CN112511762A - 小目标大视场探测识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小目标大视场探测识别装置，所述装置包括依次连接的摄像镜头组、探测器阵列和图像处理系统；所述摄像镜头组包括多组摄像镜头组元，多组摄像镜头组元均匀分布在一个光滑曲面上，多组摄像镜头组元的视场通过无缝拼接在光滑曲面上形成重叠区域。本发明结构简单、成本低、精度高，既可在较大空域快速准确对低慢小目标进行探测、成像、识别、定位，又能在车辆、行人进行探测成像。
Description
技术领域
本发明涉及小目标、大视场探测识别领域，具体涉及一种小目标大视场探测识别装置。
背景技术
目标探测与识别技术是自动化监视跟踪系统的核心技术，随着技术的不断进步以及使用环境的多变，对其性能要求不断提高。小目标、大视场多指低空慢速飞行的多旋翼飞行器目标，对其进行探测的主要手段有无线电探测、雷达探测、光学探测。由于小型无人机的反射面较小，无线电和雷达探测的效果并不理想，而且很难获得目标的清晰图像，容易造成误判。且由于有限的探测角度极大的限制了系统的探测范围，进而降低系统的成像质量。
发明内容
本发明提供了一种小目标大视场探测识别装置，解决现有技术对于小型无人机探测效果不佳问题。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
小目标大视场探测识别装置，所述装置包括依次连接的摄像镜头组、探测器阵列和图像处理系统；所述摄像镜头组包括多组摄像镜头组元，多组摄像镜头组元均匀分布在一个光滑曲面上，多组摄像镜头组元的视场通过无缝拼接在光滑曲面上形成重叠区域。
进一步的，多组所述摄像镜头组元分别通过光纤连接探测器阵列。
进一步的，所述探测器阵列由多个探测器组元构成。
进一步的，所述所述摄像镜头组包括七组摄像镜头组元，包括一组设于中央的摄像镜头组元和围绕在外的六组摄像镜头组元。
进一步的，所述光滑曲面的半径为14cm。
进一步的，单个所述摄像镜头组元的半视场为34.5°，相邻的两个摄像镜头组元之间的间隔为4cm。
进一步的，所述探测器组元均选用1/3CCD探测器，其像元大小为4.8μm×3.6μm，对角线长度为6mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明搭建类似于仿生复眼原理的小目标、大视场探测识别装置。该装置具有分辨率高、易于成像、测量精度高、无多路径效应、隐蔽性好，重量轻和体积小等优点；该装置由多个摄像镜头均匀分布在光滑曲面上，每个摄像镜头构成一个独立的通道。所有的摄像镜头共同作用，构成一个多通道的观测系统。通过光纤将所有摄像镜头与探测器阵列连接，将摄像镜头输出的图像通过图像处理系统处理即可得到高效、清晰的目标信息。
本发明探测识别低慢小目标，探测识别过程简单，可探测识别的视场范围较传统技术大；通过微调摄像镜头的焦距得到了不同位置的清晰图像。本发明相较于传统技术更具有可行性。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明摄像镜头组元的分布示意图；
图3为本发明摄像镜头组元的结构示意图；
图4为本发明探测器阵列的结构示意图；
图中，1.摄像镜头组；2.光滑曲面；3.光纤；4.探测器阵列；5.图像处理系统；11.摄像镜头组元；41.探测器组元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种类似于仿生复眼原理的小目标、大视场探测识别装置，该装置由多个摄像镜头均匀分布在光滑曲面上，每个摄像镜头构成一个独立的通道，所有的摄像镜头共同作用，构成一个多通道的观测系统，通过光纤将所有摄像镜头与探测器阵列连接，将摄像镜头输出的图像通过图像处理系统处理即可得到高效、清晰的目标信息。本发明装置具有分辨率高、易于成像、测量精度高、无多路径效应、隐蔽性好，重量轻和体积小等优点。
如附图1至4所示，一种小目标大视场探测识别装置主要包括摄像镜头组1、光纤2、探测器阵列3以及图像处理系统4。
摄像镜头组1包括七组摄像镜头组元11，七组摄像镜头组元11均匀分布在光滑曲面2上，光滑曲面2的半径为14cm。本实施例中，摄像镜头组元11的参数均相同，相邻两个摄像镜头组元11之间的间隔为4cm，镜头的焦距为6.5mm，半视场角为34.5°。
探测器阵列4包括探测器组元41，单个探测器组元41均选用1/3CCD探测器，其像元大小为4.8μm×3.6μm，该摄像镜头组元11的对角线长度为6mm。
摄像镜头组1通过光纤2与探测器阵列3相连，每个光纤2分别对应一个摄像镜头组元11与一个探测器组元41。
图像处理系统4与探测器阵列4相连，为了得到清晰、有效的图像，将探测器阵列4接收到的图像通过图像处理系统4进行拼接与标定。
本发明小目标大视场探测识别装置的搭建过程以及图像采集处理方式如下：
(1)实物搭建
摄像镜头组1、光滑曲面2、光纤3、探测器阵列4以及图像处理系统5按图中结构连接布置。
(2)摄像镜头系统设计
使用ZEMAX光学设计软件将摄像镜头结构进行仿真设计并将设计好的摄像镜头进行加工，均匀分布在光滑曲面上，本发明摄像镜头共由4片透镜组成。
(3)接收图像
将探测器阵列4置于光滑曲面后大约40mm，具体的距离根据实际情况而定，光纤2将摄像镜头组1与探测器阵列4连接起来，并将摄像镜头组1所拍摄的图像传输到探测器阵列4上，分别对应在单个探测器组元41上。最后通过图像处理系统5对所拍摄的图像进行拼接与标定。
发明可探测目标尺寸≥0.5m×0.5m,可识别距离≥500m，可作用的视场范围≥120°，适应目标速度范围为0～130公里/小时，目标提取时间≤40ms。本发明结构简单、成本低、精度高，既可在较大空域快速准确对低慢小目标进行探测、成像、识别、定位，又能在车辆、行人进行探测成像。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
Claims (7)
1.小目标大视场探测识别装置，其特征在于：所述装置包括依次连接的摄像镜头组(1)、探测器阵列(4)和图像处理系统(5)；所述摄像镜头组(1)包括多组摄像镜头组元(11)，多组摄像镜头组元(11)均匀分布在一个光滑曲面(2)上，多组摄像镜头组元(11)的视场通过无缝拼接在光滑曲面上形成重叠区域。
2.根据权利要求1所述小目标大视场探测识别装置，其特征在于：多组所述摄像镜头组元(11)分别通过光纤(3)连接探测器阵列(4)。
3.根据权利要求1或2所述的小目标大视场探测识别装置，其特征在于：所述探测器阵列(4)由多个探测器组元(41)构成。
4.根据权利要求3所述小目标大视场探测识别装置，其特征在于：所述所述摄像镜头组(1)包括七组摄像镜头组元(11)，包括一组设于中央的摄像镜头组元(11)和围绕在外的六组摄像镜头组元(11)。
5.根据权利要求书4所述小目标大视场探测识别装置，其特征在于：所述光滑曲面(2)的半径为14cm。
6.根据权利要求5所述小目标大视场探测识别装置，其特征在于：单个所述摄像镜头组元(11)的半视场为34.5°，相邻的两个摄像镜头组元(11)之间的间隔为4cm。
7.根据权利要求6所述小目标大视场探测识别装置，其特征在于：所述探测器组元(41)均选用1/3CCD探测器，其像元大小为4.8μm×3.6μm，对角线长度为6mm。
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