CN108200320A - 一种基于双光路成像的微光夜视成像结构及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于双光路成像的微光夜视成像结构及其应用，包括壳体以及设置在壳体内部的物镜、分光棱镜、第一成像芯片、第二成像芯片、图像处理器、显示屏、目镜。本发明能够采集到清晰度高的夜视图像。
Description
技术领域
本发明涉及微光夜视成像结构领域，特别是一种基于双光路成像的微光夜视成像结构及其应用。
背景技术
现有主流的微光夜视仪如图1所示，图中，101为物镜，102为图像增强器、103为高压包、104为电池、105为目镜，其主要是核心部件是微光图像增强器，它是一种砷化镓负电子亲和势光电阴极、电子光光学部件、显示装置组成的光电真空器件。微光夜视仪的物镜将景物反射的微弱光汇聚到图像增强器的光电阴极上，光电阴极激向外发射电子，并经高压放大后在显示面形成图像，然后人眼通过目镜看图像增强器显示面的图像。这种微光图像增强器需要高真空、高电压技术，技术复杂，成本高，且图像清晰度不高，对比度低，且不是彩色的。还有一个致命弱点是当有稍强的光进入物镜时，会造成图像增强器烧坏，或经过图像增强器增强的图像过亮而损伤观察者的眼睛。
其次，还有一种微光夜视仪如图2所示，图中，201为物镜，202为CCD，203为图像处理器、204为显示屏、205为目镜，该夜视仪是采用制冷CCD成像然后再经信号放大，电子处理后显示的微显示屏上，人眼再通过目镜看显示屏上的图像。如专利：CN200810051438.7.这种方式，图像采集只有可见光，如果在照度很低的环境下，本身物镜成像在CCD上的图像信号就非常弱，图像信号增强放大的有限。对于较低照度的环境，不能很好有效观察到，且成像的清晰度，对比度不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于双光路成像的微光夜视成像结构及其应用，能够采集到清晰度高的夜视图像。
本发明采用以下技术方案实现：一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，包括壳体以及分别安装在壳体上的物镜、分光棱镜、第一成像芯片、第二成像芯片、图像处理器、显示屏和目镜；其中，第一成像芯片与第二成像芯片均可采用IMX185、IMX291、IMX307、或OV4689等型号；所述图像处理器可以采用市场上的标准产品，如TI的、海思的Hi3518、或Hi3519等。
所述物镜采用可见与近红外共焦的镜头，且所述物镜的每一个镜片上都镀设有可见与近红外宽带增透膜，使得所述物镜能够同时采集可见光与近红外光；
所述分光棱镜设置在所述物镜的出光方向上，并与所述物镜位于同一光轴上；所述分光棱镜在其两个三角形棱柱相互粘合的表面上贴设有可见与近红外分光膜；所述第一成像芯片与第二成像芯片分别位于所述分光棱镜的透射方向与折射方向上，分别用以接收由可见光形成的彩色图像与由近红外光形成的黑白图像；
所述第一成像芯片与第二成像芯片均与所述图像处理器电性相连，用以同时向所述图像处理器传输彩色图像信号与黑白图像信号；所述图像处理器能将从彩色图像中取得的图像各个点的色彩信息渲染至黑白图像中，得到合成图像；所述图像处理器与所述显示屏电性相连，用以将得到的合成图像传输至显示屏上进行显示；
所述显示屏的显示面设置在所述目镜的入光方向上，并与所述目镜位于同一光轴上。
本发明的物镜同时采集可见和近红外光，采用分光棱镜将可见光与近红外光所成的像分开来，并分别呈现在两个成像芯片上，这样红外成像可以成黑白的亮度高的、图像细节清晰的图像，而可见光很弱，可以在芯片成很暗的彩色图像，两幅图像都输入到图像处理器，在图像处理器中，采用现有的图像处理算法从彩色图像取得图像各个点的色彩信息，然后在红外成的黑白图像上渲染出彩色的效果，以得到亮度高，清晰度好的合成图像，并输出到显示屏，最后通过目镜看到亮度高、清晰度好的图像。其中所述成像芯片采用CMOS成像芯片。
进一步地，所述壳体外还设置有用以增强红外黑白图像的成像效果的红外光源。
进一步地，所述壳体外还设置有用来测量被观察物离物镜距离的激光测距仪，所述激光测距仪与所述图像处理器电性相连，用以通过数据接口协议将距离测量数据传输至图像处理器，并在显示屏上进行显示。这样用户就可以在看到物体的同时在显示屏中看到物体的距离。
进一步地，所述壳体内还设置有与所述图像处理器电性相连的用以接收并存储所述图像处理器传输来的图像的存储卡。
进一步地，所述壳体内还设置有与所述图像处理器电性相连的无线传输模块，所述无线传输模块还与所述后台终端通信相连，用以将所述图像处理器中的图像信息传输至所述后台终端或接收后台终端发送来的文字或图像信息，并将其显示在所述显示屏上。在野外执行任务的时候，指挥中心可以将地图信息或者命令信息等直接通过无线传输模块传输至本结构，在显示屏上进行显示，方便人员执行任务，并且采用该方式，不会发出其他声响，不容易被敌方发现或者惊扰野外的生物从而造成不便。
进一步地，所述壳体外套设有用以在壳体掉落时起到减震缓冲作用的气囊层。所述气囊套设在壳体的外部并且不覆盖目镜与物镜的镜片，不会遮挡到使用者的视线，不需要的时候可以将气囊中的气体放掉脱下来，加了这个气囊层，不仅仅能够对结构起到减震缓冲进而保护镜头的作用，还可以最大程度地减小结构落地的声音，如果在野外作战或野外游戏，不容易被对方发现。
进一步地，所述气囊层为可充气气囊层，所述可充气气囊层内部设置有MCU以及与其电性相连的三轴加速度传感器、微型充气泵，用以当MCU接收到三轴加速度传感器检测到的壳体的三轴加速度超过预设的阈值时控制所述微型充气泵对可充气气囊层进行充气。此技术方案在平时气囊层无气体，当三轴加速度传感器检测到结构下落时可自动对气囊充气，使得壳体在掉落的时候能够得到缓冲，进而保护镜头等元件不会损坏。
较佳的，本发明还提供了一种基于上文所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，具体为：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视仪。
较佳的，本发明还提供了一种基于上文所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，具体为：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视枪瞄。
相较于现有技术，本发明具备以下有益效果：
1、本发明的物镜同时采集可见和近红外光，采用分光棱镜将可见光与近红外光所成的像分开来，并分别呈现在两个成像芯片上，这样红外成像可以成黑白的亮度高的、图像细节清晰的图像，而可见光很弱，可以在芯片成很暗的彩色图像，两幅图像都输入到图像处理器，在图像处理器中，采用现有的图像处理算法从彩色图像取得图像各个点的色彩信息，然后在红外成的黑白图像上渲染出彩色的效果，以得到亮度高，清晰度好的合成图像，并输出到显示屏，最后通过目镜看到亮度高、清晰度好的图像。
2、本发明还设置有红外光源，用以增强红外黑白图像的成像效果。
3、本发明还包括激光测距仪，用户可以在看到物体的同时在显示屏中看到物体的距离。
4、本发明还包括无线传输模块，能够与后台终端通信相连。
5、本发明还包括套设在壳体上的气囊层，能够在壳体掉落时起到减震缓冲作用。
附图说明
图1为现有技术中的微光夜视仪的示意图1。
图2为现有技术中的微光夜视仪的示意图2。
图3为本发明壳体内部结构的示意图。
图4为本发明实施例中气囊层工作示意图。
图5为本发明的电路原理示意图。
图中：1为物镜，2为目镜，3为壳体，4为气囊层，5为第一成像芯片，6为第二成像芯片，7为图像处理器，8为显示屏,9为分光棱镜；
101为图1中的物镜，102为图1中的图像增强器、103为图1中的高压包、104为图1中的电池、105为图1中的目镜；
201为图2中的物镜，202为图2中的CCD，203为图2中的图像处理器、204为图2中的显示屏、205为图2中的目镜。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图3至图5所示，本实施例提供了一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，包括壳体3以及分别安装在壳体3上的物镜1、分光棱镜9、第一成像芯片5、第二成像芯片6、图像处理器7、显示屏8和目镜2；其中，第一成像芯片与第二成像芯片均可采用IMX185、IMX291、IMX307、或OV4689等型号；所述图像处理器可以采用市场上的标准产品，如TI的、海思的Hi3518、或Hi3519等。
所述物镜1采用可见与近红外共焦的镜头，且所述物镜1的每一个镜片上都镀设有可见与近红外宽带增透膜，使得所述物镜1能够同时采集可见光与近红外光；
所述分光棱镜9设置在所述物镜1的出光方向上，并与所述物镜1位于同一光轴上；所述分光棱镜9在其两个三角形棱柱相互粘合的表面上贴设有可见与近红外分光膜；所述第一成像芯片5与第二成像芯片6分别位于所述分光棱镜9的透射方向与折射方向上，分别用以接收形成由可见光形成的彩色图像与由近红外光形成的黑白图像；
所述第一成像芯片5与第二成像芯片6均与所述图像处理器7电性相连，用以同时向所述图像处理器7传输彩色图像信号与黑白图像信号；所述图像处理器7能将从彩色图像中取得的图像各个点的色彩信息渲染至黑白图像中，得到合成图像；所述图像处理器7与所述显示屏8电性相连，用以将得到的合成图像传输至显示屏8上进行显示；
所述显示屏8的显示面设置在所述目镜2的入光方向上，并与所述目镜2位于同一光轴上。
本实施例的物镜1同时采集可见和近红外光，采用分光棱镜9将可见光与近红外光所成的像分开来，并分别呈现在两个成像芯片上，这样红外成像可以成黑白的亮度高的、图像细节清晰的图像，而可见光很弱，可以在芯片成很暗的彩色图像，两幅图像都输入到图像处理器7，在图像处理器7中，采用现有的图像处理算法从彩色图像取得图像各个点的色彩信息，然后在红外成的黑白图像上渲染出彩色的效果，以得到亮度高，清晰度好的合成图像，并输出到显示屏8，最后通过目镜2看到亮度高、清晰度好的图像。其中所述成像芯片采用CMOS成像芯片。
在本实施例中，所述壳体3外还设置有用以增强红外黑白图像的成像效果的红外光源。
在本实施例中，所述壳体3外还设置有用来测量被观察物离物镜1距离的激光测距仪，所述激光测距仪与所述图像处理器7电性相连，用以通过数据接口协议将距离测量数据传输至图像处理器7，并在显示屏8上进行显示。这样用户就可以在看到物体的同时在显示屏8中看到物体的距离。
在本实施例中，所述壳体3内还设置有与所述图像处理器7电性相连的用以接收并存储所述图像处理器7传输来的图像的存储卡。
在本实施例中，所述壳体3内还设置有与所述图像处理器7电性相连的无线传输模块，所述无线传输模块还与所述后台终端通信相连，用以将所述图像处理器7中的图像信息传输至所述后台终端或接收后台终端发送来的文字或图像信息，并将其显示在所述显示屏8上。在野外执行任务的时候，指挥中心可以将地图信息或者命令信息等直接通过无线传输模块传输至本结构，在显示屏8上进行显示，方便人员执行任务，并且采用该方式，不会发出其他声响，不容易被敌方发现或者惊扰野外的生物从而造成不便。
在本实施例中，所述壳体3外套设有用以在壳体3掉落时起到减震缓冲作用的气囊层4。所述气囊套设在壳体3的外部，并且不覆盖目镜与物镜的镜片，不会遮挡到使用者的视线，不需要的时候可以将气囊中的气体放掉脱下来，加了这个气囊层4，不仅仅能够对结构起到减震缓冲进而保护镜头的作用，还可以最大程度地减小结构落地的声音，如果在野外作战或野外游戏，不容易被对方发现。
在本实施例中，所述气囊层4为可充气气囊层4，所述可充气气囊层4内部设置有MCU以及与其电性相连的三轴加速度传感器、微型充气泵，用以当MCU接收到三轴加速度传感器检测到的壳体3的三轴加速度超过预设的阈值时控制所述微型充气泵对可充气气囊层4进行充气。此技术方案在平时气囊层4无气体，当三轴加速度传感器检测到结构下落时可自动对气囊充气，使得壳体3在掉落的时候能够得到缓冲，进而保护镜头等元件不会损坏。
较佳的，本实施例还提供了一种基于上文所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，具体为：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视仪。
较佳的，本实施例还提供了一种基于上文所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，具体为：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视枪瞄。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：包括壳体(3)以及分别安装在壳体(3)上的物镜(1)、分光棱镜(9)、第一成像芯片(5)、第二成像芯片(6)、图像处理器(7)、显示屏(8)和目镜(2)；
所述物镜(1)采用可见与近红外共焦的镜头，且所述物镜(1)的每一个镜片上都镀设有可见与近红外宽带增透膜，使得所述物镜(1)能够同时采集可见光与近红外光；
所述分光棱镜(9)设置在所述物镜(1)的出光方向上，并与所述物镜(1)位于同一光轴上；所述分光棱镜(9)在其两个三角形棱柱相互粘合的表面上贴设有可见与近红外分光膜；所述第一成像芯片(5)与第二成像芯片(6)分别位于所述分光棱镜(9)的透射方向与折射方向上，分别用以接收形成由可见光形成的彩色图像与由近红外光形成的黑白图像；
所述第一成像芯片(5)与第二成像芯片(6)均与所述图像处理器(7)电性相连，用以同时向所述图像处理器(7)传输彩色图像信号与黑白图像信号；所述图像处理器(7)能将从彩色图像中取得的图像各个点的色彩信息渲染至黑白图像中，得到合成图像；所述图像处理器(7)与所述显示屏(8)电性相连，用以将得到的合成图像传输至显示屏(8)上进行显示；
所述显示屏(8)的显示面设置在所述目镜(2)的入光方向上，并与所述目镜(2)位于同一光轴上。
2.根据权利要求1所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述壳体(3)外还设置有用以增强由近红外光形成的黑白图像的成像效果的红外光源。
3.根据权利要求1所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述壳体(3)外还设置有用来测量被观察物离物镜(1)距离的激光测距仪，所述激光测距仪与所述图像处理器(7)电性相连，用以通过数据接口协议将距离测量数据传输至图像处理器(7)，并在显示屏(8)上进行显示。
4.根据权利要求1所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述壳体(3)内还设置有与所述图像处理器(7)电性相连的用以接收并存储所述图像处理器(7)传输来的图像的存储卡。
5.根据权利要求1所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述壳体(3)内还设置有与所述图像处理器(7)电性相连的无线传输模块，所述无线传输模块还与所述后台终端通信相连，用以将所述图像处理器(7)中的图像信息传输至所述后台终端或接收后台终端发送来的文字或图像信息，并将其显示在所述显示屏(8)上。
6.根据权利要求1所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述壳体(3)外套设有用以在壳体(3)掉落时起到减震缓冲作用的气囊层(4)。
7.根据权利要求6所述的一种基于双光路成像的微光夜视成像结构，其特征在于：所述气囊层(4)为可充气气囊层(4)，所述可充气气囊层(4)内部设置有MCU以及与其电性相连的三轴加速度传感器、微型充气泵，用以当MCU接收到三轴加速度传感器检测到的壳体(3)的三轴加速度超过预设的阈值时控制所述微型充气泵对可充气气囊层(4)进行充气。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，其特征在于：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视仪。
9.一种基于权利要求1-7任一项所述的基于双光路成像的微光夜视成像结构的应用，其特征在于：所述基于双光路成像的微光夜视成像结构能够应用于微光夜视枪瞄。
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