專利名稱：一種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用近紅外光比可見光散射小的特性實(shí)現(xiàn)了透霧功能，并在鏡頭、CXD及圖像處理三個(gè)要素的設(shè)計(jì)中提高了透霧性能。
背景技術(shù)：
我國擁有上萬公里的海岸線，隨著各國爭端的日益加劇，走私現(xiàn)象日趨增多，邊海防的安防建設(shè)顯得尤為重要。但一般邊海防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的可見光成像系統(tǒng)經(jīng)常受到海洋大氣及霧天的影響，不能對遠(yuǎn)處目標(biāo)進(jìn)行觀察。海洋大氣作為ー種傳播介質(zhì)，其組成與陸上比較，除含有氧、氮、氫、ニ氧化碳等外，主要還含有水氣(微小液滴)和固體微粒(海鹽核、藻類)，臨近岸邊或近岸上空尚有少量碳酸氣，灰塵和煙霧。海洋大氣中水氣含量較 多，高達(dá)2%，水蒸氣的密度隨著高度的增加而迅速減少。由于地球的各部分光照(溫度)、密度(壓強(qiáng))、濕度和地形的不同，造成了垂直方向和水平方向空氣的大量流動(dòng)。當(dāng)潮濕的暖空氣經(jīng)過冷的海面，或由于日出日落的海面與下層空氣之間的溫差，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的飽和水滴。這種常見的大氣狀態(tài)就叫做霾和霧。霾的直徑小于1# m，霧的水滴直徑在1^160// m之間,最多是在10 30// m之間。按能見度標(biāo)準(zhǔn)，海平面能見度3km為霧天，3km為中霧,5km為輕霧,8km為睛朗,23. 5 km為標(biāo)準(zhǔn)睛朗,60km為特別睛朗,海上通常的天氣為輕霧和中霧?？梢姽獬上竦幕驹硎俏矬w本身不發(fā)光，它是靠反射太陽光來成像的。反射光通過臨近海面大氣傳輸，被大氣中的水蒸氣顆粒和鹽核、微生物、水藻類等微粒散射和吸收。散射不但使沿指定方向傳播的光強(qiáng)減弱，而且被散射的部分使環(huán)境亮度増加，其效應(yīng)就相當(dāng)于被攝物體和光學(xué)儀器之間多了一層“亮紗慢”，從而大大降低了物體的對比度，光強(qiáng)的減弱和對比度的下降，迫使可見光成像的光學(xué)儀器作用距離明顯下降。為了提高可見光系統(tǒng)的作用距離，改善邊海防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能，對可見光攝像機(jī)CCD響應(yīng)的所有光波段在海洋大氣中的傳輸方式進(jìn)行研究后，設(shè)計(jì)了具有透霧功能的成像系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本的發(fā)明目的是提供ー種利用近紅外光比可見光散射小的特性實(shí)現(xiàn)了透霧功能的近紅外光譜透霧系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)，在鏡頭、C⑶及圖像處理三個(gè)要素的設(shè)計(jì)中提高了透霧性能，該系統(tǒng)包括
成像単元，由鏡頭、濾光片及CXD組成；
控制板，成像単元與環(huán)控單元及成像控制板整合在防護(hù)罩內(nèi)，紫外濾光片與紅外濾光片由控制板控制電機(jī)進(jìn)行切換，切換同時(shí)通過串ロ控制增強(qiáng)器工作狀態(tài)；
環(huán)控單元，由溫度開關(guān)、風(fēng)扇組成，単元獨(dú)立存在于控制板上，根據(jù)溫度開關(guān)輸出的電平高低啟動(dòng)散熱風(fēng)扇；視頻增強(qiáng)單元，保留可見光波段彩色圖像的輸出也保證透霧功能的實(shí)現(xiàn)，通過串ロ控制成像系統(tǒng)的透霧或彩色成像的工作狀態(tài)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，鏡頭采用了多層鍍膜技木，將鏡頭50(T900nm波段的透過率全大于80%，鏡頭電路及光路設(shè)計(jì)中加入修正鏡組對色差進(jìn)行了修正，將鏡頭色差控制在焦平面范圍內(nèi)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述圖像處理執(zhí)行下列步驟
(1)先對復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行同步分離，去掉其中的同步信號(hào)，并對白電平信號(hào)進(jìn)行削減，以減少它們對有效視頻信號(hào)處理時(shí)的影響；
(2)對分離后的視頻信號(hào)進(jìn)行灰度提升和邊沿增強(qiáng)，處理完成后再進(jìn)行白電平疊加和同步合成； (3)輸出標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，采用近紅外靈敏度高的CCD，通過變換濾光片的方法，來達(dá)到可見光波段和近紅線波段的分開使用，用可見光波段來提高圖像的清晰程度和利用近紅外波段穿透薄霧的本領(lǐng)來增加觀察距離的目的。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，采用圖像處理將由散射引起的像灰白色薄膜干擾信號(hào)濾掉，再把有用的白光或黒白信號(hào)進(jìn)行處理，來獲得遠(yuǎn)距離物體的優(yōu)良圖像信號(hào)。本發(fā)明利用近紅外光比可見光散射小的特性實(shí)現(xiàn)了透霧功能，并在鏡頭、C⑶及圖像處理三個(gè)要素的設(shè)計(jì)中提高了透霧性能，該系統(tǒng)透霧效果明顯。本發(fā)明的有益效果在干
(1)本方法利用近紅外光比可見光散射小的特性實(shí)現(xiàn)了透霧功能，；
(2)透霧后的作用距離為能見度的I.5^2倍；
(3)在鏡頭、CCD及圖像處理三個(gè)要素的設(shè)計(jì)中提高了透霧性能，利用可見光波段來提高圖像的清晰程度和利用近紅外波段穿透薄霧的本領(lǐng)來增加觀察的距離。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I系統(tǒng)組成框 圖2是本發(fā)明實(shí)施例I鏡頭光譜透過率；
圖3是色差修正前后對比 圖4是圖像處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)ー步說明。圖I是本發(fā)明實(shí)施例I系統(tǒng)組成框圖，系統(tǒng)由成像単元、成像控制板、環(huán)控單元以及視頻增強(qiáng)單元四個(gè)部分組成。成像單元，由鏡頭、濾光片及CXD組成；
控制板，成像単元與環(huán)控單元及成像控制板整合在防護(hù)罩內(nèi)，紫外濾光片與紅外濾光片由控制板控制電機(jī)進(jìn)行切換，切換同時(shí)通過串ロ控制增強(qiáng)器工作狀態(tài)；
環(huán)控單元，由溫度開關(guān)、風(fēng)扇組成，単元獨(dú)立存在于控制板上，根據(jù)溫度開關(guān)輸出的電平高低啟動(dòng)散熱風(fēng)扇；視頻增強(qiáng)單元，保留可見光波段彩色圖像的輸出也保證透霧功能的實(shí)現(xiàn)，通過串ロ控制成像系統(tǒng)的透霧或彩色成像的工作狀態(tài)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例I鏡頭光譜透過率，普通鏡頭透過光譜的中心波長在50(T600nm之間，透霧系統(tǒng)中的鏡頭需要在50(T600nm與78(T900nm都能得到很高的透過率，因此鏡頭采用了多層鍍膜技木，將鏡頭50(T900nm波段的透過率全大于80%。圖3是色差修正前后對比圖，鏡頭電路及光路設(shè)計(jì)中加入修正鏡組對色差進(jìn)行了修正，將鏡頭色差控制在焦平面范圍內(nèi)。圖4是圖像處理流程圖，先對復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行同步分離，去掉其中的同步信號(hào)，并對白電平信號(hào)進(jìn)行削減，以減少它們對有效視頻信號(hào)處理時(shí)的影響，然后再對分離后的視頻信號(hào)進(jìn)行灰度提升和邊沿增強(qiáng)，處理完成后再進(jìn)行白電平疊加和同步合成，最后輸出標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括 成像単元，由鏡頭、濾光片及CXD組成； 控制板，成像単元與環(huán)控單元及成像控制板整合在防護(hù)罩內(nèi)，紫外濾光片與紅外濾光片由控制板控制電機(jī)進(jìn)行切換，切換同時(shí)通過串ロ控制增強(qiáng)器工作狀態(tài)； 環(huán)控單元，由溫度開關(guān)、風(fēng)扇組成，単元獨(dú)立存在于控制板上，根據(jù)溫度開關(guān)輸出的電平高低啟動(dòng)散熱風(fēng)扇； 視頻增強(qiáng)單元，保留可見光波段彩色圖像的輸出也保證透霧功能的實(shí)現(xiàn)，通過串ロ控制成像系統(tǒng)的透霧或彩色成像的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)，其特征是，鏡頭采用了多層鍍膜技術(shù)，將鏡頭50(T900nm波段的透過率全大于80%，鏡頭電路及光路設(shè)計(jì)中加入修正鏡組對色差進(jìn)行了修正，將鏡頭色差控制在焦平面范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種可調(diào)帶通濾波器系統(tǒng)，其特征是，采用近紅外靈敏度高的CCD，通過變換濾光片的方法，來達(dá)到可見光波段和近紅線波段的分開使用，用可見光波段來提高圖像的清晰程度和利用近紅外波段穿透薄霧的特性來增加觀察的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種可調(diào)帶通濾波器系統(tǒng)，其特征是，采用圖像處理將由散射引起的像灰白色薄膜干擾信號(hào)濾掉，再把有用的白光或黒白信號(hào)進(jìn)行處理來獲得遠(yuǎn)距離物體的優(yōu)良圖像信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種可調(diào)帶通濾波器系統(tǒng)，其特征是，圖像處理執(zhí)行下列步驟 (1)先對復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行同步分離，去掉其中的同步信號(hào)，并對白電平信號(hào)進(jìn)行削減，以減少它們對有效視頻信號(hào)處理時(shí)的影響； (2)對分離后的視頻信號(hào)進(jìn)行灰度提升和邊沿增強(qiáng)，處理完成后再進(jìn)行白電平疊加和同步合成； (3)輸出標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合視頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于近紅外光譜透霧系統(tǒng)，利用近紅外光比可見光散射小的特性實(shí)現(xiàn)了透霧功能，并在鏡頭、CCD及圖像處理三個(gè)要素的設(shè)計(jì)中提高了透霧性能，該系統(tǒng)包括成像單元，由鏡頭、濾光片及CCD組成；控制板，成像單元與環(huán)控單元及成像控制板整合在防護(hù)罩內(nèi)，紫外濾光片與紅外濾光片由控制板控制電機(jī)進(jìn)行切換，切換同時(shí)通過串口控制增強(qiáng)器工作狀態(tài)；環(huán)控單元，由溫度開關(guān)、風(fēng)扇組成，單元獨(dú)立存在于控制板上，根據(jù)溫度開關(guān)輸出的電平高低啟動(dòng)散熱風(fēng)扇；視頻增強(qiáng)單元，保留可見光波段彩色圖像的輸出也保證透霧功能的實(shí)現(xiàn)，通過串口控制成像系統(tǒng)的透霧或彩色成像的工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04N9/77GK102780841SQ20121025713
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者陶軍 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)七星電子有限公司