CN110632613A - 一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置及方法 - Google Patents

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王浩
闫肃
刘广森
闫阿奇
曹剑中
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Abstract

本发明提出了一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置及方法，解决了现有技术难以准确识别爆炸场景中的目标的问题。该装置包括：紫外光源、光学滤波器和紫外探测装置，其中紫外光源照射目标活动区域，其波长小于300nm波段，紫外探测装置用于对目标成像，光学滤波器设置于紫外探测装置之前，仅允许所述紫外光源的波段通过。本发明结构简明，便于实施，通过以波长小于300nm的紫外光补光照明，采用光学滤波器滤除其他波段的环境光，能够有效识别爆炸场景中的运动目标。

Description

一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置及方法
技术领域
本发明涉及一种在爆炸场景中的目标识别装置及方法。
背景技术
采用光探测器进行目标识别，通常是基于探测目标将不同波段的光通过漫反射反射至探测器。在爆炸场景中，会产生大量的光线和能量，由于环境中的光谱能量也非常密集，探测器不能将目标反射光与环境光进行分辨，导致无法对爆炸场景中的目标进行识别。
例如观测爆炸火焰中的信息。如图1所示，在爆炸场景中会产生大量热和光，如果要观测火焰内部的一些信息，比如碎片的运动及运动的状态。传统的方法是使用探测器进行观测，但是使用紫外、可见光、近红外、长波红外等信息获取手段均不能获取运动目标的图像信息。
发明内容
本发明提出了一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置及方法，解决了现有技术难以准确识别爆炸场景中的目标的问题。
本发明的发明构思如下：
通过对图1所示爆炸场景的图像光谱进行测量及分析，获取了如图2所示的光谱曲线。经过量化分析，爆炸场景中，光线和能量主要集中在红外波段及红外波段之后(300nm以后的波段)，而紫外波段能量非常小，不足所有光谱能量的万分之一。因此本发明采用光学带通滤波器，只让波长小于300nm波段的紫外光进入探测器，这样有效地将环境中的波段进行屏蔽。同时，采用波长小于300nm波段的紫外光源产生光线照射探测区域，此波段的光线成为探测器可识别的新光谱谱段，在该谱段的作用下，能够对爆炸场景中的目标进行识别。
基于此，本发明提出的解决方案如下：
该基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，包括：
紫外光源，照射目标活动区域，其波长小于300nm波段；
紫外探测装置，用于对目标成像；
光学滤波器，设置于紫外探测装置之前，仅允许所述紫外光源的波段通过。
优选地，所述探测装置与紫外光源放置在同一侧。
优选地，所述紫外光源产生以254nm为中心波长的紫外光，所述光学滤波器以254nm为滤波器中心滤波频谱。
优选地，所述紫外光源采用低压汞灯。
优选地，所述紫外探测器选用pco公司的ultraviolet探测器。
相应的，基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别方法，通过构建上述装置，以波长小于300nm的紫外光补光照明，采用光学滤波器滤除其他波段的环境光，从而获得基于紫外波段识别出爆炸场景中的目标。
本发明具有以下优点：
本发明结构简明，便于实施，能够有效识别爆炸场景中的运动目标。
附图说明
图1为爆炸场景的图像。
图2为光谱仪探测爆炸场景的光谱曲线。
图3为本发明的原理示意图。
图4为实施例采用的紫外光源的波段示意图。
图5为实施例采用的光学滤波器的波段示意图。
图6为实施例采用的紫外探测器的量子响应率示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明作进一步详述。
如图3所示，将探测装置与紫外光源放置在同一侧，紫外光源产生紫外光，波长为254nm，在探测装置前端放置光学滤波器，只让波长为254nm的光线通过，将其他波段的光线滤除掉。当目标反射光返回至探测器时，可以对目标进行识别。
考虑到目标被紫外光照射也会发生漫反射，探测装置与紫外光源其实并不必须放置在同一侧。例如，紫外光源也可以更靠近目标一侧，紫外光源的出光相对探测装置所在光轴有较大的倾角，甚至出光方向与探测装置的光轴方向垂直。另外，还可以将紫外光源置于探测装置所在光轴的远端，即紫外光源作为目标的背景光，此时探测装置获得的图像中“暗斑”指示了目标位置。
1、紫外光源
紫外线光源是紫外线技术的重要组成部分，紫外线技术的发展往往依赖于紫外线光源的发展。目前的紫外光源主要有低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯等。如图4所示，本实施例要求紫外光源产生254nm波段的补光照明。
低压汞灯：汞蒸气压力为10～100Pa发射的紫外光呈线状的分立光谱，其主要发射波长为254nm和185nm，而前者又占了全部发射能量的95％以上(实际上在管内以185nm线谱为主，但石英对其有强烈吸收，因而在管外其所占比例很小。)因此，采用低压汞灯能够有效避开爆炸场景的主要能量。
2、光学滤波器
在探测器光学系统前增加带通滤波器，如图5所示，以254nm为滤波器中心滤波频谱。增加了光学滤波器的光学系统将进入探测器的光谱进行选通，环境中的光谱能量主要集中在300nm以后，使用该光学滤波器的光学系统可将环境中的干扰光源进行滤除。
3、紫外探测器
根据目前的探测器设计水平，所有探测器在不同波段均有响应，而紫外探测器在紫外波段的响应度相对较高。
探测器选用pco公司的ultraviolet探测器，该探测器是14位CCD探测器。该探测器在254nm具有非常高的量子响应率，如图6所示，恰好与本实施例确定的紫外光源相适配。
本实施例对爆炸场景火焰中的目标进行探测，采用光学带通滤波器，只让波长为254nm波段的光进入探测器，这样有效的将环境中的波段进行屏蔽；同时，采用254nm的紫外光源产生光线照射探测区域，此波段的光线成为探测器可识别的新光谱谱段，在该谱段的作用下，能够对爆炸场景中的目标进行识别。

Claims (6)

1.一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，其特征在于，包括：
紫外光源，照射目标活动区域，其波长小于300nm波段；
紫外探测装置，用于对目标成像；
光学滤波器，设置于紫外探测装置之前，仅允许所述紫外光源的波段通过。
2.根据权利要求1所述的基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，其特征在于：所述探测装置与紫外光源放置在同一侧。
3.根据权利要求1所述的基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，其特征在于：所述紫外光源产生以254nm为中心波长的紫外光，所述光学滤波器以254nm为滤波器中心滤波频谱。
4.根据权利要求1所述的基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，其特征在于：所述紫外光源采用低压汞灯。
5.根据权利要求1所述的基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，其特征在于：所述紫外探测器选用pco公司的ultraviolet探测器。
6.一种基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别方法，其特征在于，构建权利要求1所述基于紫外波段的爆炸场景中的目标识别装置，以波长小于300nm的紫外光补光照明，采用光学滤波器滤除其他波段的环境光，从而获得基于紫外波段识别出爆炸场景中的目标。
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