CN102645655A - 一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置 - Google Patents

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牛燕雄
张鹏
牛海莎
和婷
苏平
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Abstract

本发明公开了一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其包括激光发射系统、光学接收系统、图像采集和处理系统以及电源；所述激光发射系统包括红外激光器、耦合透镜、光纤和电控组合扩束镜，所述红外激光器输出的红外激光经耦合透镜耦合后进入所述光纤的输入端，所述光纤的输出端接电控组合扩束镜的输入端；所述光学接收系统包括接收被摄目标反射回的光的滤光片、与所述电控组合扩束镜的光轴平行的电控组合变焦镜头和黑白CCD相机；所述图像采集和处理系统包括与所述黑白CCD相机输出端连接的图像处理单元、与所述图像处理单元输出端连接的LCD显示器。本发明结构新颖，体积小、重量轻，便于携带。

Description

一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置
技术领域
本发明属于红外激光主动侦测成像领域，具体地说是一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，利用红外激光进行主动侦测，可全天候发现识别具有“猫眼效应”的军用光学观瞄设备，例如望远镜、狙击镜等。 
背景技术
目前军事上常用的光学观瞄设备，例如望远镜、狙击镜等，都具有的一个特点是其光学窗口对平行入射光束有很强的按原光路后向反射的特性，通常比周围漫反射背景反射的回波要强。这与夜晚中猫的眼睛对于入射光具有较强的反射能力类似，因此被称为“猫眼效应”。
一般来说，很难用肉眼或普通望远镜搜索观察到敌方的光学观瞄设备，特别是经过伪装或隐蔽的设备。因此提出利用“猫眼效应”原理，对敌方区域发射红外激光束进行扫描，如果在扫描视场内有敌方的光学观瞄设备，就会产生强烈的反射，进而可以对其进行识别和定位。红外光位于不可见光波段，所以不易被敌方人员的肉眼察觉。 
公开号为101922894A的发明专利申请文件公开了一种反狙击激光主动探测系统及方法，其包括反狙击探测头和便携工控机；反狙击探测头可以发射红外激光、接收反射的回波激光信号、获取目标图像；便携工控箱可以控制反狙击探测头、自动识别处理图像信号；该系统能够快速、自动地检测范围在1.5km内的光学窥视装置，但是由于该系统的反狙击探测头和便携工控箱具有较大体积和重量，在实际携带与使用中仍有不便。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其通过向“猫眼”目标及其背景投射经过扩束的红外激光，并探测回波、形成图像，采用图像处理的方法识别目标，本发明的装置结构新颖、体积小巧、重量轻便、方便携带，可以适应工作环境、满足使用要求。 
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是： 
一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，包括激光发射系统、光学接收系统、图像采集和处理系统以及电源；所述激光发射系统包括红外激光器、耦合透镜、光纤和电控组合扩束镜，所述红外激光器输出的红外激光经所述耦合透镜耦合后，进入所述光纤的输入端，所述光纤的输出端接所述电控组合扩束镜的输入端； 
所述光学接收系统包括接收被摄目标漫反射回的光的滤光片、与所述电控组合扩束镜的 光轴平行的电控组合变焦镜头和黑白CCD(电荷耦合器件，charge coupled device)相机，被所述滤光片过滤的光经所述电控组合变焦镜头射到黑白CCD相机上； 
所述图像采集和处理系统包括与所述黑白CCD相机输出端连接的图像处理单元、与所述图像处理单元输出端连接的LCD显示器； 
所述电源输出端分别接所述红外激光器、电控组合扩束镜、电控组合变焦镜头、黑白CCD相机、图像处理单元和LCD显示器的电源端。 
所述红外激光器输出连续激光的波长为808nm。 
所述光纤为多芯光纤。 
本发明的装置中还设有扩束倍数电控调节按钮，其输出端接电控组合扩束镜的控制端。 
还设有光圈调节按钮、变焦按钮和对焦按钮，其输出端分别接所述电控组合变焦镜头的光圈、变焦和对焦的控制端。 
所述耦合透镜、电控组合扩束镜和电控组合变焦镜头镀有与808nm激光波长相对应的增透膜。所述电控组合扩束镜还镀有与808nm激光波长相对应的高反膜。 
上述技术方案中，所述红外激光器输出的连续红外激光，经过所述耦合透镜耦合进入所述光纤的输入端，然后由所述光纤输出至所述电控组合扩束镜进行扩束，并照射目标；由“猫眼”目标与其周边背景反射回的红外激光以及外界环境自然光，经过所述滤光片的过滤，再透过所述电控组合变焦镜头，由所述黑白CCD相机探测接收并对目标及其背景成像；所述黑白CCD相机形成的图像传输至所述图像处理单元进行自动分析处理，对图像中的“猫眼”目标进行圈定识别，并传输至所述LCD显示器进行显示。 
采用上述技术方案产生的有益效果在于：1)本发明通过向“猫眼”目标及其背景投射经过扩束的红外激光，并探测回波、形成图像，采用图像处理的方法识别目标，其结构简单、体积较小，便于携带；2)观察者可以调节所述电控组合扩束镜的扩束倍数，以形成适合的激光发散角及光斑直径，使用所述电控组合变焦镜头的变焦、对焦功能，使装置对目标及其周边背景能清晰成像；3)利用808nm的红外激光进行侦测，可以避免被对方肉眼察觉，同时大气衰减较小；4)本发明的装置可以在全天候侦测识别“猫眼”目标，即如望远镜、狙击镜等的军用光学观瞄设备，同时手持式的外形使装置小巧轻便，方便携带与使用。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图。 
附图中，1代表红外激光器，2代表耦合透镜，3代表光纤，4代表电控组合扩束镜，5代表滤光片，6代表电控组合变焦镜头，7代表黑白CCD相机，8代表DSP微处理器，9代表 LCD显示器，10代表机壳。 
具体实施方式
参看图1，本发明包括设置在机壳10内的激光发射系统、光学接收系统、图像采集和处理系统以及电源。 
所述激光发射系统包括红外激光器1、耦合透镜2、光纤3和电控组合扩束镜4，所述红外激光器1输出的红外激光经耦合透镜2耦合后进入所述光纤3的输入端，所述光纤3的输出端接电控组合扩束镜4的输入端。所述红外激光器1输出波长为808nm的连续红外激光，经过所述耦合透镜2耦合进入所述光纤3的输入端，然后由所述光纤3输出至所述电控组合扩束镜4进行扩束，并照射目标。808nm的红外激光，人眼不可见，且大气衰减较小。所述光纤3可为多芯光纤，提高激光耦合效率。 
所述光学接收系统包括接收被摄目标反射回的光的滤光片5、与所述电控组合扩束镜4的光轴平行的电控组合变焦镜头6和黑白CCD相机7，被所述滤光片5过滤的红外激光经所述电控组合变焦镜头6射到黑白CCD相机7上。所述滤光片5的透光波长为808nm，其可滤过周围环境反射过来的自然光。所述电控组合变焦镜头6为光圈、变焦、对焦均可手动电控调节的组合镜头。由“猫眼”目标与其周边背景反射回的红外激光以及外界环境自然光，经过所述滤光片5的过滤，再透过所述电控组合变焦镜头6，由所述黑白CCD相机7探测接收并对目标及其背景成像。 
所述图像采集和处理系统包括与所述黑白CCD相机7输出端连接的图像处理单元8、与所述图像处理单元8输出端连接的LCD显示器9。所述黑白CCD相机7形成的图像传输至所述图像处理系统8进行自动分析处理，对图像中的“猫眼”目标进行圈定识别，并传输至所述LCD显示器9进行显示。其中，图像处理单元8采用DSP微处理器，其芯片型号为TI公司的TMS320DM642，通过提取判别目标特征进行有效识别。 
所述电源输出端分别接所述红外激光器1、电控组合扩束镜4、电控组合变焦镜头6、黑白CCD相机7、图像处理单元8和LCD显示器9的电源端。 
在机壳10上还设有扩束倍数电控调节按钮和红外激光器闪烁按钮，所述扩束倍数电控调节按钮和红外激光器闪烁按钮的输出端分别接电控组合扩束镜4和红外激光器1的控制端。通过所述扩束倍数电控调节按钮可调节激光扩束的倍数，满足输出激光发散角及光斑直径可变化的要求。输出的红外激光可通过所述红外激光器闪烁按钮开启有规律的闪烁，满足对于“猫眼”目标可进行有效探测的目的。 
在机壳上还设有光圈调节按钮、变焦按钮和对焦按钮，所述光圈调节按钮、变焦按钮和 对焦按钮的输出端分别接所述电控组合变焦镜头6的光圈、变焦和对焦的控制端。通过对光圈调节按钮、变焦按钮和对焦按钮的调节，满足对“猫眼”目标及其周边背景可以清晰成像的要求。 
所述耦合透镜2、所述电控组合扩束镜4和所述电控组合变焦镜头6可镀有与所述红外激光器1发出的激光波长相对应的增透膜，并且镜头的选择均需考虑到对激光功率的承受能力。 
所述电控组合扩束镜4可镀有高反膜，以防止由目标反射回的红外激光干扰所述红外激光器1的正常工作。 
机壳10上还设有把手，便于装置的携带。 
综上，本发明的工作步骤如下： 
S1：开启所述红外激光器，发射808nm连续红外激光； 
S2：调整所述电控组合变焦镜头的光圈大小，使所述LCD显示器的图像达到合适的亮度；
S3：使用所述电控组合变焦镜头的变焦、对焦功能，使装置对目标及其周边背景能清晰成像； 
S4：调整所述电控组合扩束镜的扩束倍数，使激光发散角与在目标所在平面形成光斑的直径均达到理想状况； 
S5：若目标对红外激光产生强烈的反射，则装置可圈定识别目标并显示在所述LCD显示器上； 
S6：可开启所述红外激光器的闪烁功能，根据目标对闪烁激光的反射进一步进行判定。 

Claims (9)

1.一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，包括激光发射系统、光学接收系统、图像采集和处理系统以及电源；其特征在于所述激光发射系统包括红外激光器(1)、耦合透镜(2)、光纤(3)和电控组合扩束镜(4)，所述红外激光器(1)输出的红外激光经耦合透镜(2)耦合后进入所述光纤(3)的输入端，所述光纤(3)的输出端接电控组合扩束镜(4)的输入端；
所述光学接收系统包括接收被摄目标反射回的光的滤光片(5)、与所述电控组合扩束镜(4)的光轴平行的电控组合变焦镜头(6)和黑白CCD相机(7)，被所述滤光片(5)过滤的红外激光经所述电控组合变焦镜头(6)射到黑白CCD相机(7)上；
所述图像采集和处理系统包括与所述黑白CCD相机(7)输出端连接的图像处理单元(8)、与所述图像处理单元(8)输出端连接的LCD显示器(9)；
所述电源输出端分别接所述红外激光器(1)、电控组合扩束镜(4)、电控组合变焦镜头(6)、黑白CCD相机(7)、图像处理单元(8)和LCD显示器(9)的电源端。
2.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：所述红外激光器(1)输出连续激光的波长为808nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：所述光纤(3)为多芯光纤。
4.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：还设有扩束倍数电控调节按钮，其输出端接电控组合扩束镜(4)的控制端。
5.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：还设有光圈调节按钮、变焦按钮和对焦按钮，其输出端分别接所述电控组合变焦镜头(6)的光圈、变焦和对焦的控制端。
6.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于所述滤光片(5)的透光波长为808nm。
7.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：所述耦合透镜(2)、电控组合扩束镜(4)和电控组合变焦镜头(6)镀有与808nm激光波长相对应的增透膜。
8.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于所述电控组合扩束镜(4)镀有与808nm激光波长相对应的高反膜。
9.根据权利要求1所述的一种基于“猫眼效应”的全天候手持式激光主动侦测装置，其特征在于：所述图像处理单元(8)采用DSP微处理器，其芯片型号为TI公司的TMS320DM642。 
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