CN111586266A - 基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，通过现有的摄像头结构，建立若干不同的光源模型，并将光源模型加入到摄像头结构当中，同时任意两个光源模型间具有相同的灯珠数量或排列方式；输入红外光源的功率参数和波长范围；对不同的光源模型输出性能参数分布，同时根据所需的性能参数分布，从中挑出差别最小的光源模型；通过改变辐射角度和辐射功率使得性能参数分布尽可能的接近所需的性能参数分布；输出S4中的到的辐射角度和辐射功率的参数；通过修正参数对S5中的数据进行处理，并对实际处理后的数据进行应用。通过上述设置，能够快速准确的获得红外光源的发射角度和辐射功率参数，且具有选型过程成本低的优点。

Description

基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法
技术领域
本发明涉及光学模拟领域，具体为基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法。
背景技术
传统的红外光源选型方式为根据经验选择适合的发光角度和功率的红外光源，然后拿到样品进行实际测试和评测，根据多个样品的实测对比得到满足需求的红外光源。
传统的红外光源选型方法有以下缺点：
①传统的选型方法只能根据经验大概选择角度和功率，无法直观得到所选红外光的辐照度分布，只能通过实际测试来获得，效率较低。
②若红外灯板
结构有变，比如红外灯数量、排列的变更，则不能靠经验来判断所需角度和辐射功率。
③如果红外灯外部有结构反射或吸收红外光，会造成红外光光强减弱，也无法通过经验来准确判断。
发明内容
本发明的目的在于提供基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其能够快速准确的获得红外光源的发射角度和辐射功率参数，且具有选型过程成本低的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，包括以下步骤：
S1、通过现有的摄像头结构，在光学模拟软件中建立若干不同的光源模型，并将光源模型加入到摄像头结构当中，同时任意两个光源模型间具有相同的灯珠数量或排列方式；
S2、输入红外光源的功率参数和波长范围；
S3、对不同的光源模型输出性能参数分布，同时根据所需的性能参数分布，从中挑出差别最小的光源模型；
S4、通过改变辐射角度和辐射功率使得性能参数分布尽可能的接近所需的性能参数分布；
S5、输出S4中的到的辐射角度和辐射功率的参数；
S6、通过修正参数对S5中的数据进行处理，并对实际处理后的数据进行应用。
通过上述技术方案，建立红外光源模型进行光路和辐照度模拟，输入红外光源的功率参数和波长范围，可与实际的红外光源发射效果相同；根据建立的红外光源模型，通过改变红外光源辐射功率和角度，可以在理论阶段准确的得到我们需要的红外灯的辐照度分布，从而得到所需的红外光源的关键参数，该参数包括发射角度和辐射功率；对于不同结构的灯板，包括灯板数量或者排列方式不同的灯板，可以通过光学仿真得与原红外辐照度分布一致的红外灯的发射角度和辐射功率，以便于选型。
优选的，S4包括以下步骤：
S4.1、若镜头视场角较大的可选择大辐射角度的红外光源进行初步仿真，若镜头视场角小的选择发射角度较小的红外光源进行初步仿真；
S4.2、在角度调节过程中，每次调整20°；
S4.3、优先调节发射角度，使得辐照度分布与对比光源一致。
通过上述技术方案，能够用最少的调整次数达到目标要求，从而能够大大的提高选型的工作效率。
优选的，所述性能参数为光强分布或空间亮度分布或辐照度分布。
通过上述技术方案，上述几种参数的选择对于光源选型具有重要的参照意义。
优选的，所述灯珠的数量为5或6或7或8。
通过上述技术方案，灯珠的数量一般由功率来决定，在实际的应用实践当中，数目一般为5或6或7或8。
优选的，排列分布方式包括但不仅限于环形或网格形。
通过上述技术方案，排列分布需要遵循对称原则，否则辐照度分布会不对称，其他不限制。
优选的，光源模型中的登出的初始发射角度为60°到120°。
通过上述技术方案，根据经验选择60°到120°作为初始发射角，能够满足大部分需求，从而快速实现对于光源的选型
优选的，所述灯珠的发射角度为30°或60°或80°或100°或120°。
通过上述技术方案，上述发射角度的灯珠在市场上很常见，选择具有上述发射角度的灯珠，能够避免定制特殊发射角度的灯珠提高选型成本的问题，从而降低生产使用时的成本。
优选的，同一光源模型中，排列分布有两种或三种或四种或五种不同发射角度的灯珠。
通过上述技术方案，通过多种发射角度的灯珠的灯光的融合，选型出操作者需要的特殊发射角度的发射效果，降低使用成本。
优选的，同一光源模型中，排列分布有两种不同发射角度的灯珠，且两种灯珠的发射角度与需要达到的目标发射角度的数值最为接近。
通过上述技术方案，通过两种不同发射角度的灯珠进行灯光的融合，能够降低选型过程中的变量，从而能够提高选型的工作效率，例如需要得到类似75°发射角的发射效果，可通过与数值75°最为接近的发射角为60°和80°的灯珠进行灯光的融合。
优选的，两种不同发射角度的灯珠在光源模型中均匀且对称分布。
通过上述技术方案，均匀且对称分布能够保障具有两种不同发射角的灯珠的光能够最大程度的互相影响，从而达到需要的效果。
现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)建立红外光源模型进行光路和辐照度模拟，输入红外光源的功率参数和波长范围，可与实际的红外光源发射效果相同；
(2)根据建立的红外光源模型，通过改变红外光源辐射功率和角度，可以在理论阶段准确的得到我们需要的红外灯的辐照度分布，从而得到所需的红外光源的关键参数，该参数包括发射角度和辐射功率；
(3)对于不同结构的灯板，包括灯板数量或者排列方式不同的灯板，可以通过光学仿真得与原红外辐照度分布一致的红外灯的发射角度和辐射功率，以便于选型；
(4)可以根据仿真来得到不同发射角度红外灯结合后的效果，从而降低成本，这是由于目前市场现有的灯珠为30°，60°，80°，100°，120°，我们经常会遇到特定镜头视场角下，例如，需要达到类似75°发射角的效果，此时，我们使用发射角度60°光源，边缘亮度低，使用80°光源中心亮度会下降，所以会考虑采用80°和60°混合使用，可以减少定制灯珠的成本。
附图说明
图1为本发明中光源模型的结构示意图；
图2为本发明中性能参数的分布结构示意图；
图3为本发明的流程图；
图4为本发明中光源的颜色分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：
基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，包括以下步骤：该方法中涉及到的光学模拟软件可以是，light tools，zemax，code V，comsol等软件，本实施例采用的是light tools。
S1、通过现有的摄像头结构，在光学模拟软件中建立若干不同的光源模型，并将光源模型加入到摄像头结构当中，同时任意两个光源模型间具有相同的灯珠数量或排列方式；
S2、输入红外光源的功率参数和波长范围；
S3、对不同的光源模型输出性能参数分布，同时根据所需的性能参数分布，从中挑出差别最小的光源模型；
S4、通过改变辐射角度和辐射功率使得性能参数分布尽可能的接近所需的性能参数分布，包括以下步骤：
S4.1、若镜头视场角较大的可选择大辐射角度的红外光源进行初步仿真，若镜头视场角小的选择发射角度较小的红外光源进行初步仿真，例如镜头视场角140°时可选择发射角度(半功率角度)120°的光源进行仿真对比，根据辐照度分布进行角度调节；
S4.2、在角度调节过程中，每次调整20°；
S4.3、优先调节发射角度，使得辐照度分布与对比光源一致，在辐射角度相同情况下，对应的颜色分布图，如图4一致，再通过调整辐射功率使得辐照度强度也达到对比光源的强度，在辐射功率相同情况下，色度最大值一致，如图4所示；
S4相关内容的设定能够用最少的调整次数达到目标要求，从而能够大大的提高选型的工作效率；
S5、输出S4中的到的辐射角度和辐射功率的参数；
S6、通过修正参数对S5中的数据进行处理，并对实际处理后的数据进行应用，所需的理论数据从光学模拟软件导出，得到二维的辐照度分布曲线，本实施例中采用辐照度分布曲线，如图2所示，当然也可以采用其它性能参数；实际测试可用手持式辐照度计进行测试，测试距离、测试范围保持与理论模拟的距离和像面大小相同，根据实测数据也可得到一条二维辐照度分布曲线，光源的理论参数与实际参数相同时，辐照度曲线会高度相似，图中实线为实测曲线，虚线为理论模拟曲线。
在该实施例中应用到的性能参数为光强分布或空间亮度分布或辐照度分布。其中，光强：光场中某点的光强指的是通过该点的平均能流密度，单位为W/sr；空间亮度：即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2)；辐照度：是受照面单位面积上的辐射通量，单位：瓦每平方米(W/㎡)。
灯珠的数量为5或6或7或8。灯珠的数量一般由功率来决定，在实际的应用实践当中，数目一般为5或6或7或8。
排列分布方式包括但不仅限于环形或网格形。如图1所示，列出的几种光源模型的排列分布结构，排列分布需要遵循对称原则，否则辐照度分布会不对称，其他不限制。
光源模型中的登出的初始发射角度为60°到120°。根据经验选择60°到120°作为初始发射角，能够满足大部分需求，从而快速实现对于光源的选型。
灯珠的发射角度为30°或60°或80°或100°或120°。上述发射角度的灯珠在市场上很常见，选择具有上述发射角度的灯珠，能够避免定制特殊发射角度的灯珠提高选型成本的问题，从而降低生产使用时的成本。
同一光源模型中，排列分布有两种或三种或四种或五种不同发射角度的灯珠。通过多种发射角度的灯珠的灯光的融合，选型出操作者需要的特殊发射角度的发射效果，降低使用成本。
在本实施例中的同一光源模型中，排列分布有两种不同发射角度的灯珠，且两种灯珠的发射角度与需要达到的目标发射角度的数值最为接近。通过两种不同发射角度的灯珠进行灯光的融合，能够降低选型过程中的变量，从而能够提高选型的工作效率，例如需要得到类似75°发射角的发射效果，可通过与数值75°最为接近的发射角为60°和80°的灯珠的灯光进行融合。
两种不同发射角度的灯珠在光源模型中均匀且对称分布。均匀且对称分布能够保障具有两种不同发射角的灯珠的光能够最大程度的互相影响，从而达到需要的效果。
最后应当注意，该方法在实测红外辐照度强度时需在封闭干燥的暗室环境下测试，避免浓雾、雾霾等影响红外光传播，从而与光学仿真值不一致。
综上所述，本发明的有益效果是：(1)建立红外光源模型进行光路和辐照度模拟，输入红外光源的功率参数和波长范围，可与实际的红外光源发射效果相同；(2)根据建立的红外光源模型，通过改变红外光源辐射功率和角度，可以在理论阶段准确的得到我们需要的红外灯的辐照度分布，从而得到所需的红外光源的关键参数，该参数包括发射角度和辐射功率；(3)对于不同结构的灯板，包括灯板数量或者排列方式不同的灯板，可以通过光学仿真得与原红外辐照度分布一致的红外灯的发射角度和辐射功率，以便于选型；(4)可以根据仿真来得到不同发射角度红外灯结合后的效果，从而降低成本，这是由于目前市场现有的灯珠为30°，60°，80°，100°，120°，我们经常会遇到特点镜头视场角下，使用发射角度60°光源，边缘亮度低，使用80°光源中心亮度会下降，所以会考虑采用80°和60°混合使用，可以减少定制灯珠的成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过现有的摄像头结构，在光学模拟软件中建立若干不同的光源模型，并将光源模型加入到摄像头结构当中，同时任意两个光源模型间具有相同的灯珠数量或排列方式；
S2、输入红外光源的功率参数和波长范围；
S3、对不同的光源模型输出性能参数分布，同时根据所需的性能参数分布，从中挑出差别最小的光源模型；
S4、通过改变辐射角度和辐射功率使得性能参数分布尽可能的接近所需的性能参数分布；
S5、输出S4中的到的辐射角度和辐射功率的参数；
S6、通过修正参数对S5中的数据进行处理，并对实际处理后的数据进行应用。
2.根据权利要求1所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：S4包括以下步骤：
S4.1、若镜头视场角较大的可选择大辐射角度的红外光源进行初步仿真，若镜头视场角小的选择发射角度较小的红外光源进行初步仿真；
S4.2、在角度调节过程中，每次调整20°；
S4.3、优先调节发射角度，使得辐照度分布与对比光源一致。
3.根据权利要求2所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：所述性能参数为光强分布或空间亮度分布或辐照度分布。
4.根据权利要求2所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：所述灯珠的数量为5或6或7或8。
5.根据权利要求2所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：排列分布方式包括但不仅限于环形或网格形。
6.根据权利要求2所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：光源模型中的登出的初始发射角度为60°到120°。
7.根据权利要求2所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：所述灯珠的发射角度为30°或60°或80°或100°或120°。
8.根据权利要求7所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：同一光源模型中，排列分布有两种或三种或四种或五种不同发射角度的灯珠。
9.根据权利要求8所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：同一光源模型中，排列分布有两种不同发射角度的灯珠，且两种灯珠的发射角度与需要达到的目标发射角度的数值最为接近。
10.根据权利要求9所述的基于光学模拟软件的红外摄像头中红外光源选型的方法，其特征在于：两种不同发射角度的灯珠在光源模型中均匀且对称分布。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090154172A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Led assembly with heat dissipation structure
CN103020336A (zh) * 2012-11-26 2013-04-03 江南大学 一种等效led光源创建方法
CN105136432A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 武汉大学 基于主客观实验数据的led照明质量评价方法及系统
CN106838723A (zh) * 2017-02-16 2017-06-13 南开大学 一种基于光学仿真的照明系统设计方法及实验装置
CN109902365A (zh) * 2019-02-12 2019-06-18 哈尔滨新光光电科技股份有限公司 一种激光光源仿真模拟方法
CN110826248A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 杭州涂鸦信息技术有限公司 基于光源数据库仿真红外摄像头暗角的方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090154172A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Led assembly with heat dissipation structure
CN103020336A (zh) * 2012-11-26 2013-04-03 江南大学 一种等效led光源创建方法
CN105136432A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 武汉大学 基于主客观实验数据的led照明质量评价方法及系统
CN106838723A (zh) * 2017-02-16 2017-06-13 南开大学 一种基于光学仿真的照明系统设计方法及实验装置
CN109902365A (zh) * 2019-02-12 2019-06-18 哈尔滨新光光电科技股份有限公司 一种激光光源仿真模拟方法
CN110826248A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 杭州涂鸦信息技术有限公司 基于光源数据库仿真红外摄像头暗角的方法及系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张坤等: "红外光源辐射特性的蒙特卡洛模拟", 《激光与红外》 *
杜石明等: "红外光脉冲照射对目标红外特性调制的研究", 《航天电子对抗》 *

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