CN111947515A - 一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，包括共孔径光学成像系统、信息处理组件、显示组件、减振组件、控制开关组件、电池和镜体。共孔径光学成像系统包括物镜组、分光平板玻璃、红外透镜、红外探测器像面、数字微光透镜组、数字微光探测器像面；共孔径光学成像系统、信息处理组件、显示组件、电池安装在镜体的内部，显示组件的后侧安装有眼罩，镜体通过螺栓与减震组件固连。本发明解决了图像采集过程中由于光学系统带来的光轴一致性原理误差，减少了整机图像配准、校正的任务量，实现了小型化、轻量化、高效化、低功耗的目标。

Description

一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜

技术领域

本发明属于瞄准镜技术领域，即一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜。

背景技术

目前昼夜通用瞄准镜主要有两种形式：一种是物理串接，一种是多通道集成。物理串接采用的是“白光镜+红外热像模块”前后物理组合方式，由于白光镜和红外成像模块为两个相对独立的系统，在使用过程中需要对白光镜和红外热成像模块交替更换安装，易造成瞄准点零位不稳定，严重时会影响射击精度。多通道集成主要采用白光与微光或白光与红外等不同成像系统进行物理组合，不同波段光线分别进入对应的物镜，成像器件完成图像采集与处理，最后通过共用目镜完成观瞄。

以上两种形式均是在白天条件下使用白光通道，夜间使用微光或红外通道。由于昼夜分开观察使用，图像频谱信息偏少，不能充分实现高低频谱信息融合互补，两者优势未能得到充分体现。虽然多通道集成形式在一定程度上实现了频谱信息融合互补，但是由于采取光学投影方式，体积较大，重量偏重，人机功效不理想；同时不利于目标的发现与识别，尤其是在目标的识别与判定上成功率不高。

发明内容

为有效解决上述问题，本发明提出一种图像融合精度高、目标识别率高、体积小、重量轻、可人机交互的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜。

本发明采用如下技术方案实现：

一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，包括共孔径光学成像系统、信息处理组件、显示组件、减振组件、控制开关组件、电池和镜体。所述共孔径光学成像系统由长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统组成，包括物镜组、分光平板玻璃、红外透镜、红外探测器像面、数字微光透镜组、数字微光探测器像面。其中长波红外成像光学系统由物镜组、分光平板玻璃、红外透镜、红外探测器像面组成；数字微光成像光学系统由物镜组、分光平板玻璃、数字微光透镜组、数字微光探测器像面组成；所述的长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统共用一组物镜组。

所述共孔径光学成像系统、信息处理组件、显示组件、电池安装在镜体的内部；共孔径光学成像系统位于镜体内部的前端，信息处理组件位于共孔径光学成像系统的红外探测器像面的后侧，信息处理组件的后侧安装有显示组件，所述显示组件的后侧安装有眼罩，所述镜体通过螺栓与减震组件固连。

进一步地，所述信息处理组件中包括接口板和核心板，系统的运算与控制单元集成在核心板上，长波红外成像系统输出端、数字微光成像系统输出端和OLED微型显示器输入端均通过接口板连接在核心板上。核心板还连接有内存卡，内存卡内存储有分化信息。

进一步地，所述显示组件包括OLED微型显示器和目镜，OLED微型显示器位于信息处理组件的后侧，OLED微型显示器位于镜体的内部。

进一步地，所述目镜位于OLED微型显示器的后侧，目镜的后侧安装有眼罩，且目镜和眼罩位于镜体的外部。

进一步地，所述镜体的外部安装有控制开关组件。

进一步地，所述开关组件包含一个按钮开关和一个旋压开关，通过两个按键配合使用，可以与瞄准镜进行人机交互。

进一步地，所述减震组件上安装有锁紧手柄。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）通过长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统的物镜共孔径设计，使得本发明瞄准镜体积减小、重量降低，瞄准点零位稳定性高。

（2）通过基于人眼视觉感知特性的红外和微光图像融合方法进行像素级图像融合，有效的提升目标发现与识别概率。

本发明瞄准镜不仅高效实现了昼夜通用，而且解决了图像采集过程中由于光学系统带来的光轴一致性原理误差，减少了整机图像配准、校正的任务量，实现了小型化、轻量化、高效化、低功耗的目标。瞄准镜完成图像采集后，通过信息处理组件中的核心板采用基于人眼视觉感知特性图像融合处理技术，进行像素级图像融合，提升了目标的发现与识别概率，准确率均超过95%，具有一定程度的伪装识别的能力，并具有较强的应用价值。

附图说明

图1是本发明融合型共孔径昼夜通用瞄准镜的共孔径光学成像系统示意图。

图2是本发明融合型共孔径昼夜通用瞄准镜的内部结构示意图。

图3是本发明融合型共孔径昼夜通用瞄准镜的外形示意图。

图4是本发明融合型共孔径昼夜通用瞄准镜的目标增强和对比度优化的彩色融合算法流程图。

图5是本发明融合型共孔径昼夜通用瞄准镜的优化亮度对比度的彩色融合图像流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案，进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜包括共孔径光学成像系统、信息处理组件8、显示组件、减振组件12、控制开关组件14、电池7和镜体15。

如图1和2所示，共孔径光学成像系统位于镜体15内部的前端，共孔径光学成像系统由长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统组成，包括物镜组1、分光平板玻璃2、红外透镜3、红外探测器像面4、数字微光透镜组5、数字微光探测器像面6，长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统共用一组物镜组1。共用的物镜组1、分光平板玻璃2采用CVD硒化锌（ZnSe）、CVD硫化锌（ZnS）等既透数字微光又透长波红外的材料。

其中，长波红外成像光学系统由物镜组1、分光平板玻璃2、红外透镜3、红外探测器像面4组成。长波红外成像光学系统的光阑位于共用物镜组1的第一片透镜上，共用物镜组1的第一片透镜的口径作为长波红外成像光学系统的入瞳。

数字微光成像光学系统由物镜组1、分光平板玻璃2、数字微光透镜组5、数字微光探测器像面6组成，数字微光探测器采用既响应可见光又响应微光的低照度探测器。数字微光成像光学系统的光阑位于数字微光透镜组5的胶合双胶合透镜上，数字微光透镜组5的胶合双胶合透镜的口径作为数字微光光学系统的孔径光阑。

在共孔径光学成像系统中，长波红外成像光学系统与数字成像光学系统分别工作，成像在各自的探测器像面上。长波红外成像光学系统工作时，光线经过共用物镜组1折射、分光平板玻璃2折射、红外透镜3折射，最后成像在红外探测器像面4上，长波红外成像光学系统通过多面非球面以及光学机械材料相互补偿，实现矫正色差与无热化要求。数字微光成像光学系统工作时，光线经过共用物镜组1折射、分光平板玻璃2反射、可见光透镜组5折射，最后成像在数字微光探测器像面6上，通过光学成像设计原理与既透数字微光又透长波红外的材料相结合的设计手段，设计了一个工作波段在600～1200nm的宽光谱的共孔径光学系统，实现了在可见光微光波段和红外波段均成像优异的目的。

如图2所示，信息处理组件8、显示组件、电池7安装在镜体15的内部，信息处理组件8位于共孔径光学成像系统的红外探测器像面4的后侧，信息处理组件8的后侧安装有显示组件，显示组件包括OLED微型显示器9和目镜10，OLED微型显示器9位于信息处理组件8的后侧，OLED微型显示器9位于镜体15的内部；目镜10位于OLED微型显示器9的后侧，目镜10的后侧安装有眼罩11，目镜10和眼罩11位于镜体15的外部。

如图3所示，镜体15通过螺栓与减震组件12固连，镜体15的外部安装有控制开关组件14，减震组件12上安装有锁紧手柄13。减振组件12上设计有和枪上面的皮卡导轨联接的接口，通过旋转减振组件12上的锁紧手柄13可以进行整个瞄准装置的安装和拆卸，减振组件12还可以减小射击时枪对瞄准镜带来的冲击力。

信息处理组件8中包括接口板和核心板，系统的运算与控制单元集成在核心板上，长波红外成像系统输出端、数字微光成像系统输出端和OLED微型显示器9输入端均通过接口板连接在核心板上。核心板还连接有内存卡，内存卡内存储有分化信息。

通过信息处理组件中的核心板采用基于人眼视觉感知特性图像融合处理技术，进行像素级图像融合，如图4所示，系统设计了结合人眼视觉感知特性的红外和可见光图像融合方法，通过目标增强提高图像中的目标探测性，通过提高图像的视觉对比度改善目标探测，加强人眼的场景理解能力。为了对目标进行增强，提出了一种有效的目标分割方法，将目标从源图像中提取出来，利用一种RGB编码方式将灰度目标图像映像到RGB通道，得到目标增强的彩色图像。为了优化背景图像对比度，采用了亮度对比度优化的方法，将双通道背景的拉普拉斯融合图像置入lαβ空间的亮度分量中，得到对比度优化的背景融合图像，最后将目标图像和背景图像进行结合，得到具有自然色彩、对比度及目标增强且符合人眼视觉观察的彩色融合图像。如图5所示，系统在lαβ空间色彩传递的基础上，还提出了一种亮度对比度优化的彩色融合方法。lαβ空间中的

分量决定了颜色的明亮度，也叫做亮度，与色彩无关，改变它的对比度不会影响颜色的恒常性，系统使用基于图像结构相似度的拉普拉斯融合图像来代替lαβ空间的

分量，这样可以提高彩色融合图像的亮度对比度，结合彩色参考图像进行色彩传递，可以得到色彩丰富、亮度对比度高的背景彩色融合图像。最后，目标增强的目标图像和亮度对比度优化的背景图像进行组合显示，即可获得目标增强且对比度优化的彩色融合图像。

工作原理：瞄准镜装入两节18650电池7后锁好电池盖，长按控制开关组件14中的电源开关键，目标通过共孔径成像光学系统成像，长波红外成像光学系统与数字成像光学系统分别工作，分别成像在各自的探测器像面上；随后图像信息传输给信息处理组件8，信息处理组件8通过基于人眼视觉感知特性的红外和微光图像融合方法进行像素级图像融合。信息处理组件8将处理后的图像传输到显示组件中的OLED微型显示器9上进行图像显示，人眼贴着眼罩11通过显示组件中的目镜10进行观察，同时可以通过操作控制开关组件14中的旋钮开关，可以调出菜单进行显示模式选择等,在显示模式方式上，具有热像、微光、融合热像、融合彩色等。

减振组件12通过皮卡导轨和枪联接，可以减小子弹射击时对瞄准镜带来的冲击力；整个瞄准镜由两节18650电池进行供电，控制开关组件进行开、关机，以及显示模式选择等。

Claims (7)

1.一种融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，包括共孔径光学成像系统、信息处理组件（8）、显示组件、减振组件（12）、控制开关组件（14）、电池（7）和镜体（15）；所述共孔径光学成像系统由长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统组成，包括物镜组（1）、分光平板玻璃（2）、红外透镜（3）、红外探测器像面（4）、数字微光透镜组（5）、数字微光探测器像面（6）；其中长波红外成像光学系统由物镜组（1）、分光平板玻璃（2）、红外透镜（3）、红外探测器像面（4）组成；数字微光成像光学系统由物镜组（1）、分光平板玻璃（2）、数字微光透镜组（5）、数字微光探测器像面（6）组成；所述的长波红外成像光学系统和数字微光成像光学系统共用一组物镜组（1）；

所述共孔径光学成像系统、信息处理组件（8）、显示组件、电池（7）安装在镜体（15）的内部；共孔径光学成像系统位于镜体（15）内部的前端，信息处理组件（8）位于共孔径光学成像系统的红外探测器像面（4）的后侧，信息处理组件（8）的后侧安装有显示组件，所述显示组件的后侧安装有眼罩（11），所述镜体（15）通过螺栓与减震组件（12）固连。

2.如权利要求1所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述信息处理组件（8）中包括接口板和核心板，系统的运算与控制单元集成在核心板上，长波红外成像系统输出端、数字微光成像系统输出端和OLED微型显示器（9）输入端均通过接口板连接在核心板上；核心板还连接有内存卡，内存卡内存储有分化信息。

3.如权利要求1或2所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述显示组件包括OLED微型显示器（9）和目镜（10），OLED微型显示器（9）位于信息处理组件（8）的后侧，OLED微型显示器（9）位于镜体（15）的内部。

4.如权利要求3所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述目镜（10）位于OLED微型显示器（9）的后侧，目镜（10）的后侧安装有眼罩（11），且目镜（10）和眼罩（11）位于镜体（15）的外部。

5.如权利要求3所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述镜体（15）的外部安装有控制开关组件（14）。

6.如权利要求5所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述开关组件（14）包含一个按钮开关和一个旋压开关。

7.如权利要求3所述的融合型共孔径昼夜通用瞄准镜，其特征在于，所述减震组件（12）上安装有锁紧手柄（13）。

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