CN106646424A - 一种光学探测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于激光光学设计领域，提供了一种光学探测系统。该系统包括：补光单元，用于对目标范围物体发射预设波长的光线；滤光件，用于对接收光路上的目标范围物体反射的反射光进行过滤，以保留预设波长的目标范围物体反射光；影像接收单元，用于接收经滤光件过滤后的符合预设波长的目标范围物体反射光，形成目标范围物体的影像信息，并发送至数据处理单元；以及数据处理单元，用于根据目标范围物体的影像信息，获取满足预设条件的目标物体的位置，生成目标物体的位置信息并输出。本发明实施例提供的光学探测系统，通过补光单元及滤光件来滤除其他波段光线，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉。

Description

一种光学探测系统
技术领域
本发明属于激光光学设计领域，尤其涉及一种光学探测系统。
背景技术
激光探测及测距系统LiDAR(Light Detection and Ranging)也称Laser Radar，其工作原理：激光发射机发出探测信号，即脉冲激光束，打在目标上，经目标反射的目标反射光被光学接收机接收，将光信号转换成电信号，由后续信息处理系统进行比较与适当处理，将结果显示在显示器上，进而我们可以探测、捕捉到目标物体的距离、方位、高度、速度、形状等参数。Laser Radar已广泛应用于生物、海洋、矿藏等领域，如激光灭蚊器的普及，其已逐渐代替传统的灭蚊拍。
但是，现有技术中的激光探测器，采用的是一般的摄像头，采集的是具有多频段光线的影像，因此进行差分算法处理时，会对目标物体影像产生干扰，在复杂背景环境中，目标物体不容易被探测、捕捉到。
可见，现有技术的激光探测器普遍存在对小目标物体的探测、定位不精准，捕捉不精确的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种光学探测系统，旨在解决现有技术中的激光探测器，普遍存在对小目标物体的探测、定位不精准，捕捉不精确的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种光学探测系统，包括：
补光单元，用于对目标范围物体发射预设波长的光线；
滤光件，用于对接收光路上的所述目标范围物体反射的反射光进行过滤，以保留预设波长的目标范围物体反射光；
影像接收单元，用于接收经所述滤光件过滤后的符合所述预设波长的所述目标范围物体反射光，形成所述目标范围物体的影像信息，并发送至数据处理单元；以及
数据处理单元，用于根据所述目标范围物体的影像信息，获取满足预设条件的目标物体的位置，生成所述目标物体的位置信息并输出。
本发明实施例提供的光学探测系统，通过补光单元及滤光件来滤除其他波段光线，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种光学探测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的影像接收单元的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的数据处理单元的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的包括二向色镜的一种光学探测系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种光学探测系统在实际应用中的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的光学探测系统，通过补光单元及滤光件来滤除其他波段光线，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉。
在本发明实施例中，光学探测系统可以应用于各个领域，如医疗、海洋、矿藏等，以下以将光学系统应用于对小目标物体的捕捉器中为例，如激光灭蚊炮中进行描述，在本发明其他实施例中，还可以是激光灭蝇器、激光昆虫捕捉器等，具体不做限定。
图1示出了本发明实施例提供的一种光学探测系统的结构，为了便于说明，本实施例仅阐述与本发明内容相关的部分。
在本发明实施例中，光学探测系统100包括补光单元110、滤光件120、影像接收单元130以及数据处理单元140，详述如下：
补光单元110，用于对目标范围物体发射预设波长的光线；
作为本发明的一个实施例，补光单元110包括至少一个可产生预设波长光线的发光二极管，可以理解，用户可以通过调节电流的强弱来控制发光二极管发出的光线的强弱，进而根据实际情况对目标物体进行补光；其中，发光二极管的个数可以是2个、3个、4个等，具体可以根据用户需求选配。
参见图5，作为本发明的一个优选实施例，多个发光二极管环绕排布在影像接收单元130的接收口旁，并沿影像接收单元130的接收光轴呈中心对称，此种排列方式可以满足对视野环境补光的均匀性，以保证不会对后期的图像处理造成差异；同时，亦能消除不均匀光线在背景图像中形成暗影区域。
作为本发明的另一个优选实施例，多个发光二极管还可以设于光学探测系统面向所述目标物体的一侧，即放置在光学探测系统的前端，也可以一定程度行起到对视野环境补光的作用。
作为本发明的一个优选实施例，多个发光二极管均为红外二极管，只有红外二极管照射到的区域内的目标物体，其反射的反射光才能进入到影像接收单元130中，这样对于背景物体由于自然光的抑制，在影像接收单元130成像时则会相对目标物体非常的暗，如此抑制背景噪声，突出前景目标，便于对目标物体的捕捉、探测。
滤光件120，用于对接收光路上的所述目标范围物体反射的反射光进行过滤，以保留预设波长的目标范围物体反射光；
在本发明实施例中，滤光件120设于影像接收单元130与目标物体之间的反射光接收光路上，优选的，滤光件120为红外窄带滤光片，其充分过滤掉其他非预设波长光线的射入，只保留需要波段的红外光，防止其他波段光线射入影像接收单元130，干扰目标物体影像清晰度。
影像接收单元130，用于接收经所述滤光件过滤后的符合所述预设波长的所述目标范围物体反射光，形成所述目标范围物体的影像信息，并发送至所述数据处理单元；
参见图2，作为本发明的一个实施例，影像接收单元130包括：影像接收镜组131、感光元件132。其中，影像接收镜组131与感光元件132相配合，用于将目标范围物体反射光导入至感光元件132；感光元件132，用于将接收到的目标范围物体反射光形成影像信息，如，摄像头、摄像机等具有拍照成像功能的设备。
作为本发明的一个优选实施例，滤光件120设于感光元件132与影像接收镜组131之间，其与红外发光二极管相配合，只允许红外发光二极管发出的光线，经目标返回到感光件132进行成像，进而起到突出视野内的前景运动目标的作用，并可消除环境光对目标成像的影响；同时，可以使设备更轻便，节约设备使用、制造成本。
数据处理单元140，用于根据所述目标范围物体的影像信息，获取满足预设条件的目标物体的位置，生成所述目标物体的位置信息并输出。
参见图3，在本发明实施例中，数据处理单元140包括：
影像信息获取模块141，用于获取影像接收单元130发送的目标范围物体的影像信息；
影像信息判断模块142，用于根据目标范围物体的影像信息，判断目标范围物体的影像信息是否包含满足预设条件的目标物体的影像信息；以及
位置信息生成模块143，用于若判定目标范围物体的影像信息包含有目标物体的影像信息时，对目标物体进行坐标轴定位，并生成所述目标物体的位置信息。
在实际应用中，数据处理单元140先通过影像信息获取模块141采集到目标物体信息，经影像信息判断模块142确认后，由位置信息生成模块143确定目标物体位置，进行精确探测、捕捉。
本发明实施例提供的光学探测系统，通过在补光单元及滤光件中增设红外装置，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉；同时可以时设备更轻便，节约设备使用、制造成本。
参见图4，作为本发明的一个优选实施例，该光学探测系统100还包括：
二向色镜150，用于将波长与预设波长一致的目标范围物体反射光反射入影像接收单元130，优选的，二向色镜150与水平面之间的夹角为45度，该角度可以使激光穿过二向色镜150，进而使激光的发射光路与反射光的接收光路共轴，提高激光的准确度；在本发明其他实施例中，二向色镜150与水平面之间的夹角也可以是35度、40度、50度等，具体不做限定。
作为本发明的一个实际运用，当二向色镜150与水平面之间的夹角为45度时，不但可以使波长与预设波长一致的目标范围物体反射光完全反射进入影像接收单元130中，增加影像接收单元130成像精准度；同时，还可以保证影像接收单元130的接收光轴与水平面呈90度角，使影像的长宽比例与实际长宽比例吻合，进而避免影像出现畸变。
本发明实施例提供的光学探测系统，通过在补光单元及滤光件中增设红外装置，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉；同时可以时设备更轻便，节约设备使用、制造成本。
图5示出了发明实施例提供的一种光学探测系统在实际应用中的结构示意图，该光学探测系统100包括：补光单元110(即红外补光灯模块)、滤光件120(即红外窄带滤光片)、感光元件132(即摄像头探测模块)、数据处理单元(即图像处理核心模块)、二向色镜150，该光学探测系统具体操作流程如下：
1、红外补光灯模块：用于为目标探测区域提供红外照明光束，由于是垂直照射前方区域，如此对于前景目标反射的红外光线亮度较强，以突出前景目标。
2、红外窄带滤光片：其只允许透过红外补光灯发出的红外波段光束，如此可以抑制探测区域背景目标所反射的自然光束。
3、摄像头探测模块：用于对目标探测区域进行实时视频帧采集，以获取图像帧进行图像处理。
4、图像处理核心模块：用于利用图像处理算法，从背景中提取运动的小目标。
通过补光单元及滤光件来滤除其他波段光线，使光学探测系统在进行探测、捕捉物体时，有效抑制背景噪音，实现对捕捉目标的精确捕捉；同时可以时设备更轻便，节约设备使用、制造成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学探测系统，其特征在于，包括：
补光单元，用于对目标范围物体发射预设波长的光线；
滤光件，用于对接收光路上的所述目标范围物体反射的反射光进行过滤，以保留预设波长的目标范围物体反射光；
影像接收单元，用于接收经所述滤光件过滤后的符合所述预设波长的所述目标范围物体反射光，形成所述目标范围物体的影像信息，并发送至数据处理单元；以及
数据处理单元，用于根据所述目标范围物体的影像信息，获取满足预设条件的目标物体的位置，生成所述目标物体的位置信息并输出。
2.如权利要求1所述的光学探测系统，其特征在于，所述补光单元包括至少一个可产生预设波长光线的发光二极管。
3.如权利要求2所述的光学探测系统，其特征在于，多个所述发光二极管环绕排布在所述影像接收单元的接收口旁，并沿所述影像接收单元的接收光轴呈中心对称。
4.如权利要求2所述的光学探测系统，其特征在于，所述发光二极管设于所述光学探测系统面向所述目标物体的一侧。
5.如权利要求2～4任一项所述的光学探测系统，其特征在于，所述发光二极管为红外二极管。
6.如权利要求1所述的光学探测系统，其特征在于，所述滤光件设于所述影像接收单元与所述目标物体之间的反射光接收光路上。
7.如权利要求6所述的光学探测系统，其特征在于，所述影像接收单元包括：
感光元件，用于将接收到的所述目标范围物体反射光形成影像信息；以及影像接收镜组，与所述感光元件配合，将所述目标范围物体反射光导入至所述感光元件；
其中，所述滤光件设于所述感光元件与所述影像接收镜组之间。
8.如权利要求1所述的光学探测系统，其特征在于，所述系统还包括：
二向色镜，用于将波长与所述预设波长一致的所述目标范围物体反射光反射入所述影像接收单元。
9.如权利要求8所述的光学探测系统，其特征在于，所述二向色镜与水平面之间的夹角为45度。
10.如权利要求1所述的光学探测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括：
影像信息获取模块，用于获取所述影像接收单元发送的所述目标范围物体的影像信息；
影像信息判断模块，用于根据所述目标范围物体的影像信息，判断所述目标范围物体的影像信息是否包含满足预设条件的所述目标物体的影像信息；以及
位置信息生成模块，用于若所述目标范围物体的影像信息包含有所述目标物体的影像信息时，对所述目标物体进行坐标轴定位，并生成所述目标物体的位置信息。
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