專利名稱：遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱成像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的熱成像儀的探測(cè)焦平面處理的原始數(shù)字圖像經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，由于存在混疊現(xiàn)象難免產(chǎn)生模糊、邊緣銳化差、鋸齒形凸顯。圖像銳化的主要目的在于補(bǔ)償圖像輪廓、突出圖像的邊緣信息以使圖像顯得更為清晰，從而符合人類的視覺(jué)惰性觀察習(xí)慣。圖像銳化的實(shí)質(zhì)是增強(qiáng)原圖像的高頻分量。常規(guī)的銳化算法以此為依據(jù)，對(duì)整幅圖像進(jìn)行高頻增強(qiáng)。這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題由于退化圖像的高頻分量既包含有效信息，又含有隨機(jī)噪聲，整體銳化的做法在增強(qiáng)原始信息的同時(shí)也放大了高頻噪聲，表現(xiàn)為圖像經(jīng)過(guò)銳化后出現(xiàn)明顯的毛刺噪聲。整體銳化之所以導(dǎo)致噪聲放大，原因在于將所有像素高頻分量不加區(qū)分地視 為圖像的輪廓和邊緣，而忽略了其中也包含了噪聲。目前現(xiàn)有的熱成像儀的探測(cè)器感應(yīng)出的熱電信號(hào)中有一部份的熱磁紅外交變小信號(hào)更無(wú)法進(jìn)行放大識(shí)別提取，這部份的熱磁紅外交變信號(hào)都是判斷目標(biāo)與背景介質(zhì)的細(xì)節(jié)，微弱信號(hào)通過(guò)鍺、硒玻璃物鏡輻射到vox氧化釩焦平面陣列探測(cè)器上的，這些微弱小信號(hào)中存在著一定的低頻、中頻、高頻熱磁紅外交變信號(hào)，尤其是小于17um以下的物標(biāo)，這種信號(hào)若能拾取、進(jìn)行有效放大與整形便可在惡劣環(huán)境狀態(tài)下提高空間分辨率與溫域背景補(bǔ)差效果，提高探測(cè)器的透霧、透塵能力，一般可提高15 20%的效果。紅外探測(cè)器是紅外成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，但紅外圖像的非均勻性直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量。因此解決非均勻性校正成了頭等重要的問(wèn)題。盡管世界范圍內(nèi)的FPA非均勻性校正問(wèn)題的研究工作、技術(shù)途徑多種多樣，但目前在商業(yè)上有推廣價(jià)值的和軍事上能夠?qū)嵱玫倪€是兩點(diǎn)法或擴(kuò)展兩點(diǎn)法和其它非線性校正方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法、時(shí)域高通濾波器法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有車載熱成像儀整體銳化噪聲大，圖像經(jīng)過(guò)銳化后出現(xiàn)明顯的毛刺噪聲等問(wèn)題，提供了一種運(yùn)用同極性相位背景補(bǔ)差技術(shù)，對(duì)熱信號(hào)與磁信號(hào)的進(jìn)行疊加，增強(qiáng)了空間分辨率以及對(duì)目標(biāo)像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動(dòng)增益控制的自適應(yīng)能力的車載熱成像儀。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案—種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀，包括主機(jī)、設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器、圖像傳輸處理模塊、圖像傳輸放大模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像傳輸天線接口，其特征在于還包括設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。進(jìn)一步的說(shuō)，所述圖像傳輸天線接口固定在腔體上。進(jìn)一步的說(shuō)，所述磁信號(hào)增強(qiáng)模塊對(duì)紅外熱敏探測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行飽和度的抽樣、對(duì)比，識(shí)別出接收到的熱磁信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)紅外熱敏探測(cè)器探測(cè)到物標(biāo)與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，由磁信號(hào)增強(qiáng)模塊輸出一個(gè)門檻箝位控制電壓，由正負(fù)反饋電路分別同時(shí)抑制探測(cè)器焦平面內(nèi)部的陣列光伏二極管的前端感應(yīng)電壓，進(jìn)行非均勻性控制。進(jìn)一步的說(shuō)，所述磁信號(hào)增強(qiáng)模塊將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)處理以達(dá)到降噪效果，隨后再將降噪處理后的信號(hào)進(jìn)行LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻、中頻、低頻，再將這些磁信號(hào)進(jìn)行反相放大、鑒相處理，并與A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)進(jìn)行同極性視頻信號(hào)二次疊加、整形放大。進(jìn)一步的說(shuō)，所述邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出磁信號(hào)增強(qiáng)模塊輸出的圖像梯度信息，進(jìn)而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度二值化信息為依據(jù)，對(duì)原始圖像進(jìn)行兩種高頻分量增強(qiáng)，最后通過(guò)邊緣銳化算法增強(qiáng)圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號(hào)。進(jìn)一步的說(shuō)，運(yùn)算放大器將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行相位判別運(yùn)算，同極性信號(hào)進(jìn)行放大，最終輸出增強(qiáng)后的視頻信號(hào)。 本實(shí)用新型具有以下有益效果一、本實(shí)用新型運(yùn)用同極性相位背景補(bǔ)差技術(shù)，進(jìn)行熱信號(hào)與磁信號(hào)的疊加，增強(qiáng)了空間分辨率以及對(duì)目標(biāo)像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動(dòng)增益控制的自適應(yīng)能力，可用于全天時(shí)全天候偵察，有效提高偵察部(分)隊(duì)的偵察作戰(zhàn)能力。二、本實(shí)用新型通過(guò)熱磁信號(hào)增強(qiáng)模塊還原出微弱的視頻分量中的熱磁交變信號(hào)，提高探測(cè)器的空間與溫差背景的分辨率。在極限范圍內(nèi)提高了探測(cè)器在惡劣環(huán)境中的寬動(dòng)態(tài)透霧、透塵功能，使發(fā)現(xiàn)目標(biāo)辨認(rèn)距離得到了提高。三、本實(shí)用新型邊緣銳化控制模塊使用邊緣檢測(cè)算法檢出圖像的所有邊緣信息，所在的相位與極性信息進(jìn)而設(shè)定閾值判決哪些是真正的邊緣，哪些應(yīng)被視為噪聲信息，最后對(duì)認(rèn)定為邊緣的像素進(jìn)行微積分卷積碼冗余度差錯(cuò)控制銳化，從而認(rèn)定為邊緣的像素則保持原狀達(dá)到邊緣清淅處理。該算法形成的電路模塊有很強(qiáng)的增強(qiáng)圖像邊緣和輪廓的能力，同時(shí)不會(huì)對(duì)圖像產(chǎn)生噪聲失真。四、本實(shí)用新型非均勻性增益控技術(shù)的使用避免了因外界復(fù)雜環(huán)境因素的非均勻信號(hào)過(guò)強(qiáng)造成燒壞焦平面陣列探測(cè)器、有效克服了環(huán)境因素造成焦平面探測(cè)器出現(xiàn)死像元(盲元)，提高了焦平面探測(cè)器的壽命，有效避免了強(qiáng)光、強(qiáng)磁環(huán)境下對(duì)探測(cè)器的損傷。

圖I為本實(shí)用新型整結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型熱磁成像模塊組成方框圖；圖中主機(jī)-I、圖像傳輸天線接口 -2。
具體實(shí)施方式
熱磁成像儀在原有的紅外熱成像技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用同極性相位背景補(bǔ)差技術(shù)，進(jìn)行熱信號(hào)與磁信號(hào)的疊加，增強(qiáng)了空間分辨率以及對(duì)目標(biāo)像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動(dòng)增益控制的自適應(yīng)能力，可用于全天時(shí)全天候偵察，有效提高偵察部(分)隊(duì)的偵察作戰(zhàn)能力。[0022]一種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀，包括主機(jī)、設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器、圖像傳輸處理模塊、圖像傳輸放大模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像傳輸天線接口，其特征在于還包括設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。將紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器，熱磁模塊，圖像傳輸處理模塊，圖像傳輸放大模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊順序連接組裝在一起。將組裝后的模塊置入下腔體內(nèi)，并用上腔體將其合攏，并用用M3*4的螺釘固定。將鏡頭罩與主腔體前端用M3*10的螺釘固定。將屏蔽密封蓋與主腔體后端用M3*6的螺釘固定。將電源指示燈連接于后蓋上。將充電口用M3*4的螺釘固定在后蓋上。將電源開關(guān)用M3*4的螺釘固定在后蓋上。將圖像傳輸天線用M3*4的螺釘固定在上腔體上。本實(shí)用新型其工作原理步驟為(I)被判斷的物標(biāo)與空氣介質(zhì)背景補(bǔ)差的熱紅外輻射信號(hào)與熱磁交變信號(hào)，通過(guò)鍺、硒玻璃物鏡輻射到紅外熱敏探測(cè)器，紅外熱敏探測(cè)器將感應(yīng)到的熱紅外輻射信號(hào)和熱磁信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成模擬信號(hào)；( 2 )前述信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)磁信號(hào)增強(qiáng)模塊將步驟(2)中輸出的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)進(jìn)行降噪處理；(4)將前述經(jīng)過(guò)降噪處理后的信號(hào)通過(guò)LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻(波長(zhǎng)12 14. 5um)、中頻(波長(zhǎng)9. 5 12um)、低頻(波長(zhǎng)7. 2 9. 5um)磁信號(hào)，再將這些磁信號(hào)進(jìn)行反相放大、鑒相處理，并與步驟(2)輸出的信號(hào)進(jìn)行同極性視頻信號(hào)二次疊力口、整形放大，輸出增強(qiáng)后的視頻信號(hào)；(5)前述信號(hào)進(jìn)入邊緣銳化控制模塊，先使用邊緣檢測(cè)算法檢出圖像的所有邊緣信息，最后對(duì)認(rèn)定為邊緣的像素進(jìn)行微積分卷積碼冗余度差錯(cuò)控制銳化處理，輸出銳化后的視頻信號(hào)；( 6 )前述信號(hào)進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；(7)運(yùn)算放大器將模擬信號(hào)進(jìn)行相位判別運(yùn)算，同極性信號(hào)進(jìn)行放大，最終輸出增強(qiáng)后的視頻信號(hào)。進(jìn)一步的說(shuō)，所述磁信號(hào)增強(qiáng)模塊對(duì)步驟(2)輸出的信號(hào)進(jìn)行飽和度的抽樣、對(duì)t匕，識(shí)別出接收到的熱磁信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)紅外熱敏探測(cè)器探測(cè)到物標(biāo)與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，由磁信號(hào)增強(qiáng)模塊輸出一個(gè)門檻箝位控制電壓，由正負(fù)反饋電路分別同時(shí)抑制探測(cè)器焦平面內(nèi)部的陣列光伏二極管的前端感應(yīng)電壓。這樣由電子快門自動(dòng)增益方式控制使停頓時(shí)間降到15毫秒(m/s)內(nèi)，滿足視覺(jué)惰性達(dá)到視覺(jué)連續(xù)要求O 25幀/秒)。這種處理方式既避免了因外界復(fù)雜環(huán)境因素的非均勻信號(hào)過(guò)強(qiáng)造成燒壞焦平面陣列探測(cè)器的情況，同時(shí)保證了視頻的連續(xù)性。進(jìn)一步的說(shuō)，所述步驟(5)邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出圖像梯度信息，進(jìn)而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度二值化信息為依據(jù)，對(duì)原始圖像進(jìn)行兩種高頻分量增強(qiáng)，最后通過(guò)邊緣銳化算法增強(qiáng)圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號(hào)。一種熱磁成像裝置，包括紅外熱敏探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，其特征在于，還包括磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊，所述紅外熱敏探測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器順序連接。進(jìn)一步的說(shuō)，所述磁信號(hào)增強(qiáng)模塊對(duì)紅外熱敏探測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行飽和度的抽樣、對(duì)比，識(shí)別出接收到的熱磁信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)紅外熱敏探測(cè)器探測(cè)到物標(biāo)與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)，由磁信號(hào)增強(qiáng)模塊輸出一個(gè)門檻箝位控制電壓，由正負(fù)反饋電路分別同時(shí)抑制探測(cè)器焦平面內(nèi)部的陣列光伏二極管的前端感應(yīng)電壓。進(jìn)一步的說(shuō)，所述磁信號(hào)增強(qiáng)模塊將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)處理以達(dá)到降噪效果，隨后再將降噪處理后的信號(hào)進(jìn)行LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻、中頻、低頻，再將這些磁信號(hào)進(jìn)行反相放大、鑒相處理，并與紅外熱敏探測(cè)器輸出的信號(hào)進(jìn)行同極性視頻信號(hào)二次疊加、整形放·大。進(jìn)一步的說(shuō)，所述邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出磁信號(hào)增強(qiáng)模塊輸出的圖像梯度信息，進(jìn)而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度二值化信息為依據(jù)，對(duì)原始圖像進(jìn)行兩種高頻分量增強(qiáng)，最后通過(guò)邊緣銳化算法增強(qiáng)圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號(hào)。進(jìn)一步的說(shuō)，運(yùn)算放大器將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行相位判別運(yùn)算，同極性信號(hào)進(jìn)行放大，最終輸出增強(qiáng)后的視頻信號(hào)。邊緣銳化處理在拉普拉斯算子方式的基礎(chǔ)上，采用了梯度微積分等效面積同極性相位的像元疊加，同時(shí)采用了中值加權(quán)濾波電路。有效克服了在邊緣銳化的同時(shí)，降低了噪聲系數(shù)與邊緣鋸齒波的凸顯。邊緣檢測(cè)圖像銳化算法模塊原理圖像銳化是一種補(bǔ)償輪廓、突出邊緣信息以使圖像更為清晰的處理方法。銳化的目標(biāo)實(shí)質(zhì)增強(qiáng)原始圖像的高頻成分。常規(guī)的銳化算法對(duì)整幅圖像進(jìn)行高頻增強(qiáng)，結(jié)果呈現(xiàn)明顯噪聲。為此，在對(duì)銳化原理進(jìn)行深入研究處理的基礎(chǔ)上，采用邊緣檢測(cè)算法檢出邊緣高頻信息，然后根據(jù)檢出的邊緣對(duì)圖像進(jìn)行高頻增強(qiáng)的方法，有效地解決了圖像銳化后的噪聲問(wèn)題，從而提高圖像清晰度。為此本電路是一種基于邊緣檢測(cè)的圖像銳化方法，在實(shí)現(xiàn)銳化的同時(shí)，增加了一個(gè)特殊有效方案避免了放大噪聲的問(wèn)題?，F(xiàn)有整體銳化(銳化算法方程)相對(duì)加強(qiáng)高頻成分的方法在空間域上較常用的時(shí)反銳化掩模法。該方法在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)起來(lái)很方便，其基本算法如下g (x, y)=f (x, y)+C[f (x，y)_l (x, y)](I)其中f (x，y)為原始圖像；I (x, y)是用人為方法模糊f (X，y)所得到的圖像；C是常數(shù)，用以控制圖像的銳化程度。式(I)中第二項(xiàng)的差值消除了原始圖像的大部分低頻成分，而較完整地保留了高頻部分。因此，在第一項(xiàng)上疊加此差值的C倍，將增強(qiáng)圖像的高頻分量，而低頻部分幾乎不受影響。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，I (x,y)可用簡(jiǎn)單局部平均法計(jì)算，領(lǐng)域尺寸取3X3窗口，掩模為[0053]
權(quán)利要求1.一種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀，包括主機(jī)、設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器、圖像傳輸處理模塊、圖像傳輸放大模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像傳輸天線接口，其特征在于還包括設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀，其特征在于所述圖像傳輸天線接口固定在腔體上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及熱成像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種遠(yuǎn)程連續(xù)變焦熱磁成像儀，包括主機(jī)、設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器、圖像傳輸處理模塊、圖像傳輸放大模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像傳輸天線接口，其特征在于還包括設(shè)置在主機(jī)內(nèi)的熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號(hào)增強(qiáng)模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測(cè)器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。本實(shí)用新型可用于全天時(shí)全天候偵察，有效提高偵察部隊(duì)的偵察作戰(zhàn)能力。
文檔編號(hào)G01J5/00GK202522322SQ201220149858
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者張蔚楠, 李東方, 李建友, 胡海, 陳昌志 申請(qǐng)人:四川省眾望科希盟科技有限公司