CN101726365A - 非制冷式多波段远红外热像仪 - Google Patents

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程咏梅
潘泉
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Abstract

本发明公开了一种非制冷式多波段远红外热像仪，用于远距离大范围远红外多波段成像。其特是将滤光片转轮系统固定于红外热像仪的镜头与焦平面之间，滤光片转轮系统转轮上的8～9微米滤光片、9～10微米滤光片、10～11微米滤光片、11～12微米滤光片位于镜头与焦平面的光路上，控制器系统通过转轮控制传输线与滤光片转轮系统电连接，控制器系统通过控制线路与计算机电连接，红外热像仪通过图像数据传输线与图像采集系统电连接。由于通过旋转嵌入红外带通滤光片的转轮，使得红外辐射分别经过多个红外带通滤光片实现多波段远红外成像功能，效率由现有技术的83.3％提高到90％以上。

Description

非制冷式多波段远红外热像仪
技术领域
本发明涉及一种远红外热像仪，特别是非制冷式多波段远红外热像仪。
背景技术
参照图8，文献“申请号为99125191.1的中国发明专利”公开了一种红外多光谱扫描热象仪，包括聚焦望远系统、双色镜、探测器等，其中扫描镜为一平面镜，其法线与转轴有一夹角，在扫描镜的光路上设有一聚焦望远系统，在聚焦望远系统之后的光轴上设有参考黑体盘和双色镜，双色镜将光束分成三个波段两个通道，并且分别经透镜聚焦在热红外探测器和可见/近红外探测器上。该热象仪为折反系统，采用双色镜将光束分成两个通道，实现多波段成像，但是分光效率和传输率均较低，效率只有83.3％，并且无法人为选择成像子波段和全波段。
一般来说，红外滤光片设计性能良好传输率均较高，滤光片数目越多红外波段可更为精细的划分，可达数十个。单纯追求波段数增加，不但需要增加滤光片的数量，加大红外滤光片设计难度，带来仪器高成本；而且在较窄波段内进行红外成像，子波段数接收到的辐射低，使得各个波段的图像信噪比低，信息量大，难以处理，更为糟糕的是这种成像设计方式忽视了全波段所提供的充分信息，很大程度上造成信息的损失，难以达到更高的探测精度。
发明内容
为了克服现有技术红外多光谱扫描热象仪分光效率低、传输率低的不足，本发明提供一种非制冷式多波段远红外热像仪，通过旋转嵌入红外带通滤光片的转轮，使得红外辐射分别经过多个红外带通滤光片实现多波段远红外成像功能，可以提高分光效率和传输率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种非制冷式多波段远红外热像仪，包括计算机、图像采集系统，其特点是还包括滤光片转轮系统、红外热像仪和控制器系统，滤光片转轮系统固定于红外热像仪的镜头与焦平面之间，滤光片转轮系统转轮上的8～9微米滤光片、9～10微米滤光片、10～11微米滤光片、11～12微米滤光片位于镜头与焦平面的光路上，控制器系统通过转轮控制传输线与滤光片转轮系统电连接，控制器系统通过控制线路与计算机电连接，红外热像仪通过图像数据传输线与图像采集系统电连接。
本发明的有益效果是：由于通过旋转嵌入红外带通滤光片的转轮，使得红外辐射分别经过多个红外带通滤光片实现多波段远红外成像功能，通过4个红外滤光片进行红外多波段均匀成像，并结合全波段8～14微米成像方式，可近乎同时获得四个子波段和一个全波段红外图像，成像质量高，提高了分光效率和传输率，效率由现有技术的83.3％提高到90％以上。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明非制冷式多波段远红外热像仪红外滤光片分光多波段成像系统示意图。
图2是图1中滤光片转轮系统示意图。
图3是8～9微米滤光片的传输率曲线。
图4是9～10微米的传输率曲线。
图5是10～11微米的传输率曲线。
图6是11～12微米的传输率曲线。
图7是本发明中控制与图像数据传输示意图。
图8是背景技术红外多光谱扫描热象仪示意图。
图中，1-滤光片转轮系统；2-红外热像仪；3-控制器系统；4-计算机；5-图像数据传输线；6-转轮中轴线；7-转轮控制传输线；8-控制线路；9-光路；10-图像采集系统；11-8～9微米滤光片；12-9～10微米滤光片；13-10～11微米滤光片；14-11～12微米滤光片；15-光路阻挡板；16-无介质通道；17-直流电机；18-皮带；31-脉冲开关；101-计算机主机；102-采集卡；103-机箱显示器数据线；104-显示器。
具体实施方式
参照图1～7。本发明包括滤光片转轮系统1、一台8-14微米红外热像仪2、滤光片转轮控制器系统3、计算机4和图像采集系统。由滤光片转轮控制系统3控制滤光片转轮系统1转轮的转动以采集不同波段的红外图像，实现红外多波段成像。滤光片转轮系统1固定于红外多波段热像仪2的镜头与焦平面之间，使得滤光片转轮系统1转轮上的各个通道11～16位于镜头与焦平面的光路9上，将滤光片转轮驱动控制器系统3通过转轮控制传输线7与滤光片转轮系统1电连接，滤光片转轮驱动控制器系统3通过控制线路8与计算机4电连接，红外多波段热像仪2通过图像数据传输线5与图像采集系统电连接，这样就完成了整个系统的连接工作。给控制器系统3通电，通过脉冲开关31或计算机4控制控制器系统3工作驱动直流电机17工作，通过皮带18带动滤光片转轮系统1转轮转动，如果8～9微米滤光片11位于光路9上，则可以通过该系统采集8～9微米的红外图像；如果9～10微米滤光片12位于光路9上，则可以通过该系统采集9～10微米的红外图像；如果10～11微米滤光片13位于光路9上，则可以通过该系统采集10～11微米的红外图像；如果11～12微米滤光片14位于光路9上，则可以通过该系统采集11～12微米的红外图像；如果无介质通道16位于光路上，则可以通过该系统采集8～14微米的红外图像。根据应用需要选择所需的波段进行成像。
通过4个红外滤光片进行红外多波段均匀成像，并结合全波段8～14微米成像方式，可近乎同时获得四个子波段和一个全波段红外图像，成像质量高，抗环境干扰性强，性能达到军用标准，窄带滤光片波段范围为1微米，温度变化较小，模块化较高，放弃对地面目标不敏感的12～14微米子波段成像，减少了滤光片数目，使得成本较低。该系统的特点是：a.红外热像仪焦距及成像角度方位可按照需要调节，能获得大范围远距离红外图像；b.红外热像仪通过数据线与计算机的采集卡直接相连，通过图像采集软件控制采集的红外图像的亮度、格式等，可以获得240×320和640×960大小的BMP、JPG、TIF等多种格式的图像，同时可进行视频格式采集；c.转轮系统可人为控制来选择使用不同的滤光片，该滤光片转轮驱动系统可以进行手动和计算机控制，红外图像通过不同的滤光片“过滤”代替分光棱镜以获得传输率较高的不同波段的图像，效率可达90％以上，同时可以配合子波段采集进行全波段成像。
本发明专利热像仪属于光、机、电一体化成像系统，可应用于卫星遥感、目标检测和识别等领域。

Claims (1)

1.一种非制冷式多波段远红外热像仪，包括计算机、图像采集系统，其特征在于：还包括滤光片转轮系统、红外热像仪和控制器系统，滤光片转轮系统固定于红外热像仪的镜头与焦平面之间，滤光片转轮系统转轮上的8～9微米滤光片、9～10微米滤光片、10～11微米滤光片、11～12微米滤光片位于镜头与焦平面的光路上，控制器系统通过转轮控制传输线与滤光片转轮系统电连接，控制器系统通过控制线路与计算机电连接，红外热像仪通过图像数据传输线与图像采集系统电连接。
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