CN102338665B - 一种红外热像仪及其用于探测红外物像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外热像仪及其用于探测红外物像的方法，红外热像仪包括一个红外光学系统和一个成像电路组件及驱动电路和监视器；所述红外光学系统包括变焦物镜，在该变焦物镜之后依次安装有：制冷器投影屏，组合光镜以及红外探测器。用本发明的红外热像仪探测红外物像的方法，包括场景图像聚焦、图像扫描、聚焦和转换电信号、实时校正温度及控制步骤。本发明优点是：结构小巧，操作简便，可靠性很高，温度控制准确，克服了现有技术中参考标定源与场景的温度偏差问题，对当前场景的校正的实时性和自适应性校正效果好，保证了校正后图像的均匀性，大幅提升了校正的效果，图像质量高。

Description

一种红外热像仪及其用于探测红外物像的方法

技术领域

本发明涉及一种红外热像仪及其用于探测红外物像的方法，具体涉及一种具有自适应非均匀校正装置的红外热像仪，属于光学仪器技术领域。

背景技术

红外热像仪具有被动式、抗干扰性强，可昼夜观测、探测快速小目标能力强的特点，已经成为侦察、监控、目标跟踪多应用领域光电系统重要的组成部分，广泛装备于侦察、监控、目标跟踪行业当中。在实际应用中，由于制备工艺的问题，红外探测器各像元不可能完全一致，因而产生了非均匀性的问题，给红外成像带来了困难。尤其是对于复杂背景下的军用红外热像仪，非均匀性的影响尤其突出，制约了红外热像仪的性能，降低了弱小目标的检测与识别的成功率，使得其探测能力和作用距离无法满足实际应用的要求。因而，必须对其进行非均匀校正处理，以获得理想的输出图像。

目前，红外热像仪中的非均匀性校正的方法主要有两类，一种是常用的温度标定方法，如一点校正法、伪两点校正法、两点校正法、多点校正法。这些方法在应用中通常是在出厂前根据均匀黑体进行校正，将非均匀校正系数预先存储到热像仪的图像处理电路组件当中。在开机且热像仪正常工作之后，热像仪调用这些预先存储的校正系数对图像进行非均匀校正。而随着使用环境的变化，尤其是用于野外的红外热像仪经常会遇到极端天气情况，红外探测器的响应曲线也会发生相应的变化。热像仪的探测性能会因此大打折扣。另外一种方式是基于实时场景的非均匀校正，如神经网络法、Kalman滤波法、时域高通滤波法。这些方法理论上根据不同的场景对原始画面中的每个点进行非均匀校正，以得到良好的校正图像。然而，这类算法往往比较复杂，计算量极大，依靠目前的图像处理技术无法在实际设备中实现，因而还没有得到应用。

因此，如何将基于场景的自适应性和温度标定的实用性结合起来，研发具有自适应性的非均匀校正机构的红外热像仪，对于提高红外热像仪在实际应用中的成像质量、探测能力和安全保卫价值至关重要。如在中国专利200620019305.8《改善凝视型红外热像仪非均匀性校正效果的光路干扰板》和中国专利200710192272.6《凝视型热像仪非均匀性校正实时标定装置》中，利用干扰板和参考黑体作为标定装置，以对场景非均匀校正系数进行标定。然而，由于这几种参考标定装置难以随时与背景的温度接近，而且难以将标定装置发出的辐射均匀分布在探测器靶面上，这些问题对于野外防卫复杂背景环境中的校正效果影响很大，实际校正效果较差。这就要求必须开发实时性好、可将黑体辐射均匀分布于探测器各像元上的自适应非均匀校正机构。

发明内容

本发明的一个目的是：提供一种具有自适应非均匀校正装置的红外热像仪。该红外热像仪结构小巧，可靠性很高，温度控制准确，克服了现有技术中参考标定源与场景的温度偏差问题，对当前场景的校正的实时性和自适应性校正效果好，保证了校正后图像的均匀性，大幅提升了校正的效果，图像质量高。即，能够根据不同背景温度自行调节红外热像仪的非均匀校正系数，以用于改善非均匀校正的质量。

本发明的另一个目的是：提供一种将本发明的红外热像仪用于探测红外物像的方法，以及提供本发明红外热像仪数字信息处理与成像的方法。

本发明红外热像仪的技术方案是：

一种红外热像仪，它包括一个红外光学系统，和一个成像电路组件，及驱动电路和监视器；所述红外光学系统包括变焦物镜，在该变焦物镜之后依次安装有：制冷器投影屏，组合光镜以及红外探测器；所述的成像电路组件包括一个模拟信号处理器和一个数字信号处理组件；该数字信号处理组件包括依次连接的前处理器，和并行数字信号处理单元，以及后处理器；所述的红外探测器的输出端与模拟信号处理器连接；驱动电路的输入端与并行数字信号处理单元连接，输出端与制冷器投影屏和红外光学系统的组合光镜连接；监视器与后处理器连接。

在上述技术方案的基础上进一步的技术方案是：

所述的红外热像仪，其制冷器投影屏位于红外光学系统主光路焦平面上；分布于红外探测器焦平面的每一个像元的参考温度标准一致。

所述的红外热像仪，其制冷器投影屏为热电制冷器投影屏，包括一个在同光轴X-X上的两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜；所述光轴X-X垂直于变焦物镜的主光轴O-O；所述两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜分别对称安装在主光轴O-O两侧，且相互位置关系是：远离主光轴的一侧是第一热电制冷器，另一侧是第二热电制冷器；靠近主光轴的一侧是第一折叠式反射镜，另一侧是第二折叠式反射镜；位于热电制冷器和折叠式反射镜之间的是第一准直透镜和第二准直透镜。

所述的红外热像仪，其第一热电制冷器的温度与第二热电制冷器的温度具有温度差。

所述的红外热像仪，其第一折叠式反射镜和第二折叠式反射镜分别紧靠其同一侧的准直透镜凸面；第一折叠式反射镜和第二折叠式反射镜的光滑反射面均朝向主光轴O-O，且与主光轴O-O成45度角。

所述的红外热像仪，其前处理器包括一个原始场景红外图像模块，用于寄存并向并行数字信号处理单元传送原始场景红外图像；还有一个温度参考标定信号模块，用于解算温度参考标定信号并向并行数字信号处理单元传送当前场景的校正系数。

所述的红外热像仪，其并行数字信号处理单元包括与前处理器连接的当前场景校正模块；该当前场景校正模块输出端分别通过增益数据模块和偏移数据模块分别与乘法模块K1 和加法模块K2连接；所述乘法模块K1还与原始场景红外图像模块输出端连接，用于将增益表对原始场景红外图像做乘法运算；从乘法模块K1起沿信号传输方向顺序连接的还有加法模块K2、非均匀校正图像模块，最后以对比度增强模块输出；所述加法模块K2用于将偏移量表对原始场景红外图像做加法运算，非均匀校正图像模块用于完成两点校正法；自适应控制计算模块输入端与非均匀校正图像模块连接，输出端与驱动电路连接。

所述的红外热像仪，其后处理器包括一个输入端与对比度增强模块连接而输出端与边缘增强模块连接的电子放大模块；数据转换模块输入端与边缘增强模块的输出端连接而输出端与监视器的输入端连接。

所述的红外热像仪，其红外光学系统按场景发射出辐射光的前进方向从前至后依次有：变焦物镜，制冷器投影屏，组合光镜以及红外探测器；所述组合光镜在制冷器投影屏之后按光的前进方向从前至后依次为：第三准直透镜组,扫描镜，成像透镜组，第三折叠式反射镜以及中继透镜，最后是红外探测器。

用本发明的红外热像仪探测红外物像的方法，其红外热像仪包括一个红外光学系统，和一个成像电路组件，及驱动电路和监视器, 探测红外物像的方法包括下述步骤：

A、开机：开机后待进入正常工作状态后，并行数字信号处理单元工作，进入自适应非均匀校正模式；

B、场景图像聚焦：在红外光学系统中，场景图像聚焦于制冷器投影屏上，形成中间图像M；

C、图像扫描：红外光学系统中的扫描镜对中间图像M扫描，先后分别对第一热电制冷器、场景红外图像和第二热电制冷器扫描；在第三折叠式反射镜与中继透镜之间形成中间图像N；

D、聚焦和转换电信号：红外光学系统将扫描后的辐射光线聚焦于红外探测器，转换为电信号后输入成像电路组件；

E、图像分离：成像电路组件将具有高、低温差的第一热电制冷器和第二热电制冷器的辐射信号通过模拟信号处理器、原始场景红外图像模块和温度参考标定信号模块后，与场景红外图像分离，作为温度标定参考源，计算增益和偏移量校正系数，更新增益和偏移量校正系数表；

F、非均匀校正：通过非均匀校正图像模块以两点校正法进行非均匀校正；

G、实时校正温度及控制：成像电路组件分析场景红外图像的环境温度，通过驱动电路改变热电制冷器投影屏的高温和低温设置，实时校正温度及控制。

本发明所述的红外热像仪数字信息处理与成像的方法，成像电路组件包括一个模拟信号处理器和一个数字信号处理组件；该数字信号处理组件包括依次连接的前处理器，和并行数字信号处理单元，以及后处理器；数字信息处理与成像的方法包括下述步骤：

a、模拟信号处理：模拟信号处理器将红外探测器的信号放大为模拟信号并将其转变为数字信号；

b、前处理：前处理器的输入端与模拟信号处理器的输出端连接，接收模数转换后的数字信号，并将每一帧图像序列通过原始场景红外图像模块和温度参考标定信号模块分为原始场景红外图像和温度参考标定信号，并分别发送给并行数字信号处理单元；

c、并行数字信号处理：并行数字信号处理单元的输入端与前处理器输出端相连，实现非均匀校正和对比度增强功能；在该单元中，原始场景红外图像寄存于帧存储器中，温度参考标定信号则通过解算得到当前场景的校正系数；

d、校正系数：当前场景校正模块得出的系数通过增益数据模块和偏移数据模块更新增益表和偏移量表；

e、增益表和和偏移量表被作用于帧存储器中的原始场景红外图像模块，通过两点校正法完成非均匀校正过程，转换至非均匀校正图像模块311；

f、在并行数字信号处理单元中，自适应控制计算模块在非均匀校正后图像模块之后实施，用于计算场景环境的温度范围，提供与实际温度相近的温度控制信号，发送到驱动电路中；

g、并行数字信号处理单元将非均匀校正后图像模块的图像通过对比度增强模块进行对比度增强；

h、后处理器的输入端与并行数字信号处理单元的输出端相连，接收对比度增强模块的图像；并依次完成电子放大、边缘增强和数据转换；在数模转换后，模拟信号被转换为标准视频格式数据；

i、驱动电路的输入端与并行数字信号处理单元的输出端相连，用于接收温度控制信号，调节热电制冷器的温度，使其与当前场景的背景温度接近，提高非均匀校正效果；

j、监视器的输入端与后处理器的输出端相连，用于接收后处理器发出的标准视频格式数据，显示模拟红外图像。

与现有技术相比，本发明具有显著的技术效果，主要表现在：

1、 采用热电制冷器投影屏设计，温度控制准确，与背景温度接近，每帧图像周期内自动完成一次校正系数的计算，从而实现了对当前场景的校正的实时性和自适应性，校正效果好。结合并行式数字信号处理单元图像处理技术，克服了现有发明中参考标定源与场景的温度偏差问题；

2、由于采用小型化的准直透镜设计且热电制冷器结构小巧，可靠性很高，从而在略微增加红外热像仪的体积的前提下，整个红外热像仪的探测性能得到极大的提升，设备的稳定性也得到了保证；

3、利用折叠式反射镜和准直透镜将参考源辐射均匀分布于探测器焦平面的每一个像元上，使得每个像元的参考温度标准一致，从而使得其校正过程中不会引入新的非均匀性，保证了校正后图像的均匀性，大幅提升了校正的效果，图像质量优有很大改进。

附图说明

图1是本发明的红外热像仪结构示意图；

图2是本发明的红外热像仪中制冷器投影屏的光路结构示意图；

图3是本发明的红外热像仪中红外光学系统示意图；

图4是本发明的红外热像仪更具体的整体结构示意图，特别是对成像电路组件和驱动电路结构和工作步骤进一步说明的示意图。

具体实施方式

下面根据结合附图和具体实施示例对本发明作进一步说明。

实施例1：为一种红外热像仪产品的实施例。如附图1、2、3、4所示，它有一个红外光学系统100，和一个成像电路组件300，及驱动电路315和监视器320；所述红外光学系统100包括变焦物镜101，在该变焦物镜101之后依次安装有：制冷器投影屏102，组合光镜103以及红外探测器104；所述的成像电路组件300包括一个模拟信号处理器304和一个数字信号处理组件300.1；该数字信号处理组件300.1包括依次连接的前处理器307，和并行数字信号处理单元313，以及后处理器319；所述的红外探测器104的输出端与模拟信号处理器304连接；驱动电路315的输入端与并行数字信号处理单元313连接，输出端与制冷器投影屏102和红外光学系统的组合光镜103连接；监视器320与后处理器319连接。所述的制冷器投影屏102位于红外光学系统100主光路焦平面上；分布于红外探测器104焦平面的每一个像元的参考温度标准一致。如图2所示，所述的制冷器投影屏102为热电制冷器投影屏，有一个在同光轴X-X上的两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜；所述光轴X-X垂直于变焦物镜101的主光轴O-O；所述两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜分别对称安装在主光轴O-O两侧，且相互位置关系是：远离主光轴的一侧是第一热电制冷器102.1，另一侧是第二热电制冷器102.2；靠近主光轴的一侧是第一折叠式反射镜102.3，另一侧是第二折叠式反射镜102.4；位于热电制冷器和折叠式反射镜之间的是第一准直透镜102.5和第二准直透镜102.6。所述的第一热电制冷器102.1的温度与第二热电制冷器102.2的温度具有温度差。所述的第一折叠式反射镜102.3和第二折叠式反射镜102.4分别紧靠其同一侧的准直透镜凸面；第一折叠式反射镜102.3和第二折叠式反射镜102.4的光滑反射面均朝向主光轴O-O，且与主光轴O-O成45度角。如图4所示，所述的前处理器307包括一个原始场景红外图像模块305，用于寄存并向并行数字信号处理单元313传送原始场景红外图像；还有一个温度参考标定信号模块306，用于解算温度参考标定信号并向并行数字信号处理单元313传送当前场景的校正系数。所述的并行数字信号处理单元313包括与前处理器307连接的当前场景校正模块308；该当前场景校正模块308输出端分别通过增益数据模块309和偏移数据模块310分别与乘法模块K1 和加法模块K2连接；所述乘法模块K1还与原始场景红外图像模块305输出端连接，用于将增益表对原始场景红外图像做乘法运算；从乘法模块K1起沿信号传输方向顺序连接的还有加法模块K2、非均匀校正图像模块311，最后以对比度增强模块312输出；所述加法模块K2用于将偏移量表对原始场景红外图像做加法运算，非均匀校正图像模块311用于完成两点校正法；自适应控制计算模块314输入端与非均匀校正图像模块311连接，输出端与驱动电路315连接。所述的后处理器319包括一个输入端与对比度增强模块312连接而输出端与边缘增强模块317连接的电子放大模块316；数据转换模块318输入端与边缘增强模块317的输出端连接而输出端与监视器320的输入端连接。如图3所示，所述的红外光学系统100按场景100’发射出辐射光的前进方向从前至后依次有：变焦物镜101，制冷器投影屏102，组合光镜103以及红外探测器104；所述组合光镜103在制冷器投影屏102之后按光的前进方向从前至后依次为：第三准直透镜组103.1,扫描镜103.2，成像透镜组103.3，第三折叠式反射镜103.4以及中继透镜103.5，最后是红外探测器104。

如图2所示，对红外光学系统100的工作原理及效果作进一步说明如下:

1、场景100’发射出辐射，进入变焦物镜101中；

2、变焦物镜101用于将场景100’发射的红外辐射聚焦于热电制冷器投影屏102的焦面上，形成中间图像M，然后进入组光镜103；

3、组合光镜103的准直透镜组103.1在热电制冷器投影屏102后方，用于接收中间图像M，并对这一图像进行准直，发散为平行光束；准直透镜组103.1的特征是：由三片透镜组成，在前端留出了大量空间，以便安装热电制冷器投影屏102；

4、扫描镜103.2在准直透镜组103.1的后方，用于对通过准直透镜组103.1的光线进行扫描；对于每一帧图像而言，首先扫描的是第一热电制冷器102.1（高温），然后是场景红外图像，最后第二热电制冷器102.2发射的辐射（低温）；

5、成像透镜组103.3在扫描镜103.2的下方，用于将扫描反射后的辐射光线会聚得到中间图像N；

6、第三折叠式反射镜103.4位于成像透镜组103.3的下方，用于减小整个光学系统的体积；

7、中间图像N包含了场景100’、第一热电制冷器102.1（高温和第二热电制冷器102.2（低温）的组合图像；

8、中继透镜103.5位于折叠式反射镜103.4和中间图像N后方，用于增加光线的传输距离，并将中间图像N会聚于红外探测器104的靶面上；

9、红外探测器104位于整个光学系统100之后，用于将光信号转换为模拟电信号，这一电信号经过处理后最终用于红外成像。

实施例2：为用本发明的红外热像仪探测红外物像的方法，如图1、2、3、4所示，红外热像仪包括一个红外光学系统100，和一个成像电路组件300，及驱动电路315和监视器320, 探测红外物像的方法包括下述步骤：

A、开机：开机后待进入正常工作状态后，并行数字信号处理单元313工作，进入自适应非均匀校正模式；

B、场景图像聚焦：在红外光学系统100中，场景图像聚焦于制冷器投影屏102上，形成中间图像M；

C、图像扫描：红外光学系统100中的扫描镜103.2对中间图像M扫描，先后分别对第一热电制冷器102.1、场景红外图像和第二热电制冷器102.2扫描；在第三折叠式反射镜103.4与中继透镜103.5之间形成中间图像N；

D、聚焦和转换电信号：红外光学系统100将扫描后的辐射光线聚焦于红外探测器104，转换为电信号后输入成像电路组件300；

E、图像分离：成像电路组件300将具有高、低温差的第一热电制冷器102.1和第二热电制冷器102.2的辐射信号通过模拟信号处理器304、原始场景红外图像模块305和温度参考标定信号模块306后，与场景红外图像分离，作为温度标定参考源，计算增益和偏移量校正系数，更新增益和偏移量校正系数表；

F、非均匀校正：通过非均匀校正图像模块311以两点校正法进行非均匀校正；

G、实时校正温度及控制：成像电路组件300分析场景红外图像的环境温度，通过驱动电路315改变热电制冷器投影屏102的高温和低温设置，实时校正温度及控制。

实施例3：本发明所述的红外热像仪数字信息处理与成像的方法，如图4所示，成像电路组件300包括一个模拟信号处理器304和一个数字信号处理组件300.1；该数字信号处理组件300.1包括依次连接的前处理器307，和并行数字信号处理单元313，以及后处理器319；数字信息处理与成像的方法包括下述步骤：

a、模拟信号处理：模拟信号处理器304将红外探测器104的信号放大为模拟信号并将其转变为数字信号；

b、前处理：前处理器（FPGA）307的输入端与模拟信号处理器304的输出端连接，接收模数转换后的数字信号，并将每一帧图像序列通过原始场景红外图像模块305和温度参考标定信号模块306分为原始场景红外图像和温度参考标定信号，并分别发送给并行数字信号处理单元313；

c、并行数字信号处理：并行数字信号处理单元313的输入端与前处理器(FPGA)307输出端相连，实现非均匀校正和对比度增强功能；在该单元中，原始场景红外图像寄存于帧存储器中，温度参考标定信号则通过解算得到当前场景的校正系数；

d、校正系数：当前场景校正模块308得出的系数通过增益数据模块309和偏移数据模块310更新增益表和偏移量表；

e、增益表和和偏移量表被作用于帧存储器中的原始场景红外图像模块305，通过两点校正法完成非均匀校正过程，转换至非均匀校正图像模块311；

f、在并行数字信号处理单元313中，自适应控制计算模块314在非均匀校正后图像模块311之后实施，用于计算场景环境的温度范围，提供与实际温度相近的温度控制信号，发送到驱动电路315中；

g、并行数字信号处理单元313将非均匀校正后图像模块311的图像通过对比度增强模块312进行对比度增强；

h、后处理器（FPGA）319的输入端与并行数字信号处理单元313的输出端相连，接收对比度增强模块312的图像；并依次完成电子放大、边缘增强和数据转换；在数模转换后，模拟信号被转换为标准视频格式数据；

i、驱动电路315的输入端与并行数字信号处理单元313的输出端相连，用于接收温度控制信号，调节热电制冷器的温度，使其与当前场景的背景温度接近，提高非均匀校正效果；

j、监视器320的输入端与后处理器（FPGA）319的输出端相连，用于接收后处理器（FPGA）319发出的标准视频格式数据，显示模拟红外图像。

利用本发明开发的实际热像仪中，采用288×4制冷型MCT红外探测器，冷屏F数1.67，焦距100mm。并行数字信号处理单元采用TI公司TMS320C80多媒体视频处理器，该处理器由四个DSP单元组成。工作环境为复杂的海天背景环境，噪音干扰很大。该热像仪连续工作8小时，每半小时标定一次。对其校正效果进行评测，在校正前非均匀性为3.2%，校正后的平均非均匀性为0.3%。由此证明，该发明对于在复杂环境，尤其是海上复杂背景下的红外热像仪具有重大意义，可以显著提高图像均匀性，提升整机的探测性能。

本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种红外热像仪，其特征在于，它包括一个红外光学系统（100），和一个成像电路组件（300），及驱动电路（315）和监视器（320）；所述红外光学系统（100）包括变焦物镜（101），在该变焦物镜（101）之后依次安装有：制冷器投影屏（102），组合光镜（103）以及红外探测器（104）；所述的成像电路组件（300）包括一个模拟信号处理器（304）和一个数字信号处理组件（300.1）；该数字信号处理组件（300.1）包括依次连接的前处理器（307），和并行数字信号处理单元（313），以及后处理器(319)；所述的红外探测器（104）的输出端与模拟信号处理器（304）连接；驱动电路（315）的输入端与并行数字信号处理单元（313）连接，输出端与制冷器投影屏（102）和红外光学系统的组合光镜（103）连接；监视器（320）与后处理器(319)连接；所述的制冷器投影屏（102）为热电制冷器投影屏，包括一个在同光轴X-X上的两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜；所述光轴X-X垂直于变焦物镜（101）的主光轴O-O；所述两个热电制冷器，和两块折叠式反射镜，以及两块准直透镜分别对称安装在主光轴O-O两侧，且相互位置关系是：

远离主光轴的一侧是第一热电制冷器（102.1），另一侧是第二热电制冷器（102.2）；靠近主光轴的一侧是第一折叠式反射镜（102.3），另一侧是第二折叠式反射镜（102.4）；位于热电制冷器和折叠式反射镜之间的是第一准直透镜（102.5）和第二准直透镜（102.6）。

2.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，制冷器投影屏（102）位于红外光学系统（100）主光路焦平面上；分布于红外探测器（104）焦平面的每一个像元的参考温度标准一致。

3.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，第一热电制冷器（102.1）的温度与第二热电制冷器（102.2）的温度具有温度差。

4.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，第一折叠式反射镜（102.3）和第二折叠式反射镜（102.4）分别紧靠其同一侧的准直透镜凸面；第一折叠式反射镜（102.3）和第二折叠式反射镜（102.4）的光滑反射面均朝向主光轴O-O，且与主光轴O-O成45度角。

5.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，前处理器（307）包括一个原始场景红外图像模块(305)，用于寄存并向并行数字信号处理单元（313）传送原始场景红外图像；还有一个温度参考标定信号模块（306），用于解算温度参考标定信号并向并行数字信号处理单元（313）传送当前场景的校正系数。

6.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，并行数字信号处理单元（313）包括与前处理器（307）连接的当前场景校正模块（308）；该当前场景校正模块（308）输出端分别通过增益数据模块（309）和偏移数据模块（310）分别与乘法模块K1 和加法模块K2连接；所述乘法模块K1还与原始场景红外图像模块(305)输出端连接，用于将增益表对原始场景红外图像做乘法运算；从乘法模块K1起沿信号传输方向顺序连接的还有加法模块K2、非均匀校正图像模块（311），最后以对比度增强模块（312）输出；所述加法模块K2用于将偏移量表对原始场景红外图像做加法运算，非均匀校正图像模块（311）用于完成两点校正法；自适应控制计算模块（314）输入端与非均匀校正图像模块（311）连接，输出端与驱动电路（315）连接。

7.根据权利要求1所述的红外热像仪，其特征在于，所述红外光学系统（100）按场景（100’）发射出辐射光的前进方向从前至后依次有：变焦物镜（101），制冷器投影屏（102），组合光镜（103）以及红外探测器（104)；所述组合光镜（103）在制冷器投影屏（102）之后按光的前进方向从前至后依次为：第三准直透镜组（103.1）,扫描镜（103.2），成像透镜组（103.3），第三折叠式反射镜（103.4）以及中继透镜（103.5），最后是红外探测器（104）。

8.一种用权利要求1所述的红外热像仪探测红外物像的方法，其特征在于，红外热像仪包括一个红外光学系统（100），和一个成像电路组件（300），及驱动电路（315）和监视器（320）, 探测红外物像的方法包括下述步骤：

A、开机：开机后待进入正常工作状态后，并行数字信号处理单元（313）工作，进入自适应非均匀校正模式；

B、场景图像聚焦：在红外光学系统（100）中，场景图像聚焦于制冷器投影屏（102）上，形成中间图像M；

C、图像扫描：红外光学系统（100）中的扫描镜（103.2）对中间图像M扫描，先后分别对第一热电制冷器（102.1）、场景红外图像和第二热电制冷器（102.2）扫描；在第三折叠式反射镜（103.4）与中继透镜（103.5）之间形成中间图像N；

D、聚焦和转换电信号：红外光学系统（100）将扫描后的辐射光线聚焦于红外探测器（104），转换为电信号后输入成像电路组件（300）；

E、图像分离：成像电路组件（300）将具有高、低温差的第一热电制冷器（102.1）和第二热电制冷器（102.2）的辐射信号通过模拟信号处理器（304）、原始场景红外图像模块(305)和温度参考标定信号模块（306）后，与场景红外图像分离，作为温度标定参考源，计算增益和偏移量校正系数，更新增益和偏移量校正系数表；

F、非均匀校正：通过非均匀校正图像模块（311）以两点校正法进行非均匀校正；

G、实时校正温度及控制：成像电路组件（300）分析场景红外图像的环境温度，通过驱动电路（315）改变热电制冷器投影屏（102）的高温和低温设置，实时校正温度及控制。

9.一种权利要求1所述的红外热像仪数字信息处理与成像的方法，其特征在于，成像电路组件（300）包括一个模拟信号处理器（304）和一个数字信号处理组件（300.1）；该数字信号处理组件（300.1）包括依次连接的前处理器（307），和并行数字信号处理单元（313），以及后处理器(319)；数字信息处理与成像的方法包括下述步骤：

a、模拟信号处理：模拟信号处理器(304)将红外探测器(104)的信号放大为模拟信号并将其转变为数字信号；

b、前处理：前处理器（307）的输入端与模拟信号处理器（304）的输出端连接，接收模数转换后的数字信号，并将每一帧图像序列通过原始场景红外图像模块(305)和温度参考标定信号模块（306）分为原始场景红外图像和温度参考标定信号，并分别发送给并行数字信号处理单元（313）；

c、并行数字信号处理：并行数字信号处理单元（313）的输入端与前处理器(307)输出端相连，实现非均匀校正和对比度增强功能；在该单元中，原始场景红外图像寄存于帧存储器中，温度参考标定信号则通过解算得到当前场景的校正系数；

d、校正系数：当前场景校正模块（308）得出的系数通过增益数据模块（309）和偏移数据模块（310）更新增益表和偏移量表；

e、增益表和和偏移量表被作用于帧存储器中的原始场景红外图像模块（305），通过两点校正法完成非均匀校正过程，转换至非均匀校正图像模块（311）；

f、在并行数字信号处理单元（313）中，自适应控制计算模块（314）在非均匀校正后图像模块（311）之后实施，用于计算场景环境的温度范围，提供与实际温度相近的温度控制信号，发送到驱动电路（315）中；

g、并行数字信号处理单元（313）将非均匀校正后图像模块（311）的图像通过对比度增强模块（312）进行对比度增强；

h、后处理器(319)的输入端与并行数字信号处理单元（313）的输出端相连，接收对比度增强模块（312）的图像；并依次完成电子放大、边缘增强和数据转换；在数模转换后，模拟信号被转换为标准视频格式数据；

i、驱动电路（315）的输入端与并行数字信号处理单元（313）的输出端相连，用于接收温度控制信号，调节热电制冷器的温度，使其与当前场景的背景温度接近，提高非均匀校正效果；

j、监视器（320）的输入端与后处理器（319）的输出端相连，用于接收后处理（319）发出的标准视频格式数据，显示模拟红外图像。

Images