观测辐照度体现于图像灰度值，通过查询索引单元将轴角编码器、灰度值对应的观测辐照度作为目标的红外观测辐照度；调光量化模块(4)包括程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元，程控数采单元、调光参数单元、查询索引单元依此连接，通过程控数采单元，对黑体进行观测，分别调节黑体温度和变密度盘位置，采集黑体观测标准图像的图像灰度值和轴角编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，吴海英，孙春莹，唐自力，王文涛，胡秋平，岳鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八七零部队，
类型：发明
国别省市：陕西;61