一種基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)及紅外成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)及紅外成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大多數(shù)安防領(lǐng)域使用非成像式監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，其中，非成像式監(jiān)控方式主要包括光纖振動(dòng)傳感監(jiān)控方式、紅外對(duì)射式監(jiān)控方式以及被動(dòng)紅外入侵監(jiān)控方式等。
[0003]上述各類監(jiān)控方式的特點(diǎn)分別為:(一)光纖振動(dòng)傳感監(jiān)控方式:該種監(jiān)控方式能夠高精度、快速的監(jiān)測(cè)到從其他區(qū)域闖入安防區(qū)域的人或物，并且，由于光波在光纖中傳播損耗小，因此，可以長(zhǎng)距離布防。(二)紅外對(duì)射式監(jiān)控方式:通過(guò)在安防區(qū)域四周布置紅外發(fā)射接收裝置，可以在一定的空間范圍快速監(jiān)測(cè)侵入對(duì)象。(三)被動(dòng)紅外入侵監(jiān)控方式:可以在縱深上規(guī)劃一定區(qū)域?yàn)榉婪秴^(qū)域，并且，由于采用被動(dòng)紅外，因此，對(duì)有紅外體征的物體非常敏感，且電能損耗小。
[0004]然而，上述各類非成像式監(jiān)控系統(tǒng)，由于均是通過(guò)特定的觸發(fā)方式進(jìn)行警示，所以，對(duì)于一些不需要監(jiān)測(cè)的物體，當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)也會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；因此，具有監(jiān)控精度有限和監(jiān)控針對(duì)性弱的問(wèn)題，尤其在夜晚，當(dāng)產(chǎn)生誤報(bào)警時(shí)，為安防人員帶來(lái)很大的麻煩，甚至造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失。因此，如何提高對(duì)安防領(lǐng)域的監(jiān)控精度，尤其是在夜晚的監(jiān)控精度，在安防領(lǐng)域具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)及紅外成像方法，通過(guò)成像的方式有效的避免非成像監(jiān)測(cè)具有的誤判問(wèn)題，可以在夜晚高速、靈敏的監(jiān)測(cè)入侵安防領(lǐng)域的人或物。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)，包括:紅外鏡頭、擺鏡、凝視型紅外面陣、視頻處理及顯示系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制終端；在所述擺鏡的前方固定安裝所述紅外鏡頭，在所述擺鏡的后方固定安裝所述凝視型紅外面陣；所述凝視型紅外面陣的輸出端與所述視頻處理及顯示系統(tǒng)的輸入端連接；所述控制終端的一端與所述視頻處理及顯示系統(tǒng)連接，所述控制終端的另一端與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出端與所述擺鏡連接，用于控制所述擺鏡的掃描運(yùn)動(dòng)。
[0008]優(yōu)選的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，包括:電機(jī)、電流檢測(cè)模塊、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊、滯環(huán)電流控制器、三相整流電路、功率放大電路和DSP控制模塊；
[0009]所述三相整流電路的輸出端與所述功率放大電路的第一輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與所述電機(jī)的輸入端連接；
[0010]所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊的輸入端與所述電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊的輸出端與所述DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端連接到所述滯環(huán)電流控制器的第一輸入端；
[0011]所述電流檢測(cè)模塊的輸入端與所述電機(jī)連接，所述電流檢測(cè)模塊的輸出端連接到所述滯環(huán)電流控制器的第二輸入端；
[0012]所述滯環(huán)電流控制器的輸出端反饋連接到所述功率放大電路的第二輸入端。
[0013]本發(fā)明還提供一種基于高速擺鏡的紅外成像方法，包括以下步驟:
[0014]S1，紅外鏡頭接收安防區(qū)域中物體所發(fā)出的紅外線；
[0015]S2，控制終端按控制策略向電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送控制指令，進(jìn)而通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制擺鏡對(duì)紅外鏡頭所接收到的紅外線進(jìn)行周期性掃描；
[0016]S3，凝視型紅外面陣不斷對(duì)所述擺鏡掃描到的紅外線進(jìn)行成像操作，得到多個(gè)追蹤目標(biāo)圖像；
[0017]S4，控制終端控制視頻處理及顯示系統(tǒng)，使其實(shí)時(shí)獲取所述凝視型紅外面陣得到的追蹤目標(biāo)圖像，對(duì)獲取到的多個(gè)追蹤目標(biāo)圖像進(jìn)行視頻拼接處理，將多點(diǎn)追蹤目標(biāo)同時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上。
[0018]優(yōu)選的，S2中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制擺鏡對(duì)紅外鏡頭所接收到的紅外線進(jìn)行周期性掃描，具體為:
[0019]S2.1，三相整流電路將整流后的電流傳輸給功率放大電路，功率放大電路將功率放大后傳輸給電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊檢測(cè)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信息，并將檢測(cè)到的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信息傳輸給DSP控制模塊；同時(shí)，電流檢測(cè)模塊檢測(cè)電機(jī)的當(dāng)前電流信號(hào)，并將檢測(cè)到的當(dāng)前電流信號(hào)傳輸給滯環(huán)電流控制器；
[0020]S2.2，DSP控制模塊對(duì)接收到的當(dāng)前轉(zhuǎn)速信息進(jìn)行信號(hào)處理，將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，并將轉(zhuǎn)化后的電流信號(hào)傳輸給滯環(huán)電流控制器；
[0021 ] S2.3，所述滯環(huán)電流控制器比對(duì)來(lái)自所述DSP控制模塊的轉(zhuǎn)化后的電流信號(hào)以及來(lái)自所述電流檢測(cè)模塊的當(dāng)前電流信號(hào)，得到用于控制電機(jī)穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)的調(diào)控指令，并將該調(diào)控指令作用于功率放大電路，改變功率放大電路的功率放大倍數(shù)，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的供電電源，使電機(jī)穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的雙閉環(huán)反饋控制；
[0022]S2.4，通過(guò)控制電機(jī)穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)，控制擺鏡穩(wěn)態(tài)掃描而搜索目標(biāo)。
[0023]本發(fā)明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)及紅外成像方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024](1)與其他現(xiàn)有夜視成像系統(tǒng)相比，本發(fā)明所采用的基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)，能夠遠(yuǎn)距離、快速、多目標(biāo)的跟蹤目標(biāo)；
[0025](2)本發(fā)明中，紅外鏡頭、擺鏡和凝視型紅外面陣相互配合，可在夜晚對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行實(shí)實(shí)精確跟蹤，視頻處理及顯示系統(tǒng)可以對(duì)跟蹤的多目標(biāo)視頻進(jìn)行拼接，在一個(gè)顯示屏上實(shí)實(shí)顯示多目標(biāo)跟蹤圖像；
[0026](3)高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行雙閉環(huán)反饋控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度、高速控制擺鏡旋轉(zhuǎn)，搜索檢控目標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0028]圖2為本發(fā)明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0031]本發(fā)明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)，如圖1所示，為基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；包括:紅外鏡頭、擺鏡、凝視型紅外面陣、視頻處理及顯示系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制終端；在所述擺鏡的前方固定安裝所述紅外鏡頭，在所述擺鏡的后方固定安裝所述凝視型紅外面陣；所述凝視型紅外面陣的輸出端與所述視頻處理及顯示系統(tǒng)的輸入端連接；所述控制終端的一端與所述視頻處理及顯示系統(tǒng)連接，所述控制終端的另一端與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出端與所述擺鏡連接，用于控制所述擺鏡的掃描運(yùn)動(dòng)。
[0032]如圖2所示，為基于高速擺鏡的紅外成像系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為紅外鏡頭，2為擺鏡，3為凝視型紅外面陣，4為電機(jī)，5為控制箱，在控制箱中放置視頻處理及顯示系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及控制終端。
[0033]實(shí)際應(yīng)用中，紅外鏡頭為高精度、長(zhǎng)焦距鏡頭，如焦距為300mm的長(zhǎng)焦距紅外鏡頭，可接收光線范圍最長(zhǎng)可達(dá)到30公里；擺鏡可以為掃描頻率為10kHz高速擺鏡，可以高頻率快速掃描紅外鏡頭接收到的物體所發(fā)出的紅外線；凝視型紅外面陣可采用3um的640*480像元InSb凝視型紅外面陣，可快速靈敏的對(duì)擺鏡掃描圖像進(jìn)行成像；視頻處理及顯示系統(tǒng)通過(guò)對(duì)視頻進(jìn)行快速處理拼接，可以將多點(diǎn)追蹤目標(biāo)結(jié)果同時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上；控制終端可采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)，其作為系統(tǒng)的核心控制端，可以與視頻處理及顯示系統(tǒng)、高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，向視頻處理及顯示系統(tǒng)或高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送控制命令，或者，接收視頻處理及顯示系統(tǒng)以及高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)。
[0034]如圖3所示，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為一種雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，包括:電機(jī)、電流檢測(cè)模塊、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊、滯環(huán)電流控制器、三相整流電路、功率放大電路和DSP控制模塊；其中，電機(jī)可選用PMSM電機(jī)；
[0035]所述三相整流電路的輸出端與所述功率放大電路的第一輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與所述電機(jī)的輸入端連接；
[0036]所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊的輸入端與所述電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊的輸出端與所述DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端連接到所述滯環(huán)電流控制器的第一輸入端；
[0037]所述電流檢測(cè)模塊的輸入端與所述電機(jī)連接，所述電流檢測(cè)模塊的輸出端連接到所述滯環(huán)電流控制器的第二輸入端；
[0038]所述滯環(huán)電流控