CN107197202B - 一种光电监视系统及监视方法 - Google Patents

一种光电监视系统及监视方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于监控技术领域，涉及一种光电监视系统及监视方法。系统包括转台、转台电机、扫描反射镜、扫描反射镜电机、镜头和传感器；所述扫描反射镜位于所述转台上；所述镜头、传感器各为两个，分别位于所述扫描反射镜的左右两侧，且对称分布，固定于所述转台上；所述转台电机设于所述转台的水平转轴上，驱动所述转台绕其水平转轴旋转；所述扫描反射镜电机设于所述扫描反射镜的水平转轴上，驱动所述扫描反射镜绕其水平转轴配合所述转台做周期摆动扫描。由此解决了现有技术中光电监视系统监控效能不足的技术问题，达到高效监控的技术效果。

Description

一种光电监视系统及监视方法
技术领域
本发明属于监控技术领域，特别涉及一种光电监视系统及监视方法。
背景技术
随着全球安全局势的恶化，重要场所遭受恐怖袭击的可能性日益增加。在重要场所的防护中，光电监控系统得到了大量的使用，并发挥了很大的作用。
为了提高光电监控的效能，在短时间内获得更大范围的监控区域、获取更多的监控信息是光电监控设计者所追求的目标。获得大范围监控区域方法一般有两种，一是采用大视场光学系统对监控区域进行视场覆盖，这种系统由于视场大，系统的焦距很短，对监视目标的分辨率差，并且作用距离近，限制了监视区域的范围；二是将较长焦距光电监视系统置于360度连续旋转的转台上，借助转台的旋转扩大监视区域范围，由于系统中采用的传感器(如CCD)需要一定时间进行曝光，使用时必须将转台的转速控制在合理的范围，避免造成监控图像的模糊，这样一来增加了监控时间，降低了监控效率。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种光电监视系统及监视方法，以解决现有技术中光电监视系统监控效能不足的技术问题。
本发明所采用的技术方案为：提供一种光电监视系统，包括转台、转台电机、扫描反射镜、扫描反射镜电机、镜头和传感器；所述扫描反射镜位于所述转台上；所述镜头、传感器各为两个，分别位于所述扫描反射镜的左右两侧，且对称分布，固定于所述转台上；所述转台电机设于所述转台的水平转轴上，驱动所述转台绕其水平转轴旋转；所述扫描反射镜电机设于所述扫描反射镜的水平转轴上，驱动所述扫描反射镜绕其水平转轴配合所述转台做周期摆动扫描。
可选的，所述转台的水平转轴与所述扫描反射镜的水平转轴平行或在一条直线上。
可选的，所述扫描反射镜的左右两侧的镜头相同或不同。
可选的，所述扫描反射镜的左右两侧的传感器相同或不同。
可选的，所述扫描反射镜的正反两面均为高效反射膜。
本发明还提供一种光电监视方法，包括：通过扫描反射镜的正反两面分别同时收集正反方向各自相对于180度方向的光线，形成360度正、反方向双光路；利用所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，获得不同的光谱波段下的360度周视图像。
可选的，所述利用所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，包括：通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，使各传感器在其对应的镜头每次曝光时间内始终对同一监控范围成像。
可选的，所述通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，包括：使所述扫描反射镜绕其水平转轴做周期摆动扫描，扫描方向与所述传感器和镜头水平旋转方向相反，扫描周期内的扫描角速度为传感器和镜头水平旋转角速度的一半。
可选的，所述通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转，包括：将所述传感器和镜头固定于转台上，通过控制器控制电机带动转台旋转，达到所述传感器和镜头旋转的目的。
可选的，还包括，对所述不同的光谱波段下的360度周视图像进行图像融合处理。
本发明的有益效果为：通过采用双镜头、双传感器的技术方案，使位于相反方向的景物同时成像，在同样曝光时间的条件下，监控效能不足的效能提升一倍；通过转台旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，使传感器在曝光时间内始终对同一监控范围成像，避免快速搜索过程中图像变模糊的现象；通过同一个扫描反射镜进行双光路成像，同步性好；通过采用2个传感器，便于不同波段图像的融合，进一步丰富监控信息，解决了现有技术中光电监视系统监控效能不足的技术问题，达到了快速、高质量、360度全方位周视监控的技术效果。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的光电监视系统结构示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的光电监视系统俯视简化图；
图3示出了根据本发明一个实施例的360度监控范围的形成过程示意图；
图4示出了根据本发明一个实施例的在曝光时间内对不同成像范围内成像示意图；
图5示出了根据本发明一个实施例的在传感器固有视场成像时，传感器始终对着同一成像范围内成像示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的扫描反射镜周期扫描方式示意图；
图7示出了根据本发明另一个实施例的360度监控范围的形成过程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种光电监视系统及监视方法，以解决现有技术中光电监视系统监控效能不足的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：光电监视系统由转台、扫描反射镜、电机、镜头及传感器组成，其中镜头、传感器各为两个，分别位于扫描反射镜两侧，且对称分布；扫描反射镜两面镀高效反射膜，并设定扫描反射镜的初始零位，扫描反射镜同时收集两个相对于180度方向的光线，并将通过相应的镜头成像于不同的两个传感器上；转台可在方位(水平)、俯仰(竖直)两方向二维旋转，转台可绕其方位(水平)转轴快速连续旋转；电机驱动扫描反射镜绕其转轴做周期摆动扫描，扫描方向与转台旋转方向相反，扫描周期内的扫描角速度为转台旋转角速度的一半；转台方位(水平)旋转轴与扫描反射镜转轴平行或在一条直线上。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种光电监视系统，包括转台1、转台电机、扫描反射镜2、扫描反射镜电机3、镜头4和5、传感器6和7；扫描反射镜2位于转台1上；镜头4和5、传感器6和7，分别位于扫描反射镜2的左右两侧，且对称分布，固定于转台1上；转台电机设于转台1的水平转轴上，驱动转台1绕其水平转轴12在水平方位上旋转；扫描反射镜电机3设于扫描反射镜2的水平转轴上，驱动扫描反射镜2配合转台1绕扫描反射镜2的水平转轴做周期摆动扫描。
当然，转台1也可通过其竖直转轴在俯仰(竖直)方向上旋转。
需要说明的是，本系统通过同一个扫描反射镜的正反两面进行双光路成像，通过采用双镜头、双传感器，使位于相反方向的景物同时成像，在同样曝光时间的条件下，监控效能提升一倍；通过转台旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，使传感器在曝光时间内始终对同一监控范围成像，有效避免了快速搜索过程中图像变模糊的现象。
作为一种优选的实施例，转台1的水平转轴与扫描反射镜2的水平转轴平行或在一条直线上。
作为一种可选的实施例，扫描反射镜2的左右两侧的镜头4、5可以相同，也可以不同。如图1所示，镜头4与镜头5分别位于扫描反射镜2的两侧，且成对称分布；镜头1与镜头2可以相同；也可以不同，采用接收不同光谱的镜头。
作为一种可选的实施例，扫描反射镜2的左右两侧的传感器6、7相同，也可以不同。如图1所示，传感器6与传感器7分别位于扫描反射镜2的两侧，且成对称分布；传感器6与传感器7与各自对应的镜头配合使用，可以相同；也可以不同，采用接收不同光谱的传感器。
作为一种优选的实施例，扫描反射镜2的正反两面均为高效反射膜。通过同一个扫描反射镜的正反两面进行双光路成像，同步性好。且扫描反射镜2的前、后表面镀有反射率很高的反射膜，成像效果更佳。
该光电监视系统工作时，结合图1、2所示，成像光束8通过扫描反射镜2的前表面的反射、镜头4的会聚作用将成像范围10的景物成像于传感器6上，成像光束9通过扫描反射镜2的后表面的反射、镜头5的会聚作用将成像范围11的景物成像于传感器7上，成像范围10与成像范围11的成像方位成180度角。转台1静止时，扫描反射镜2所处的位置为其零位位置。转台1可在方位(水平)、俯仰(竖直)两方向二维旋转，转台可绕其方位(水平)转轴360度快速连续旋转，反射镜2通过电机3的驱动绕其旋转轴做周期性摆动，两者的旋转轴平行或在一条直线上。更详细的表述可参见下面的实施例2。
实施例2
本实施例提供一种光电监视方法，采用上述实施例1提供的任一光电监视系统均可以实现，为了更好的理解本发明，下面将会结合实施例1对本发明做具体的说明。如图2所示，该光电监视方法具体包括：通过扫描反射镜的正反两面分别同时收集正反方向各自相对于180度方向的光线，形成360度正、反方向双光路；利用所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，获得不同的光谱波段下的360度周视图像。结合实施例1，即镜头4与传感器6配合使用，镜头5与传感器7配合使用，镜头4、传感器6与镜头5、传感器7工作在不同的光谱波段。
如图3所示，光电监视系统通过转台绕其方位旋转轴的旋转形成360度的周视图像。在这360度的周视图像中，传感器6、传感器7分别提供了180度的图像。由于传感器6、传感器7均具有一定的自身固有视场，他们各自所提供的监控范围的图像使用多个自身固有视场的图像拼接而成。
作为一种优选的实施例，所述利用所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，包括：通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，使各传感器在其对应的镜头每次曝光时间内始终对同一监控范围成像。
作为一种优选的实施例，所述通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，包括：使所述扫描反射镜绕其水平转轴做周期摆动扫描，扫描反射镜的旋转方向14与所述传感器和镜头水平旋转方向13相反，扫描周期内的扫描角速度为传感器和镜头水平旋转角速度的一半。
特别指出的是，如图4所示，当传感器与其所对应的成像范围发生快速相对位移时，在传感器的曝光时间内，传感器在不同时间内(小于传感器的曝光时间)对不同成像范围成像，如传感器6在此时间内对成像范围10,10A成像，传感器7在此时间内对成像范围11、11A成像，这样会造成图像的模糊，影响光电监控系统的使用效果。
当转台绕其方位轴快速旋转时，在传感器形成自身固有方位视场的图像过程中，扫描反射镜的旋转方向14与所述传感器和镜头水平旋转方向13相反，设转台转动的角速度为ω，扫描反射镜的角速度为0.5ω，使传感器与所对应的成像范围保持相对静止，避免图像的模糊，如图5所示。在传感器完成一幅自身固有图像后，扫描反射镜快速回到其初始位置(复位)，以形成下一幅传感器自身固有图像，设传感器形成一幅自身图像时间为T，扫描反射镜复位时间为t,扫描反射镜周期摆动扫描的周期为T+t，其运动周期如图6所示。在反射镜复位过程中转台一直转动，转台转动的角度为ωt，形成360度全景过程中，传感器形成的相邻的两幅固有图像的视场重叠角度至少为ωt。
作为一种优选的实施例，所述通过控制器控制电机带动传感器和镜头旋转，包括：将所述传感器和镜头固定于转台上，通过控制器控制电机带动转台旋转，达到所述传感器和镜头旋转的目的。
作为一种优选的实施例，还包括，对所述不同的光谱波段下的360度周视图像进行图像融合处理。
如图7所示，光电监视系统通过转台绕其方位旋转轴的旋转形成360度的周视图像，传感器6、传感器7分别提供了含有不同光谱信息的360度的图像。由于传感器6、传感器7均具有一定的自身固有视场，他们各自所提供的监控范围的图像使用多个自身固有视场的图像拼接而成。通过图像处理技术，将传感器6与传感器7所形成的360度周视图像进行图像融合，增加监控信息度，提高监控效能。
由上述实施例可见，本发明产生的有益效果是：通过采用双镜头、双传感器的技术方案，使位于相反方向的景物同时成像，在同样曝光时间的条件下，监控效能不足的效能提升一倍；通过转台旋转与扫描反射镜周期摆动扫描，使传感器在曝光时间内始终对同一监控范围成像，避免快速搜索过程中图像变模糊的现象；通过同一个扫描反射镜进行双光路成像，同步性好；通过采用2个传感器，便于不同波段图像的融合，进一步丰富监控信息，解决了现有技术中光电监视系统监控效能不足的技术问题，达到了快速、高质量、360度全方位周视监控的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种光电监视系统，其特征在于，包括转台、转台电机、扫描反射镜、扫描反射镜电机、镜头和传感器；所述扫描反射镜位于所述转台上；所述镜头、传感器各为两个，分别位于所述扫描反射镜的左右两侧，且中心对称分布，固定于所述转台上；所述转台电机设于所述转台的水平转轴上，驱动所述转台绕其水平转轴旋转，带动所述传感器和所述镜头旋转，使所述扫描反射镜的正反两面分别同时收集正反方向各自相对于180度方向的光线，形成360度正、反方向双光路，所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，获得360度周视图像；其中，所述扫描反射镜电机设于所述扫描反射镜的水平转轴上，驱动所述扫描反射镜绕其水平转轴配合所述转台做与所述转台旋转方向相反的周期摆动扫描，使各传感器在其对应的镜头每次曝光时间内始终对同一监控范围成像。
2.如权利要求1所述的光电监视系统，其特征在于，所述转台的水平转轴与所述扫描反射镜的水平转轴平行或在一条直线上。
3.如权利要求1所述的光电监视系统，其特征在于，所述扫描反射镜的左右两侧的镜头相同或不同。
4.如权利要求1所述的光电监视系统，其特征在于，所述扫描反射镜的左右两侧的传感器相同或不同。
5.如权利要求1所述的光电监视系统，其特征在于，所述扫描反射镜的正反两面均为高效反射膜。
6.一种光电监视方法，其特征在于，所述光电监视方法利用光电监视系统实现，所述光电监视系统包括：转台、转台电机、扫描反射镜、扫描反射镜电机、镜头和传感器；所述扫描反射镜位于所述转台上；所述镜头、传感器各为两个，分别位于所述扫描反射镜的左右两侧，且中心对称分布，固定于所述转台上；所述转台电机设于所述转台的水平转轴上，驱动所述转台绕其水平转轴旋转；所述扫描反射镜电机设于所述扫描反射镜的水平转轴上，驱动所述扫描反射镜绕其水平转轴配合所述转台做周期摆动扫描；
所述方法包括：
通过所述扫描反射镜的正反两面分别同时收集正反方向各自相对于180度方向的光线，形成360度正、反方向双光路；
通过控制器控制所述转台电机带动所述传感器和所述镜头旋转，以及通过所述扫描反射镜电机带动所述扫描反射镜做与所述转台旋转方向相反的周期摆动扫描，使各传感器在其对应的镜头每次曝光时间内始终对同一监控范围成像；
利用所述正、反方向双光路上的各自相对应的镜头成像于各自相对应的传感器上，获得360度周视图像。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过所述扫描反射镜电机带动所述扫描反射镜做与所述转台旋转方向相反的周期摆动扫描，包括：使所述扫描反射镜绕其水平转轴做周期摆动扫描，在传感器形成自身固有方位视场的图像过程中，所述扫描反射镜的扫描方向与所述传感器和所述镜头水平旋转方向相反，扫描周期内的扫描角速度为所述传感器和所述镜头水平旋转角速度的一半。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过控制器控制所述转台电机带动所述传感器和所述镜头旋转，包括：将所述传感器和所述镜头固定于转台上，通过控制器控制电机带动转台旋转，达到所述传感器和镜头旋转的目的。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括，对不同的光谱波段下的360度周视图像进行图像融合处理。
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