一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法，属于光电成像技术领域；将光的强度信息、光谱信息和偏振信息有机组合，可实现强度、光谱、偏振成像三个功能，是对传统成像探测的有益补充，可穿透雾霾，提高成像的图像对比度，从而提高工作距离。其中强度信息反映了探测距离、目标形状以及目标尺寸等；光谱信息反映了空间目标的材料组份以及表面形态等；偏振信息反映了目标的材质、粗糙度以及与背景的对比度；将强度、光谱和偏振三维信息联合应用，图像对比度可以提高2～3倍，从而提高工作距离30％，有助于提高目标探测概率，从而更加有效地实现穿透雾霾成像。更加有效地实现穿透雾霾成像。更加有效地实现穿透雾霾成像。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于光电成像
，尤其涉及一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]由于雾霾天对光的遮蔽作用导致场景能见度下降,使公路和民航交通受阻,给国民经济造成不利影响。现有的穿透雾霾的成像系统多为强度系统和红外系统，但随着雾霾天气日益严重，仅采用红外技术的穿透雾霾的成像系统性能受到限制，本专利将多维度光学成像和人工智能技术相结合，提出了一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法。国内在多维度探测、人工智能探测这两个方面虽然开展了初步的研究，但主要应用在气象探测、空间环境和地球科学等领域，尚未开展一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法，将光的强度信息、光谱信息和偏振信息有机组合，可实现强度、光谱、偏振成像三个功能，是对传统成像探测的有益补充，可穿透雾霾，提高成像的图像对比度，从而提高工作距离。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的一种智能化透雾霾光学成像探测装置及其使用方法的具体技术方案如下：
[0005]一种智能化透雾霾光学成像探测装置，包括跟踪转台子系统，跟踪转台子系统上设置环境测量子系统、信息处理子系统、可见及红外成像子系统、图像处理子系统和图像显示子系统，环境测量子系统完成对环境能见度及光照的检测，信息处理子系统完成对环境信息的处理和对成像单元的选择，可见及红外成像子系统根据信息处理子系统的选择调整二维跟踪转台完成对物体的成像，图像处理子系统按照信息处理子系统的选择处理可见及红外成像子系统的图像，并传到图像显示子系统将图像显示出来；
[0006]环境测量子系统、信息处理子系统、可见及红外成像子系统、图像处理子系统、图像显示子系统依次电学连接；可见及红外成像子系统、图像处理子系统、图像显示子系统分别与跟踪转台子系统电学连接；
[0007]可见及红外成像子系统包括可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ和长波红外成像单元Ⅲ；可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ、长波红外成像单元Ⅲ光轴平行，且并联排列；
[0008]信息处理子系统根据环境测量子系统测量到的数据进行分析，选择可见及红外成像子系统的三个单元之一，并控制二维跟踪转台将选择的成像单元与物体之间对准；
[0009]图像处理子系统包括图像增强处理单元和偏振图像处理单元；可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ、长波红外成像单元Ⅲ三个成像单元获得的图像信息由图像处理子系统
进行图像处理，将进行信息处理后的图像传给图像显示子系统。
[0010]进一步，可见光成像单元Ⅰ包括可见光滤光片、液晶相位延迟器Ⅰ、液晶相位延迟器Ⅱ和可见相机，同光轴且串联排列，光线依次经过可见光滤光片、液晶相位延迟器Ⅰ、液晶相位延迟器Ⅱ、可见相机后，在可见光成像单元Ⅰ上完成可见光强度成像与可见光偏振成像。
[0011]进一步，近红外成像单元Ⅱ包括近红外滤光片、液晶相位延迟器Ⅲ、液晶相位延迟器Ⅳ和近红外相机，同光轴且串联排列，光线依次经过近红外滤光片、液晶相位延迟器Ⅲ、液晶相位延迟器Ⅳ和近红外相机后，在近红外成像单元Ⅱ上完成近红外强度成像与近红外偏振成像。
[0012]进一步，长波红外成像单元Ⅲ包括长波红外滤光片、液晶相位延迟器
Ⅴ
、液晶相位延迟器
Ⅵ
和长波红外相机，同光轴且串联排列，光线依次经过长波红外滤光片、液晶相位延迟器
Ⅴ
、液晶相位延迟器
Ⅵ
、长波红外相机后，在近红外成像单元Ⅲ上完成长波红外强度成像与长波红外偏振成像。
[0013]进一步，环境测量子系统包括能见度仪和光敏传感器，对环境参数进行测量并将数据传给信息处理子系统。
[0014]一种智能化透雾霾光学成像探测装置的使用方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
[0015]步骤一、完成智能化透雾霾光学成像探测装置的搭建；
[0016]步骤二、由环境测量子系统中的能见度仪和光敏传感器测量环境的参数，并传给信息处理子系统；
[0017]步骤三、由信息处理子系统将环境信息进行处理，通过控制二维跟踪转台系统对可见及红外成像子系统进行选择；
[0018]步骤四、二维跟踪转台系统选择可见光成像单元，或近红外成像单元，或长波红外成像单元；
[0019]步骤五、得到的图像在图像处理子系统中进行处理，0
°
、45
°
、90
°
、135
°
线偏振和圆偏振图像传入到偏振图像处理单元中得到偏振图像，通过信息处理子系统的选择结果，选择是否对偏振图像或强度图像进行图像增强，，强度图像传入到图像增强处理单元得到图像增强的强度图像；通过信息处理子系统的选择结果，选择是否进行偏振图像处理或图像增强处理，将处理后的图像传给图像显示子系统；
[0020]步骤六、将最终图像在图像显示子系统中显示出来；
[0021]步骤七、当环境参数改变时，重复步骤二到步骤六。
[0022]进一步，选择可见光成像单元时，激光一次通过可见光滤光片、液晶相位延迟器Ⅰ、液晶相位延迟器Ⅱ、可见相机，通过调节液晶相位延迟器Ⅰ和液晶相位延迟器Ⅱ可以获得强度图像，和0
°
、45
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、135
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线偏振和圆偏振图像，信息处理子系统选择强度图像或偏振图像，将其传入到图像处理子系统。
[0023]进一步，选择近红外成像单元时，激光一次通过近红外滤光片、液晶相位延迟器Ⅲ、液晶相位延迟器Ⅳ、近红外相机，通过调节调节液晶相位延迟器Ⅲ和液晶相位延迟器Ⅳ可以获得强度图像，和0
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、45
°
、90
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、135
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线偏振和圆偏振图像，信息处理子系统选择强度图像或偏振图像，将其传入到图像处理子系统。
[0024]进一步，选择长波红外成像单元时，激光一次通过长波红外滤光片、液晶相位延迟
器
Ⅴ
、液晶相位延迟器
Ⅵ
、长波红外相机，通过调节液晶相位延迟器
Ⅴ
和液晶相位延迟器
Ⅵ
可以获得强度图像，和0
°
、45
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、90
°
、135
°
线偏振和圆偏振图像，信息处理子系统选择强度图像或偏振图像，将其传入到图像处理子系统。
[0025]步骤四、二维跟踪转台选择可见光成像单元，或近红外成像单元，或长波红外成像单元：
[0026]选择可见光成像单元时，激光一次通过可见光滤光片、液晶相位延迟器Ⅰ、液晶相位延迟器Ⅱ、可见相机。通过调节液晶相位延迟器可以获得强度图像，和0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能化透雾霾光学成像探测装置，包括跟踪转台子系统(6)，其特征在于，跟踪转台子系统(6)上设置环境测量子系统(1)、信息处理子系统(2)、可见及红外成像子系统(3)、图像处理子系统(4)和图像显示子系统(5)；环境测量子系统(1)、信息处理子系统(2)、可见及红外成像子系统(3)、图像处理子系统(4)、图像显示子系统(5)依次电学连接；可见及红外成像子系统(3)、图像处理子系统(4)、图像显示子系统(5)分别与跟踪转台子系统(6)电学连接；可见及红外成像子系统(3)包括可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ和长波红外成像单元Ⅲ；可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ、长波红外成像单元Ⅲ光轴平行，且并联排列；信息处理子系统(2)根据环境测量子系统(1)测量到的数据进行分析，选择可见及红外成像子系统(3)的三个单元之一，并控制二维跟踪转台(6)将选择的成像单元与物体之间对准；图像处理子系统(4)包括图像增强处理单元(41)和偏振图像处理单元(42)；可见光成像单元Ⅰ、近红外成像单元Ⅱ、长波红外成像单元Ⅲ三个成像单元获得的图像信息由图像处理子系统(4)进行图像处理，将进行信息处理后的图像传给图像显示子系统(5)。2.根据权利要求1所述的智能化透雾霾光学成像探测装置，其特征在于，可见光成像单元Ⅰ包括可见光滤光片(31)、液晶相位延迟器Ⅰ(34)、液晶相位延迟器Ⅱ(37)和可见相机(310)，同光轴且串联排列，光线依次经过可见光滤光片(31)、液晶相位延迟器Ⅰ(34)、液晶相位延迟器Ⅱ(37)、可见相机(310)后，在可见光成像单元Ⅰ上完成可见光强度成像与可见光偏振成像。3.根据权利要求1所述的智能化透雾霾光学成像探测装置，其特征在于，近红外成像单元Ⅱ包括近红外滤光片(32)、液晶相位延迟器Ⅲ(35)、液晶相位延迟器Ⅳ(38)和近红外相机(311)，同光轴且串联排列，光线依次经过近红外滤光片(32)、液晶相位延迟器Ⅲ(35)、液晶相位延迟器Ⅳ(38)和近红外相机(311)后，在近红外成像单元Ⅱ上完成近红外强度成像与近红外偏振成像。4.根据权利要求1所述的智能化透雾霾光学成像探测装置，其特征在于，长波红外成像单元Ⅲ包括长波红外滤光片(33)、液晶相位延迟器
Ⅴ
(36)、液晶相位延迟器
Ⅵ
(39)和长波红外相机(312)，同光轴且串联排列，光线依次经过长波红外滤光片(33)、液晶相位延迟器
Ⅴ
(36)、液晶相位延迟器
Ⅵ
(39)、长波红外相机(312)后，在近红外成像单元Ⅲ上完成长波红外强度成像与长波红外偏振成像。5.根据权利要求1所述的智能化透雾霾光学成像探测装置，其特征在于，环境测量子系统(1)包括能见度仪(11)和光敏传感器(12)，对环境参数进行测量并将数据传给信息处理子系统(2)。6.一种使用如权利要求1
‑
5中任意一项所述的智能化透雾霾光学成像探测装置的方法，其特征在于，包括以下步骤，且以下步骤顺次...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，张萌，李英超，祝勇，史浩东，杨帅，刘壮，王超，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：