CN112378526A - 一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪 - Google Patents

一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，本热成像仪将光学变焦与电子变焦联动，在红外光学系统完成光学变焦后，联动电子变焦，达到混合大变倍比变焦的目的。其中光学变焦与电子变焦联动的实现方式为：在红外热成像镜头上安装电位器，电位器记录光学变焦的焦距位置，在完成光学变焦从小焦距到大焦距的变化时，当光学变焦达到最大焦距所对应的电位器电压值，触发电子变焦；在完成光学变焦从大焦距到小焦距的变化时，当电子变焦达到最小焦距所对应的电位器电压值，触发光学变焦。本发明通过光学变焦联动电子变焦的方式达到混合大变倍比变焦的目的，而且定位时能保障目标不会丢失，简单实用。

Description

一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪
技术领域
本发明涉及一种红外热成像仪，具体是一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，属于红外热成像技术领域。
背景技术
受限于红外热成像探测器像元尺寸较大，之前的红外热成像变焦系统大多只采用光学变焦的方式，因为电子变倍放大后的图像实际观测作用不大，图像马赛克现象严重。随着红外热成像探测器像元尺寸的不断减小，电子变倍放大后的图像已经具备实际观测意义。相较于可见光变焦系统，红外热成像变焦系统变倍比较小，对目标的放大倍数有限。并且传统的红外热成像变焦系统光学变焦与电子变焦无法联动，操作过程比较复杂，无法满足对目标的快速锁定，而且在变倍绝对定位的过程中，因为清晰点变化，会导致变倍过程中画面模糊，容易丢失目标。
本发明将采用多种策略融合数字变焦和光学变焦，能实现手动变倍时无缝衔接达到大比例变倍效果，变倍定位时能根据图像质量实现数字变焦和光学变焦的交叉融合，保障跟踪目标不丢失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，在红外光学系统完成光学变焦后，联动电子变焦，达到混合大变倍比变焦的目的，简单实用。
为了解决技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，本红外热成像仪将光学变焦与电子变焦联动，手动操纵变倍时，红外光学系统完成光学变焦后，联动电子变焦，采用精准的速度计算，达到混合大变倍比变焦的目的，绝对位置定位变倍时，首先根据绝对位置信息确定需要执行的光学变焦倍数（执行数字变焦倍数）和数字变焦倍数（执行数字变焦倍数），然后冻结视频，根据光学变焦和数字变焦的总倍数，确定辅助数字变焦倍数并执行，达到快速放大目标的目的，与此同时，执行光学变焦和自动聚焦，并开启清晰检测算法，推向清晰后，解除辅助数字变焦，改成执行数字变焦，同时解除视频冻结。
进一步的，光学变焦与电子变焦联动的实现方式为：在红外热成像镜头上安装电位器，电位器记录光学变焦的焦距位置，在完成光学变焦从小焦距到大焦距的变化时，当光学变焦达到最大焦距所对应的电位器电压值，触发电子变焦；在完成光学变焦从大焦距到小焦距的变化时，当电子变焦达到最小焦距所对应的电位器电压值，触发光学变焦。
进一步的，电子变焦采用红外机芯无级变焦，从而实现速度可调节的连续电子变焦缩放，电子变焦速度匹配光学变焦速度，避免从光学变焦转向电子变焦时发生明显的跳变。
进一步的，光学变焦过程中，电位器记录光学变焦的变焦速率，并在电子变倍过程中模拟出对应的变倍速率，本变倍速率为电子变焦速度匹配光学变焦速度的依据。
进一步的，电位器记录光学变焦的变焦速率、电子变焦速度匹配光学变焦速度的过程为：设光学变焦的变倍速度为S，时间T1、T2对应的编码器数值为D1、D2，其中T1、T2的间隔为100毫秒，点速度获取光学变焦速率的公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，数字变焦的控制采用倍率设定的方式进行控制，倍率的设定间隔为100毫秒，每次倍率的变化值为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，电位器的行程范围为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
，电位器实时数值为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，光学变焦过程中，当满足
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
时，停止光学变焦，开启电子变焦。
进一步的，红外机芯采用小于14μm像元并具备无级电子变焦功能的探测器。
进一步的，所述电位器为500线增量式编码电位器，设置在变倍电机驱动轴上。
进一步的，光学变焦的变倍比为10倍，电子变焦的变倍比为4倍，本红外热成像仪具有连续混合变焦40倍的变倍比。
上述是手动操作的过程，接下来叙述绝对位置变焦的过程
首先是根据绝对位置的信息计算出需要执行的综合变倍总的倍数A1。该倍数是需要综合变焦到的倍数，例如，本系统光学变焦倍数是10倍，电子变焦倍数是4倍，那么总的变倍范围是0到40倍。此时A1的取值范围就是0到40。
进一步的，计算出执行光学变倍的倍数（Z1）和执行数字变倍的倍数（D1）。Z1需要根据综合变倍倍数计算，因为最大的光学变倍倍数是10倍，并且有光学变倍优先的原则，因此Z1和D1的计算工作如下所示：
如果A1≤10则：Z1=A1，D1=0。
如果A1＞10则：Z1=10，D1=A1/10。
进一步的，冻结当前的视频画面。视频冻结是红外探测器的特定功能，发送特定指令后，探测器会保持静止画面，收到接触指令后，画面恢复实时视频。
进一步的，采用数字变倍的方式执行总倍数A1
进一步的，执行光学变倍Z1，然后执行自动聚焦，开启清晰度检测函数并确保清晰。
进一步的，执行数字变倍D1
进一步的，接触视频冻结。
上述过程中，由于光学变焦执行的过程中冻结了原始视频，而是采用数字变倍图像输出到后端处理系统，有效保证了跟踪目标不丢失，当光学变焦执行完毕后，则能得到更加清晰的图像，从而做到快速识别和操作。
本发明的有益效果：本发明将光学变焦与电子变焦有效的联动与融合，主要依靠电位器和无线电子变倍小像元红外机芯等硬件实现大变倍比连续混合变焦。并且电子变焦与光学变焦速度相匹配，使光学变焦与电子变焦之间的切换更加流畅，不会发生明显的跳变，达到连续混合变焦的目的，而且定位时能保障目标不会丢失。
附图说明
图1为连续混合变焦红外热成像仪的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，本实施例所述热成像仪将光学变焦与电子变焦联动，在红外光学系统完成光学变焦后，联动电子变焦，达到混合大变倍比变焦的目的。
本实施例中，光学变焦与电子变焦联动的实现方式为：在红外热成像镜头上（具体为变倍电机驱动轴上）安装电位器，电位器记录光学变焦的焦距位置，如图1所示，在完成光学变焦从小焦距到大焦距的变化时，当光学变焦达到最大焦距所对应的电位器电压值，触发电子变焦；在完成光学变焦从大焦距到小焦距的变化时，当电子变焦达到最小焦距所对应的电位器电压值，触发光学变焦。
混合连续变焦的实现方式为：首先触发光学变焦，此时电位器记录电压值并且判断电位器电压值是否达到焦距值，当还没有达到最大焦距值对应的电位器值时，继续进行光学变焦，当到达最大焦距值对应的电位器值时，进行下一步红外机芯无级电子变焦，红外机芯无级电子变焦速度可调节，可以适配光学变焦电机速度，使光学变焦与电子变焦之间的切换更加流畅。电子变焦过程中需要进行判断是否到达电子变焦最小值，当还未到达电子变焦最小值时，继续进行无级电子变焦，当到达电子变焦最小值时，开始切换至光学变焦过程，从而实现混合电子变焦的目的。
本实施例中，电子变焦采用红外机芯无级变焦，从而实现速度可调节的连续电子变焦缩放，并且电子变焦速度匹配光学变焦速度，从而达到光学变焦与电子变焦的完美融合，避免从光学变焦转向电子变焦时发生明显的跳变，达到连续混合变焦的目的。
本实施例中，电子变焦速度匹配光学变焦速度的实现方式为：光学变焦过程中，电位器记录光学变焦的变焦速率，并在电子变倍过程中模拟出对应的变倍速率，本变倍速率为电子变焦速度匹配光学变焦速度的依据。
具体的，电位器记录光学变焦的变焦速率、电子变焦速度匹配光学变焦速度的过程为：设光学变焦的变倍速度为S，时间T1、T2对应的编码器数值为D1、D2，其中T1、T2的间隔为100毫秒，点速度获取光学变焦速率的公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，数字变焦的控制采用倍率设定的方式进行控制，倍率的设定间隔为100毫秒，每次倍率的变化值为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
本实施例中，电位器的行程范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，电位器实时数值为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，光学变焦过程中，当满足
Figure DEST_PATH_IMAGE010
时，停止光学变焦，开启电子变焦。
本实施例中，，红外机芯采用小于14μm像元并具备无级电子变焦功能的探测器，以实现4X电子放大后仍具备实际观测意义。
本实施例中，所述电位器为500线增量式编码电位器，整个光学变焦行程（光学变焦1-10倍），对应的编码电位器数值范围为0-87648。电位器能够精确的判断光学变焦是否到达限位位置，并及时开启数字变焦流程，获取光学变焦的变焦速率，并在执行电子变倍过程中模拟出对应的变倍速率，从而实现电子变倍和光学变焦的无缝衔接。
本实施例中，光学变焦的变倍比为10倍，电子变焦的变倍比为4倍，本红外热成像仪具有连续混合变焦40倍的变倍比。
本实施例所述方法将光学变焦与电子变焦有效的联动与融合，主要依靠电位器和无线电子变倍小像元红外机芯等硬件实现大变倍比连续混合变焦。并且电子变焦与光学变焦速度相匹配，使光学变焦与电子变焦之间的切换更加流畅，不会发生明显的跳变，达到连续混合变焦的目的。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：本红外热成像仪将光学变焦与电子变焦联动，在红外光学系统完成光学变焦后，联动电子变焦，达到混合大变倍比变焦的目的。
2.根据权利要求1所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：光学变焦与电子变焦联动的实现方式为：在红外热成像镜头上安装电位器，电位器记录光学变焦的焦距位置，在完成光学变焦从小焦距到大焦距的变化时，当光学变焦达到最大焦距所对应的电位器电压值，触发电子变焦；在完成光学变焦从大焦距到小焦距的变化时，当电子变焦达到最小焦距所对应的电位器电压值，触发光学变焦。
3.根据权利要求1所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：电子变焦采用红外机芯无级变焦，从而实现速度可调节的连续电子变焦缩放，电子变焦速度匹配光学变焦速度，避免从光学变焦转向电子变焦时发生明显的跳变。
4.根据权利要求2所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：光学变焦过程中，电位器记录光学变焦的变焦速率，并在电子变倍过程中模拟出对应的变倍速率，本变倍速率为电子变焦速度匹配光学变焦速度的依据。
5.根据权利要求4所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：电位器记录光学变焦的变焦速率、电子变焦速度匹配光学变焦速度的过程为：
设光学变焦的变倍速度为S，时间T1、T2对应的编码器数值为D1、D2，其中T1、T2的间隔为100毫秒，点速度获取光学变焦速率的公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，数字变焦的控制采用倍率设定的方式进行控制，倍率的设定间隔为100毫秒，每次倍率的变化值为
Figure 70547DEST_PATH_IMAGE002
。
6.根据权利要求2所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：电位器的行程范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，电位器实时数值为
Figure 72001DEST_PATH_IMAGE004
，光学变焦过程中，当满足
Figure DEST_PATH_IMAGE005
时，停止光学变焦，开启电子变焦。
7.根据权利要求3所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：红外机芯采用小于14μm像元并具备无级电子变焦功能的探测器。
8.根据权利要求2所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：所述电位器为500线增量式编码电位器。
9.根据权利要求1所述的大变倍比连续混合变焦红外热成像仪，其特征在于：光学变焦的变倍比为10倍，电子变焦的变倍比为4倍，本红外热成像仪具有连续混合变焦40倍的变倍比。
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