一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统技术方案

一种可见光与红外多维度变焦偏振成像探测的公安案件现场物证快速搜寻系统，属于多谱段多维度偏振成像探测技术领域，为解决现有技术存在的问题，该系统包括光学探测子系统、伺服子系统、电子学子系统及电源子系统，光学探测子系统固定连接在伺服子系统上，光学探测子系统与电子学子系统电连接，电子学子系统接收到光学探测子系统的图像信息并进行处理，然后将驱动信号传输给光学探测子系统与伺服子系统，电源子系统分别对光学探测子系统、伺服子系统和电子学子系统连接进行供电；该系统采用可见光偏振与红外偏振成像多维度探测技术，通过搭载在无人机平台上可实现对复杂环境特定区域的实时探测，能够实现对隐藏、伪装、隐身、暗弱目标的迅速探测。

A Visible and Infrared Multidimensional Zoom Polarization Imaging Material Evidence Search System

A fast searching system for physical evidence in public security case scene based on visible and infrared multi-dimensional zoom polarization imaging detection belongs to the field of multi-spectral multi-dimensional polarization imaging detection technology. To solve the existing technical problems, the system includes optical detection subsystem, servo subsystem, electronics subsystem and power subsystem. The optical detection subsystem is fixed on the servo subsystem. The optical detection subsystem is electrically connected with the electronics subsystem. The electronics subsystem receives the image information of the optical detection subsystem and processes it. Then the driving signal is transmitted to the optical detection subsystem and the servo subsystem. The power supply subsystem connects the optical detection subsystem, the servo subsystem and the electronics subsystem respectively, and the visible light polarization is used in the system. With the multi-dimensional detection technology of infrared polarization imaging, real-time detection of specific areas in complex environment can be realized on the UAV platform, and fast detection of hidden, camouflaged, stealthy and dim targets can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统
本专利技术属于多谱段多维度偏振成像探测
，涉及到一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统。
技术介绍
在现代案件侦破过程中，现场物证搜寻与提取，是现场勘察的重要内容，也是进行物证检验的基础。在许多案件侦破中，切实做好这项工作，对我们正确分析判断案情、确定侦查范围、获取案件证据、排查嫌疑对象、认定案件事实等，均具有非常重要的意义。但是对于案件现场往往环境条件复杂，特别是爆炸案件，具有范围大、地形烟尘多等复杂环境的特点，目前使用无人机对现场进行物证搜寻，可以大幅度提升搜寻效率、节省人力，已经成为主要手段之一。但现有的搜寻系统采用的是传统强度成像，图像对比度很低，易受林地、雾霾和复杂地形等环境条件影响，难以对目标进行精准识别，无法满足案事件现场物证搜寻目标小、品种多、环境复杂的特殊需求。偏振作为光横波性质的外在表现，其偏振信息不仅包含目标的光强信息，同时包含目标材料、粗糙度、几何特征等物理特性。因此在复杂背景中，偏振探测具有提高对比度，凸显目标等优势。另外，在烟尘雾霾环境中，偏振光穿透能力优于自然光，可有效增加烟尘雾霾中成像作用距离，提高成像质量，对在烟尘中的爆炸现场探测十分有利。目前已有的偏振成像探测系统，多为分时、分振幅型结构，其基本依靠旋转偏振片、液晶相位延时器或者分孔径光学系统等方式来实现，普遍具有实时探测体积大，体积小则不能实时探测的问题。因此均不适合于轻小型无人机载探测。分焦平面探测器的研发，其每2×2单元组成一个超像素单元，并分别对应0°，45°，90°和135°透偏振方向,可同时获取四个对应偏振方向的强度信息，具有实时成像、高透过率、高消光比以及宽光谱等特点，可以很好的解决上述问题。目前，4DTechnology公司已研制出的像素化偏振相机PolarCam,像素可达380万，帧频高达164fps透过率80％，消光比50：1，已成功运用于航空遥感、天文观测等领域。但目前对于轻小型的无人机载探测成像系统，其大多仍为强度成像，其代表产品如：2016年，大疆推出首款变焦云台相机禅思Z3,焦距22-77mm，F2.8-F5.2，视场92°-35°；2018年，法国Parrot公司发布的新款无人机ANAFI，焦距35mm，F/2.4，视场84°等。这些无人机载成像系统虽然性能优越，但仍为强度成像系统、且其F值偏大，并不适合于偏振成像，相关偏振成像系统的研究也甚少。因此，研制适用于偏振成像的轻小型偏振成像系统，对于无人机载物证探测，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，通过光机结构设计，将可见光偏振与红外变焦偏振成像探测、机械控制、图像处理与信息传输于集一体，能够搭载于轻小型无人机上，实现对复杂条件下公安案件现场物证的快速搜寻。本专利技术解决技术问题的方案是：一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，其特征是，该系统包括光学探测子系统、伺服子系统、电子学子系统及电源子系统，光学探测子系统固定连接在伺服子系统上，光学探测子系统与电子学子系统电连接，电子学子系统接收到光学探测子系统的图像信息并进行处理，然后将驱动信号传输给光学探测子系统与伺服子系统，电源子系统分别对光学探测子系统、伺服子系统和电子学子系统连接进行供电。所述光学探测子系统包括激光测距单元、可见光偏振成像单元和红外偏振成像单元，其中可见光偏振成像单元和红外偏振成像单元的光轴平行设置；激光测距单元设置在红外偏振成像单元另一侧，用来测量距离信息；所述伺服子系统由横滚电机与俯仰电机组成，横滚电机进行水平方向的扫描，俯仰电机进行垂直方向的扫描；所述电子学子系统包括伺服控制模块、无线信号收发模块和中央处理模块，其中伺服控制模块与无线信号收发模块分别和中央处理模块相连接；所述中央处理模块分别与激光测距单元连接；所述伺服控制模块与所述横滚电机和俯仰电机相连接。所述可见光偏振成像单元，其从下到上包括：可见光变焦物镜、第一微偏振探测器和可见光图像存储卡，其中，可见光变焦物镜与第一微偏振片探测器同轴设置，其还包括第一变焦电机；光线由可见光变焦物镜汇聚入射到第一微偏振片探测器的焦平面，第一微偏振片探测器将光信号转换成电信号传输给可见光图像存储卡，完成对图像信号的采集，第一变焦电机对可见光变焦物镜进行变焦控制；所述中央处理模块分别与可见光图像存储卡和第一变焦电机连接。所述红外偏振成像单元，其从下到上包括：红外变焦物镜、第二微偏振片探测器和红外图像存储卡，其中红外变焦物镜与第二微偏振片探测器同轴设置，其还包括第二变焦电机；光线由红外变焦物镜汇聚入射到第二微偏振片探测器的焦平面，第二微偏振片探测器将光信号转换成电信号传输给红外图像存储卡，完成对图像信号的采集，第二变焦电机对红外变焦物镜进行变焦控制；所述中央处理模块分别与红外图像存储卡和第二变焦电机相连接。所述可见光变焦物镜从物方到像方依次放置第一单透镜、第二单透镜、第一双胶合透镜、非球面透镜、第二双胶合透镜、像面，所述第一双胶合透镜为变倍组，所述非球面透镜为双面玻璃非球面透镜。所述红外变焦物镜从物方到像方依次同轴设置第一非球面透镜、第一单透镜、第二非球面透镜、第二单透镜、第三单透镜、红外滤光片，像面，所述第一单透镜为变倍组，所述第一非球面透镜与第二非球面透镜为单面玻璃非球面透镜。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用可见光偏振与红外偏振成像多维度探测技术，在雾霾、烟尘中，其探测距离更长，对光强度探测的图像与偏振探测的图像进行融合处理，其成像清晰度更高，能够实现对隐藏、伪装、隐身、暗弱目标的迅速探测，并获取目标的尺寸、位置和类型等信息，图像对比度提高40％。本专利技术采用多维度偏振强度半经验和小波融合图像算法，使图像对比度提升，探测识别概率提高。本专利技术采用无线信号收发模块，将探测到的可见光偏振图像与红外热成像多维度图像快速传输出去，可提高搜索效率。此外本系统采用了微偏振片探测器，其高透过率、高消光比、高实时性、高可靠、高时间分辨率、低功耗的特点，很大程度的简化系统结构并的提升的系统的探测效率，重量小于5公斤，通过搭载在无人机平台上可实现对复杂环境条件下，特定区域的实时探测，并将信息准确传输到地面控制站。附图说明图1本专利技术一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统组成图。图2本专利技术所述可见光变焦物镜结构图，图a为可见光变焦物镜11长焦时结构，图b为可见光变焦物镜11短焦时结构。图3本专利技术所述可见光变焦物镜成像质量MTF图，图a为可见光变焦物镜11长焦结构MTF图，图b为可见光变焦物镜11短焦结构MTF图。图4本专利技术所述红外变焦物镜结构图，图a为红外变焦物镜16长焦时结构，图b为红外变焦物镜16短焦时结构。图5本专利技术所述红外变焦物镜成像质量MTF图，图a为红外变焦物镜16长焦结构MTF图，图b为红外变焦物镜16短焦结构MTF图。其中，1、光学探测子系统，9、激光测距单元，10、可见光偏振成像单元，11、可见光变焦物镜，12、第一微偏振探测器，13、可见光图像存储卡，14、第一变焦电机，15、红外偏振成像单元，16、红外变焦物镜，17、第二微偏振探测器，18、红外图像存储卡，19、第二变焦电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，其特征是，该系统包括光学探测子系统(1)、伺服子系统(2)、电子学子系统(3)及电源子系统(4)，光学探测子系统(1)固定连接在伺服子系统(2)上，光学探测子系统(1)与电子学子系统(3)电连接，电子学子系统(3)接收到光学探测子系统(1)的图像信息并进行处理，然后将驱动信号传输给光学探测子系统(1)与伺服子系统(2)，电源子系统(4)分别对光学探测子系统(1)、伺服子系统(2)和电子学子系统(3)连接进行供电。

【技术特征摘要】
1.一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，其特征是，该系统包括光学探测子系统(1)、伺服子系统(2)、电子学子系统(3)及电源子系统(4)，光学探测子系统(1)固定连接在伺服子系统(2)上，光学探测子系统(1)与电子学子系统(3)电连接，电子学子系统(3)接收到光学探测子系统(1)的图像信息并进行处理，然后将驱动信号传输给光学探测子系统(1)与伺服子系统(2)，电源子系统(4)分别对光学探测子系统(1)、伺服子系统(2)和电子学子系统(3)连接进行供电。2.根据权利要求1所述的一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，其特征在于，所述光学探测子系统(1)包括激光测距单元(9)、可见光偏振成像单元(10)和红外偏振成像单元(15)，其中可见光偏振成像单元(10)和红外偏振成像单元(15)的光轴平行设置；激光测距单元(9)设置在红外偏振成像单元(15)另一侧，用来测量距离信息；所述伺服子系统(2)由横滚电机(21)与俯仰电机(22)组成，横滚电机(21)进行水平方向的扫描，俯仰电机(22)进行垂直方向的扫描；所述电子学子系统(3)包括伺服控制模块(31)、无线信号收发模块(32)和中央处理模块(33)，其中伺服控制模块(31)与无线信号收发模块(32)分别和中央处理模块(33)相连接；所述中央处理模块(33)分别与激光测距单元(9)连接；所述伺服控制模块(31)与所述横滚电机(21)和俯仰电机(22)相连接。3.根据权利要求2所述的一种可见光与红外多维度变焦偏振成像物证搜寻系统，其特征在于，所述可见光偏振成像单元(10)，其从下到上包括：可见光变焦物镜(11)、第一微偏振探测器(12)和可见光图像存储卡(13)，其中，可见光变焦物镜(11)与第一微偏振片探测器(12)同轴设置，其还包括第一变焦电机(14)；光线由可见光变焦物镜(11)汇聚入射到第一微偏振片探测器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英超，史浩东，尹骁，付强，战俊佟，张肃，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22