CN107045208A - 红外和夜视仪的光学图像融合系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红外和夜视仪的光学图像融合系统及方法，所述系统包括夜视仪；分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，倾斜地设置在夜视仪光路的上游；目标物发出的长波红外光被第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件；目标物的近红外光依次穿过第一侧面和第二侧面后进入夜视仪；所述反射光穿过第一光会聚器件后成像在光电探测器上；光电探测器输出的电信号送处理单元；处理单元将电信号转换为图像信号；显示器根据图像信号显示出对应目标物热成像的可见光图像；可见光图像经过第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪。本发明具有点对点融合等优点。
Description
技术领域
本发明涉及图像融合，特别涉及红外和夜视仪的光学图像融合系统及方法。
背景技术
目前，世界各国已部署了上千万台红外热象仪和夜视仪。红外热成像是把光学图像变成电子图像输出，夜视仪是采用全光学图像。
夜视仪的分辨率和灵敏度都很高，但在野外,树丛、草木都是绿色的，而军车和士兵的衣服也是绿色的，对比度就非常低；但士兵的体温和军车的发动机温度都比树草高得多，因此对比度很好。然而，如果在沙漠，树草很少，环境都是黄的，夜视仪的对比度就很好，而由于沙漠炎热，环境温度很高，与体温差不多甚至更高，红外热象仪靠温差成象，对比度就很低，这也是为什么美军在阿富汗用红外，在伊拉克用夜视仪的道理。为了实现红外与夜视仪各自的优点，克服各自的缺点，现有技术采用如下方式：
为了实现红外和夜视仪的光学图像融合，用几百万根光纤把夜视仪的像增强管上的图像传送到CCD上，从而变成电子图像，这种方式即为ICCD。这种光学融合方式成本非常高，难以普及到现有的上千万台夜视仪中。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、融合效果好的红外和夜视仪的光学图像融合系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
红外和夜视仪的光学图像融合系统，所述光学图像融合系统包括夜视仪；所述光学图像融合系统进一步包括：
分束器，所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游；目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件；目标物的近红外光依次穿过所述分束器的第一侧面和第二侧面后进入所述夜视仪；
第一光会聚器件，所述反射光穿过所述第一光会聚器件后成像在光电探测器上；
光电探测器，所述光电探测器输出的电信号送处理单元；
处理单元，所述处理单元将所述电信号转换为图像信号；
显示器，所述显示器根据所述图像信号显示出对应所述目标物热成像的可见光图像；
第二光会聚器件，所述可见光图像经过所述第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪。
本发明的目的还在于提供了一种实现点对点融合的红外和夜视仪的光学图像融合方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
红外和夜视仪的光学图像融合方法，所述光学图像融合方法包括以下步骤：
目标物的近红外光依次穿过分束器的第一侧面和第二侧面后进入夜视仪；所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游；
目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件后成像在光电探测器上，光电探测器输出的电信号经过处理送显示器，显示器上显示出与所述目标物热成像对应的可见光图像；所述可见光图像经过第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪，从而实现红外和夜视仪的光学图像融合。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.低成本，无需使用上百万根光纤；
2.对应目标物的长波红外光和近红外光无阻挡、全视场地在分束器上实现了点对点融合，由夜视仪的像增强管接收后在使用者视网膜上点对点严格光学融合。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的红外和夜视仪的光学图像融合系统的结构简图；
图2是根据本发明实施例2的红外和夜视仪的光学图像融合系统的结构简图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的红外和夜视仪的光学图像融合系统，如图1所示，所述光学图像融合系统包括：
夜视仪，所述夜视仪包括物镜61、目镜等，具体结构和工作方式是本领域的现有技术，在此不再赘述；
分束器11，如平板状玻片，所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游，具体是处于所述物镜的上游(按照光的行进路线而言)；目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件；目标物的近红外光(波长为0.8μm左右的光)无阻挡地依次穿过所述分束器的第一侧面和第二侧面后进入所述夜视仪的物镜61；
第一光会聚器件21，如会聚透镜，所述反射光穿过所述第一光会聚器件后成像在光电探测器上；
光电探测器41，所述光电探测器输出的电信号送处理单元；
处理单元，所述处理单元将所述电信号转换为图像信号；
显示器42，如LCD，所述显示器根据所述图像信号显示出对应所述目标物热成像的可见光图像；
第二光会聚器件22，如会聚透镜，所述可见光图像经过所述第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪的物镜61，从而实现热成像和夜视仪的点对点光学图像融合。
为了提高分束器对长波红外光以及可见光图像的反射率，进一步地，所述分束器的第一侧面具有提高长波红外光反射率的增反膜，第二侧面具有提高可见光反射率的增反膜。
为了提高光学融合效果，进一步地，所述光电探测器和显示器的尺寸相同且关于所述夜视仪光路的主轴对称设置。
本发明实施例1的红外和夜视仪的光学图像融合方法，也即上述光学图像系统的工作方法，所述光学图像融合方法包括以下步骤：
目标物的近红外光无阻挡地依次穿过分束器的第一侧面和第二侧面后进入夜视仪；所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游；
目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件后成像在光电探测器上，光电探测器输出的电信号经过处理送显示器，显示器上显示出与所述目标物热成像对应的可见光图像；所述可见光图像经过第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪，从而实现红外和夜视仪的光学图像融合。
实施例2：
本发明实施例2的光学图像融合系统，如图2所示，与实施例1不同的是：
所述光学图像融合系统进一步包括：
第一反射镜31，穿过所述第一光会聚器件的反射光被所述第一反射镜反射到所述光电探测器41；
第二反射镜32，所述可见光图像经过所述第二反射镜的反射后穿过所述第二光会聚器件；所述第一反射镜和第二反射镜关于所述夜视仪光路的主轴对称设置。
Claims (10)
1.红外和夜视仪的光学图像融合系统，所述光学图像融合系统包括夜视仪；其特征在于：所述光学图像融合系统进一步包括：
分束器，所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游；目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件；目标物的近红外光依次穿过所述分束器的第一侧面和第二侧面后进入所述夜视仪；
第一光会聚器件，所述反射光穿过所述第一光会聚器件后成像在光电探测器上；
光电探测器，所述光电探测器输出的电信号送处理单元；
处理单元，所述处理单元将所述电信号转换为图像信号；
显示器，所述显示器根据所述图像信号显示出对应所述目标物热成像的可见光图像；
第二光会聚器件，所述可见光图像经过所述第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪。
2.根据权利要求1所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述分束器的第一侧面具有提高长波红外光反射率的增反膜，第二侧面具有提高可见光反射率的增反膜。
3.根据权利要求1所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述光学图像融合系统进一步包括：
第一反射镜，穿过所述第一光会聚器件的反射光被所述第一反射镜反射到所述光电探测器。
4.根据权利要求3所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述光学图像融合系统进一步包括：
第二反射镜，所述可见光图像经过所述第二反射镜的反射后穿过所述第二光会聚器件。
5.根据权利要求4所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述第一反射镜和第二反射镜关于所述夜视仪光路的主轴对称设置。
6.根据权利要求4所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述光电探测器和显示器关于所述夜视仪光路的主轴对称设置。
7.根据权利要求1所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述光电探测器和显示器的尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的光学图像融合系统，其特征在于：所述分束器为平板状。
9.红外和夜视仪的光学图像融合方法，所述光学图像融合方法包括以下步骤：
目标物的近红外光依次穿过分束器的第一侧面和第二侧面后进入夜视仪；所述分束器包括位置相对的第一侧面和第二侧面，所述分束器倾斜地设置在所述夜视仪光路的上游；
目标物发出的长波红外光被所述第一侧面反射，反射光穿过第一光会聚器件后成像在光电探测器上，光电探测器输出的电信号经过处理送显示器，显示器上显示出与所述目标物热成像对应的可见光图像；所述可见光图像经过第二光会聚器件的会聚后被所述第二侧面反射，反射光进入所述夜视仪，从而实现红外和夜视仪的光学图像融合。
10.根据权利要求9所述的光学图像融合方法，其特征在于：所述光电探测器和显示器关于所述夜视仪光路的主轴对称设置。
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