CN108387944A - 小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪 - Google Patents

小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪 Download PDF

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金伟其
朱晓杰
李力
郭新
郭一新
朱进
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Abstract

本发明涉及一种小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪，属于生命探测和救援领域。本发明的照明光源发出的可见光照射到待测环境中，被环境中的物体反射到分光镜；同时环境中物体发出的红外辐射照射到分光镜处；可见光和红外辐射分别被分光镜反射或透射，然后分别被微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件接收；微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件将各自形成的图像实时传输给图像融合组件，被图像融合组件融合，形成红外和可见光融合的视频。本发明能够实时地产生红外与可见光融合的彩色或黑白视频信息，能够探测被困人员生命体征及其所处环境情况，具有共光路的光机结构因而体积较小。

Description

小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪
技术领域
本发明涉及一种小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪，具体涉及一种工作于380nm～780nm和8μm～14μm双波段的视频实时融合系统，属于生命探测和救援领域。
背景技术
视频生命探测仪用于地震、建筑倒塌或者复杂的自然环境比如崎岖的山地等现场搜寻被困人员。通过视频生命探测仪可以即时获取到被困人员及所处环境的可见光视频信息，但是在地震救援、野外救援现场被困人员生命垂危的情况下，往往难以通过可见光的视频信息得到废墟瓦砾下被困人员的生命状况。鉴于红外图像可以反映温度分布情况，而人体温度分布又能反映人员的生命状况，可以使用红外与可见光视频融合的方法进行生命探测。融合的视频中既包含环境的细节信息又包含环境的温度分布情况。然而现有的红外与可见光融合系统体积较大，不能用于生命探测这种狭小、复杂的环境中。
发明内容
本发明的目的是提供小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪。该生命探测仪具有以下特点：能够实时地产生红外与可见光融合的彩色或黑白视频信息，能够探测被困人员生命体征及其所处环境情况，具有共光路的光机结构因而体积较小。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪，包括：微型可见光成像组件、小型长波红外成像组件、照明光源、分光镜和图像融合组件；照明光源发出的可见光照射到待测环境中，被环境中的物体反射到分光镜；同时环境中物体发出的红外辐射照射到分光镜处；可见光和红外辐射分别被分光镜反射或透射，然后分别被微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件接收；微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件将各自形成的图像实时传输给图像融合组件，被图像融合组件融合，形成红外和可见光融合的视频，该视频能够实时地反映环境的细节信息以及温度分布情况。通过环境中被困人员人体的温度分布情况可以判断人的生命状况，从而起到辅助救援决策的作用。在结构设计方面，通过可见光探测器和红外探测器的共光路设计，以及防水防尘的密封设计，可以有效减小探测系统体积，使探测系统可以工作在复杂、狭小的环境中。
有益效果
1)本发明采用基于数字信号处理器或可编程逻辑门阵列的图像融合组件进行红外和可见光视频的实时融合处理，可以在融合的视频中同时实时地获取红外和可见光两种视频的信息；
2)相比于传统的生命探测仪，本发明采用可见光和红外视频融合的方法，产生的视频中既包含环境的细节信息又包含环境的温度分布状况，其中被困人员人体的温度分布状况可以反映被困人员的生命状况；
3)本发明采用了共光路的光机结构设计，减小了体积的同时也便于进行数字图像处理等操作。
附图说明
图1是本发明中的小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪的探测器件及分光装置结构图；
图2是本发明中的小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪的双波段融合组件的结构框图；
图3是本发明中的小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪产生的融合视频中的一帧图像的效果示例。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
作为本发明的一种实施例，小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪包括：包含可见光探测器的微型可见光成像组件、包含非制冷红外焦平面探测器的小型长波红外成像组件、照明光源、分光镜、结构外壳、显示屏和图像融合组件。其中，微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件分别用于获取可见光和红外视频；结构外壳用于分别固定照明光源、分光镜、可见光探测器和红外探测器在光路中的位置；双波段图像融合组件用于将可见光视频和红外视频实时融合，融合的视频输出到显示屏显示出来。
本实施例中，结构外壳可以采用工程塑料制成，结构如图1所示。外壳内可见光成像器件两侧放置两个白光LED7，用作低照度环境中的照明光源。物体反射的可见光和发射的红外辐射1经过分光镜4的分离作用，其中可见光辐射3经过分光镜的透射被可见光成像器件6接收，长波红外辐射2经过分光镜4的反射被非制冷红外焦平面探测器5接收。可见光成像器件视场角约60°，可以产生分辨率为640×480的彩色可见光图像，非制冷红外焦平面探测器视场角约25°，可以产生分辨率为80×60的红外图像，两个探测器的体积均不到1cm3.
本实施例中，如图2所示，可见光成像组件和红外成像组件分别由探测器和对应的驱动电路组成，能够产生彩色可见光视频和长波红外视频。双波段图像融合组件采用基于DSP的图像处理模块，图像融合组件能够接收成像组件产生的彩色可见光视频和长波红外视频，并将其实时融合，再把融合结果编码成标准的PAL制式输出，可以直接连接到显示屏显示出来。输出的视频中既包含环境的色彩等细节信息也包含温度分布情况。
图3是可见光和红外融合视频中的一帧图像的效果示例，从图中可以看出，由于红外探测器视场角小于可见光探测器，图像的中间部分是红外和可见光融合的区域。该区域中的水杯由于装有热水，实际温度较高，在图像中亮度明显高于周围环境。
综上所述，该生命探测仪的实施例能够实时地产生红外与可见光融合的彩色视频，该视频既能包含环境的色彩等细节信息，又包含环境的温度分布情况，并且该实施例具有共光路的光机结构，因而体积较小。
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)

1.一种小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪，其特征在于：包括：微型可见光成像组件、小型长波红外成像组件、照明光源、分光镜和图像融合组件；照明光源发出的可见光照射到待测环境中，被环境中的物体反射到分光镜；同时环境中物体发出的红外辐射照射到分光镜处；可见光和红外辐射分别被分光镜反射或透射，然后分别被微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件接收；微型可见光成像组件和小型长波红外成像组件将各自形成的图像实时传输给图像融合组件，被图像融合组件融合，形成红外和可见光融合的视频。
2.一种小型化可见光和长波红外双波段视频融合的生命探测仪，其特征在于：结构外壳采用工程塑料制成，外壳内可见光成像器件两侧放置两个白光LED；物体反射的可见光和发射的红外辐射经过分光镜的分离作用，其中可见光辐射经过分光镜的透射被可见光成像器件接收，长波红外辐射经过分光镜的反射被非制冷红外焦平面探测器接收；可见光成像器件视场角约60°，能够产生分辨率为640×480的彩色可见光图像，非制冷红外焦平面探测器视场角约25°，能够产生分辨率为80×60的红外图像，两个探测器的体积均不到1cm3。
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