專利名稱：一種基于“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外激光主動偵測成像領(lǐng)域，具體地說是ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，利用紅外激光進行主動偵測，可全天候發(fā)現(xiàn)識別具有“貓眼效應(yīng)”的軍用光學(xué)觀瞄設(shè)備，例如望遠鏡、狙擊鏡等。
背景技術(shù)：
目前軍事上常用的光學(xué)觀瞄設(shè)備，例如望遠鏡、狙擊鏡等，都具有的一個特點是其光 學(xué)窗ロ對平行入射光束有很強的按原光路后向反射的特性，通常比周圍漫反射背景反射的回波要強。這與夜晚中貓的眼睛對于入射光具有較強的反射能力類似，因此被稱為“貓眼效應(yīng)”。一般來說，很難用肉眼或普通望遠鏡搜索觀察到敵方的光學(xué)觀瞄設(shè)備，特別是經(jīng)過偽裝或隱蔽的設(shè)備。因此提出利用“貓眼效應(yīng)”原理，對敵方區(qū)域發(fā)射紅外激光束進行掃描，如果在掃描視場內(nèi)有敵方的光學(xué)觀瞄設(shè)備，就會產(chǎn)生強烈的反射，進而可以對其進行識別和定位。紅外光位于不可見光波段，所以不易被敵方人員的肉眼察覺。公開號為101922894A的發(fā)明專利申請文件公開了ー種反狙擊激光主動探測系統(tǒng)及方法，其包括反狙擊探測頭和便攜エ控機；反狙擊探測頭可以發(fā)射紅外激光、接收反射的回波激光信號、獲取目標(biāo)圖像；便攜エ控箱可以控制反狙擊探測頭、自動識別處理圖像信號；該系統(tǒng)能夠快速、自動地檢測范圍在I. 5km內(nèi)的光學(xué)窺視裝置，但是由于該系統(tǒng)的反狙擊探測頭和便攜エ控箱具有較大體積和重量，在實際攜帯與使用中仍有不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其通過向“貓眼”目標(biāo)及其背景投射經(jīng)過擴束的紅外激光，并探測回波、形成圖像，采用圖像處理的方法識別目標(biāo)，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)新穎、體積小巧、重量輕便、方便攜帶，可以適應(yīng)工作環(huán)境、滿足使用要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是—種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，包括激光發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、圖像采集和處理系統(tǒng)以及電源；所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括紅外激光器、耦合透鏡、光纖和電控組合擴束鏡，所述紅外激光器輸出的紅外激光經(jīng)所述耦合透鏡耦合后，進入所述光纖的輸入端，所述光纖的輸出端接所述電控組合擴束鏡的輸入端；所述光學(xué)接收系統(tǒng)包括接收被攝目標(biāo)漫反射回的光的濾光片、與所述電控組合擴束鏡的光軸平行的電控組合變焦鏡頭和黑白CXD(電荷耦合器件，charge coupleddevice)相機，被所述濾光片過濾的光經(jīng)所述電控組合變焦鏡頭射到黒白CXD相機上；所述圖像采集和處理系統(tǒng)包括與所述黑白CXD相機輸出端連接的圖像處理單元、與所述圖像處理單元輸出端連接的IXD顯示器；所述電源輸出端分別接所述紅外激光器、電控組合擴束鏡、電控組合變焦鏡頭、黑白CXD相機、圖像處理單元和IXD顯示器的電源端。
所述紅外激光器輸出連續(xù)激光的波長為808nm。所述光纖為多芯光纖。本發(fā)明的裝置中還設(shè)有擴束倍數(shù)電控調(diào)節(jié)按鈕，其輸出端接電控組合擴束鏡的控制端。還設(shè)有光圈調(diào)節(jié)按鈕、變焦按鈕和對焦按鈕，其輸出端分別接所述電控組合變焦鏡頭的光圈、變焦和對焦的控制端。所述耦合透鏡、電控組合擴束鏡和電控組合變焦鏡頭鍍有與808nm激光波長相對應(yīng)的增透膜。所述電控組合擴束鏡還鍍有與808nm激光波長相對應(yīng)的高反膜。上述技術(shù)方案中，所述紅外激光器輸出的連續(xù)紅外激光，經(jīng)過所述耦合透鏡耦合進入所述光纖的輸入端，然后由所述光纖輸出至所述電控組合擴束鏡進行擴束，并照射目標(biāo)；由“貓眼”目標(biāo)與其周邊背景反射回的紅外激光以及外界環(huán)境自然光，經(jīng)過所述濾光片的過濾，再透過所述電控組合變焦鏡頭，由所述黑白CCD相機探測接收并對目標(biāo)及其背景成像；所述黑白CCD相機形成的圖像傳輸至所述圖像處理單元進行自動分析處理，對圖像中的“貓眼”目標(biāo)進行圈定識別，并傳輸至所述LCD顯示器進行顯示。采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于1)本發(fā)明通過向“貓眼”目標(biāo)及其背景投射經(jīng)過擴束的紅外激光，并探測回波、形成圖像，采用圖像處理的方法識別目標(biāo)，其結(jié)構(gòu)簡單、體積較小，便于攜帶；2)觀察者可以調(diào)節(jié)所述電控組合擴束鏡的擴束倍數(shù)，以形成適合的激光發(fā)散角及光斑直徑，使用所述電控組合變焦鏡頭的變焦、對焦功能，使裝置對目標(biāo)及其周邊背景能清晰成像；3)利用808nm的紅外激光進行偵測，可以避免被對方肉眼察覺，同時大氣衰減較小；4)本發(fā)明的裝置可以在全天候偵測識別“貓眼”目標(biāo)，即如望遠鏡、狙擊鏡等的軍用光學(xué)觀瞄設(shè)備，同時手持式的外形使裝置小巧輕便，方便攜帯與使用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中，I代表紅外激光器，2代表耦合透鏡，3代表光纖，4代表電控組合擴束鏡，5代表濾光片，6代表電控組合變焦鏡頭，7代表黑白CXD相機，8代表DSP微處理器，9代表IXD顯不器，10代表機殼。
具體實施例方式參看圖1，本發(fā)明包括設(shè)置在機殼10內(nèi)的激光發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、圖像采集和處理系統(tǒng)以及電源。所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括紅外激光器I、耦合透鏡2、光纖3和電控組合擴束鏡4，所述紅外激光器I輸出的紅外激光經(jīng)耦合透鏡2耦合后進入所述光纖3的輸入端，所述光纖3的輸出端接電控組合擴束鏡4的輸入端。所述紅外激光器I輸出波長為808nm的連續(xù)紅外激光，經(jīng)過所述耦合透鏡2耦合進入所述光纖3的輸入端，然后由所述光纖3輸出至所述電控組合擴束鏡4進行擴束，并照射目標(biāo)。808nm的紅外激光，人眼不可見，且大氣衰減較小。 所述光纖3可為多芯光纖，提高激光耦合效率。所述光學(xué)接收系統(tǒng)包括接收被攝目標(biāo)反射回的光的濾光片5、與所述電控組合擴束鏡4的光軸平行的電控組合變焦鏡頭6和黑白CCD相機7，被所述濾光片5過濾的紅外激光經(jīng)所述電控組合變焦鏡頭6射到黑白CXD相機7上。所述濾光片5的透光波長為808nm，其可濾過周圍環(huán)境反射過來的自然光。所述電控組合變焦鏡頭6為光圈、變焦、對焦均可手動電控調(diào)節(jié)的組合鏡頭。由“貓眼”目標(biāo)與其周邊背景反射回的紅外激光以及外界環(huán)境自然光，經(jīng)過所述濾光片5的過濾，再透過所述電控組合變焦鏡頭6，由所述黑白CCD相機7探測接收并對目標(biāo)及其背景成像。
所述圖像采集和處理系統(tǒng)包括與所述黑白CXD相機7輸出端連接的圖像處理單元
8、與所述圖像處理單元8輸出端連接的IXD顯示器9。所述黑白CXD相機7形成的圖像傳輸至所述圖像處理系統(tǒng)8進行自動分析處理，對圖像中的“貓眼”目標(biāo)進行圈定識別，并傳輸至所述IXD顯示器9進行顯示。其中，圖像處理單元8采用DSP微處理器，其芯片型號為TI公司的TMS320DM642，通過提取判別目標(biāo)特征進行有效識別。所述電源輸出端分別接所述紅外激光器I、電控組合擴束鏡4、電控組合變焦鏡頭
6、黑白CXD相機7、圖像處理單元8和IXD顯示器9的電源端。在機殼10上還設(shè)有擴束倍數(shù)電控調(diào)節(jié)按鈕和紅外激光器閃爍按鈕，所述擴束倍數(shù)電控調(diào)節(jié)按鈕和紅外激光器閃爍按鈕的輸出端分別接電控組合擴束鏡4和紅外激光器I的控制端。通過所述擴束倍數(shù)電控調(diào)節(jié)按鈕可調(diào)節(jié)激光擴束的倍數(shù)，滿足輸出激光發(fā)散角及光斑直徑可變化的要求。輸出的紅外激光可通過所述紅外激光器閃爍按鈕開啟有規(guī)律的閃爍，滿足對于“貓眼”目標(biāo)可進行有效探測的目的。在機売上還設(shè)有光圈調(diào)節(jié)按鈕、變焦按鈕和對焦按鈕，所述光圈調(diào)節(jié)按鈕、變焦按鈕和對焦按鈕的輸出端分別接所述電控組合變焦鏡頭6的光圈、變焦和對焦的控制端。通過對光圈調(diào)節(jié)按鈕、變焦按鈕和對焦按鈕的調(diào)節(jié)，滿足對“貓眼”目標(biāo)及其周邊背景可以清晰成像的要求。所述耦合透鏡2、所述電控組合擴束鏡4和所述電控組合變焦鏡頭6可鍍有與所述紅外激光器I發(fā)出的激光波長相對應(yīng)的增透膜，并且鏡頭的選擇均需考慮到對激光功率的承受:能力。所述電控組合擴束鏡4可鍍有高反膜，以防止由目標(biāo)反射回的紅外激光干擾所述紅外激光器I的正常工作。機殼10上還設(shè)有把手，便于裝置的攜帯。綜上，本發(fā)明的工作步驟如下SI :開啟所述紅外激光器，發(fā)射808nm連續(xù)紅外激光；S2 :調(diào)整所述電控組合變焦鏡頭的光圈大小，使所述IXD顯示器的圖像達到合適的亮度；S3:使用所述電控組合變焦鏡頭的變焦、對焦功能，使裝置對目標(biāo)及其周邊背景能清晰成像；S4:調(diào)整所述電控組合擴束鏡的擴束倍數(shù)，使激光發(fā)散角與在目標(biāo)所在平面形成光斑的直徑均達到理想狀況；S5:若目標(biāo)對紅外激光產(chǎn)生強烈的反射，則裝置可圈定識別目標(biāo)并顯示在所述IXD顯示器上；S6 :可開啟所述紅外激光器的閃爍功能，根據(jù)目標(biāo)對閃爍激光的反射進ー步進行判定。
權(quán)利要求
1.ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，包括激光發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、圖像采集和處理系統(tǒng)以及電源；其特征在于所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括紅外激光器(I)、耦合透鏡(2)、光纖(3)和電控組合擴束鏡(4)，所述紅外激光器(I)輸出的紅外激光經(jīng)耦合透鏡(2)耦合后進入所述光纖(3)的輸入端，所述光纖(3)的輸出端接電控組合擴束鏡⑷的輸入端； 所述光學(xué)接收系統(tǒng)包括接收被攝目標(biāo)反射回的光的濾光片(5)、與所述電控組合擴束鏡(4)的光軸平行的電控組合變焦鏡頭(6)和黒白CCD相機(7)，被所述濾光片(5)過濾的紅外激光經(jīng)所述電控組合變焦鏡頭(6)射到黒白CXD相機(7)上； 所述圖像采集和處理系統(tǒng)包括與所述黑白CCD相機(7)輸出端連接的圖像處理單元(8)、與所述圖像處理單元⑶輸出端連接的LCD顯示器(9)； 所述電源輸出端分別接所述紅外激光器(I)、電控組合擴束鏡(4)、電控組合變焦鏡頭(6)、黒白CXD相機(7)、圖像處理單元⑶和IXD顯示器(9)的電源端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述紅外激光器(I)輸出連續(xù)激光的波長為808nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述光纖(3)為多芯光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在干還設(shè)有擴束倍數(shù)電控調(diào)節(jié)按鈕，其輸出端接電控組合擴束鏡(4)的控制端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于還設(shè)有光圈調(diào)節(jié)按鈕、變焦按鈕和對焦按鈕，其輸出端分別接所述電控組合變焦鏡頭出)的光圈、變焦和對焦的控制端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述濾光片(5)的透光波長為808nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述耦合透鏡(2)、電控組合擴束鏡(4)和電控組合變焦鏡頭(6)鍍有與808nm激光波長相對應(yīng)的增透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述電控組合擴束鏡(4)鍍有與808nm激光波長相對應(yīng)的高反膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基干“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其特征在于所述圖像處理單元⑶采用DSP微處理器，其芯片型號為TI公司的TMS320DM642。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于“貓眼效應(yīng)”的全天候手持式激光主動偵測裝置，其包括激光發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、圖像采集和處理系統(tǒng)以及電源；所述激光發(fā)射系統(tǒng)包括紅外激光器、耦合透鏡、光纖和電控組合擴束鏡，所述紅外激光器輸出的紅外激光經(jīng)耦合透鏡耦合后進入所述光纖的輸入端，所述光纖的輸出端接電控組合擴束鏡的輸入端；所述光學(xué)接收系統(tǒng)包括接收被攝目標(biāo)反射回的光的濾光片、與所述電控組合擴束鏡的光軸平行的電控組合變焦鏡頭和黑白CCD相機；所述圖像采集和處理系統(tǒng)包括與所述黑白CCD相機輸出端連接的圖像處理單元、與所述圖像處理單元輸出端連接的LCD顯示器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，體積小、重量輕，便于攜帶。
文檔編號G01S17/89GK102645655SQ201210107688
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者和婷, 張鵬, 牛海莎, 牛燕雄, 蘇平 申請人:北京航空航天大學(xué)