CN103592651B - 一种猫眼目标探测的主被动成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猫眼目标探测的主被动成像系统，该系统包括脉冲激光器、发射光学系统、光学镜头、CCD探测器、视频处理系统、控制与延迟电路。CCD探测器通过光学镜头对目标区域进行图像采集，然后传输给视频处理系统，视频处理系统每检测到连续两帧图像传输完毕，产生一个触发信号并发送至控制与延时电路，控制与延时电路接收到触发信号立刻产生一个有效宽度等于所述CCD探测器的采集周期的电脉冲信号，并传输至脉冲激光器，脉冲激光器根据电脉冲信号产生激光脉冲信号通过发射光学系统向待测目标发射激光束，使用本发明能够令产生的激光脉冲自适应跟踪探测器采集帧频的变化，从而提高主动成像质量，进而提高主被动图像的匹配率。

Description

一种猫眼目标探测的主被动成像系统
技术领域
本发明涉及激光主被动成像技术，属于激光成像技术领域，具体涉及一种猫眼目标探测的主被动成像系统，来对猫眼目标进行主被动成像。
背景技术
在绝大多数光电装备中，都是通过一定口径的光学系统将目标的辐射、散射信号汇聚到一个高灵敏度的光电传感器上，当激光束照射到光学目标窗口并进入光学系统视场时，根据光路的可逆性，光学系统会将一部分激光信号原光路反射回去，这种反射光被光学系统准直后会非常明亮。而且，不论入射光以何种角度进入光学系统，只要能够到达传感器上，其反射光就会原路返回，这就是光学目标的“猫眼”效应，具有“猫眼”效应的目标被称为猫眼目标。
激光主动探测系统能够对“猫眼”效应实现早期预警，从而得到了人们的广泛关注。在激光主动探测系统中，激光光源是重要组成部分，可分为连续激光和脉冲激光两种。目前大多数猫眼目标的识别都是采用连续激光作为光源，对目标区域进行主动成像，连续采集目标区域信息，然后利用目标灰度及形状特征的方法成像，但是当背景较复杂时，连续采集的目标信息无法排除背景波动造成的干扰。
而现有的脉冲激光作为光源的探测系统，其采用脉冲激光照射猫眼目标，从而实现主被动成像，探测器获取主动图像和被动图像后进行匹配，从而消除背景的干扰，能够在很大程度上提高成像质量，增强目标识别度，降低虚警率。
然而，现有的探测系统采用固定重复频率的脉冲激光作为光源，产生固定频率变化的主被动图像，由探测器采集，但是当脉冲宽度太宽或太窄时，会产生连续采集的两幅图像均为主动图像或被动图像的问题，而探测器本身也可能存在稳定性问题，使得不能按照其本身的帧频进行图像采集，当帧频波动时，会产生采集半幅主动图像或半幅被动图像的情况，使得成像质量较差，匹配率低，从而导致探测系统目标识别不清，虚警率高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种猫眼目标探测的主被动成像系统，能够令产生的激光脉冲自适应跟踪探测器采集帧频的变化，从而提高主动成像质量，进而提高主被动图像的匹配率。
该方案是这样实现的：
一种猫眼目标探测的主被动成像系统，包括脉冲激光器、发射光学系统、光学镜头、CCD探测器、视频处理系统、控制与延迟电路；
所述CCD探测器通过光学镜头，对目标区域进行图像采集，然后传输给视频处理系统；
所述视频处理系统，用于每检测到连续两帧图像传输完毕，产生一个触发信号，发送至控制与延时电路；
所述控制与延时电路，用于在接收到触发信号时，立刻产生一个电脉冲信号，该电脉冲信号的有效宽度等于所述CCD探测器的采集周期，电脉冲信号传输至脉冲激光器；
所述脉冲激光器根据所述电脉冲信号产生激光脉冲信号通过发射光学系统向目标区域发射激光束。
较佳地，所述视频处理系统检测图像传输完毕通过检测奇偶场的变化来判定。
有益效果：
（1）本发明在获得连续两帧图像传输完毕时产生触发信号，该触发信号用于控制激光脉冲信号的产生时刻，这样能够令产生的激光脉冲自适应跟踪探测器采集帧频的变化，避免了当帧频波动时，采集半幅主动图像或半幅被动图像的情况，电脉冲信号的有效宽度等于所述CCD探测器的采集周期，避免了连续采集的两幅图像均为主动图像或被动图像的情况，使得主被动交替成像与采集帧频的严格匹配，提高了成像质量。
（2）本发明一较佳实施例通过检测到的奇偶场变化来判定图像传输完毕，能够更准确的确定图像传输完毕时刻，从而保证了信号触发时刻的准确性，进一步保证了主被动交替成像与采集帧频的严格匹配。
附图说明
图1为猫眼目标探测的主被动成像系统示意图。
其中，1-目标区域，2-发射光学系统，3-脉冲激光器，4-延迟电路；5-控制电路；6-视频处理系统；7-CCD探测器；8-光学镜头。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种猫眼目标探测的主被动成像系统，如图1所示，该系统包括发射光学系统2、脉冲激光器3、光学镜头8、CCD探测器7、视频处理系统6、控制及延迟电路。在实现中，控制及延迟电路可以具体分为控制电路5和延迟电路4。
CCD探测器7通过光学镜头8，对目标区域1进行图像采集，然后发送给视频处理系统6。
视频处理系统6，用于每检测到两帧图像传输完毕，产生一个触发信号，发送至控制与延时电路。图像在传输时分为奇场和偶场，采用相应的解码芯片可以根据信号获取奇偶场变化，该变化能够准确的表征图像的传输状态，例如，对于CCD先传输奇场后传输偶场图像时，当偶场变奇场时，则判定该幅图像传输完毕，对于CCD先传输偶场后传输奇场的图像时，当奇场变偶场时，则判定该幅图像传输完毕。
控制与延时电路，用于在接收到触发信号时，立刻产生一个电脉冲信号，该电脉冲信号的有效宽度等于CCD探测器的采集周期，电脉冲信号传输至脉冲激光器；所述采集周期为CCD探测器传输一帧图像所用时间，对于同一制式信号，此为固定值，例如CCD探测器传输PAL制式信号时，其采集周期为40毫秒。
在本实施例中，控制与延时电路具体分为控制电路5和延迟电路4。其中当视频处理系统确定连续两帧图像传输完毕时，产生一个高电平作为触发信号发送给控制电路5，控制电路5控制延迟电路4开始产生高电平信号，该高电平信号的维持时间为CCD探测器的采集周期，维持时间到达后，降为低电平，从而产生了电脉冲信号。该电脉冲信号用于驱动脉冲激光器3。
脉冲激光器根据所述电脉冲信号产生激光脉冲信号通过发射光学系统向目标区域发射激光束。
该基于猫眼目标探测的主被动成像系统的工作流程如下：
（1）接通电源，使得CCD探测器7工作在正常状态下，CCD探测器7通过光学镜头8，对目标区域1进行图像采集，同时输出PAL或NTSC制式信号发送给视频处理系统6；
（2）视频处理系统6中的解码芯片对CCD探测器7输出的PAL或NTSC制式信号进行读取分析，准确测出信号的奇偶场变化，每检测到连续两次奇偶场的变化，则认为连续两帧图像传输完毕，并产生触发信号，发送至控制电路5；
（3）控制电路5接收到触发信号后，控制延迟电路4开始产生高电平信号，该高电平信号维持CCD探测器的一个采集周期后，降为低电平，从而产生了电脉冲信号，该电脉冲信号驱动脉冲激光器3产生激光脉冲信号，通过发射光学系统2向目标区域发射激光束；
（4）激光输出脉冲激光后，CCD持续正常工作，因而获得目标区域的主被动图像，如此往复，CCD便可以对目标区域进行主被动交替成像。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种猫眼目标探测的主被动成像系统，包括脉冲激光器、发射光学系统、光学镜头、CCD探测器、视频处理系统、控制与延迟电路；
所述CCD探测器通过光学镜头，对目标区域进行图像采集，然后传输给视频处理系统；
其特征在于，
所述视频处理系统，用于每检测到连续两帧图像传输完毕，产生一个触发信号，发送至控制与延迟电路；
所述控制与延迟电路，用于在接收到触发信号时，立刻产生一个电脉冲信号，该电脉冲信号的有效宽度等于所述CCD探测器的采集周期，电脉冲信号传输至脉冲激光器；
所述脉冲激光器根据所述电脉冲信号产生激光脉冲信号通过发射光学系统向目标区域发射激光束。
2.根据权利要求1所述的一种猫眼目标探测的主被动成像系统，其特征在于，所述的视频处理系统检测图像传输完毕通过检测图像的奇偶场的变化来判定。
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