CN206650741U - 一种共轴图像融合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共轴图像融合装置，所述装置中镜头，用于透过红外光和可见光；分色棱镜，用于分离所述透过镜头的可见光及红外光；第一图像传感器位于分色棱镜的可见光出射光路上，用于根据出射的可见光，形成可见光图像，并将可见光图像发送给处理板；第二图像传感器位于分色棱镜的红外光出射光路上，用于根据出射的红外光，形成红外光图像，并将红外光图像发送给处理板；处理板，用于将可见光图像和红外光图像融合成一幅图像。由于在本实用新型实施例中，通过分色棱镜直接从入射光中分离可见光和红外光，减少了红外光及可见光能量的衰减，融合后可以得到细节信息更多的图像，并提高了彩色透雾效果，得到了融合后清晰的图像。

Description

一种共轴图像融合装置

技术领域

本实用新型涉及图像获取技术领域，尤其涉及一种共轴图像融合装置。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，计算机视觉技术的广泛应用，图像采集设备广泛的应用于航拍摄影、环境监测、安防监控等方面。但是由于国内雾霾天气的增多及图像采集过程中光照环境的影响，受限于图像传感器的感光特性，对于过亮或者过暗的图像和雾气较多的图像不能清晰的采集到，宽动态图像采集设备因能较好的采集到过亮或者过暗的图像，受到了广泛的应用，有着大量的需求。

然而，现有技术中，宽动态图像采集设备对于宽动态功能的实现主要是通过将入射光分为两束，然后分别通过可见光滤色片和红外光滤色片，得到可见光图像和红外光图像，但是分束后再分离可见光与红外光的方式会造成能量的大量衰减，使得融合后得到的图像细节信息减少，红外光的彩色透雾效果不高，影响融合得到的图像的清晰度。

实用新型内容

本实用新型提供一种共轴图像融合装置，用以解决现有技术中分离可见光和红外光时造成能量的大量衰减，使得融合后得到的图像细节信息减少，红外光的彩色透雾效果不高，得到的融合后的图像不清晰的问题。

为达到上述目的，本实用新型公开了一种共轴图像融合装置，所述装置包括：镜头、分色棱镜、第一图像传感器、第二图像传感器、处理板；其中，

所述镜头，用于透过红外光和可见光；

所述分色棱镜，用于分离透过所述镜头的可见光及红外光；

所述第一图像传感器位于所述分色棱镜的可见光出射光路上，用于根据所述分色棱镜出射的可见光生成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板；

所述第二图像传感器位于所述分色棱镜的红外光出射光路上，用于根据所述分色棱镜出射的红外光生成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板；

所述处理板，用于融合所述可见光图像和所述红外光图像。

进一步地，所述分色棱镜的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段红外光。

进一步地，所述分色棱镜的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段红外光。

进一步地，所述装置还包括：滤光片；其中，

所述滤光片位于所述红外光出射光路上，且位于所述分色棱镜与所述第二图像传感器之间，用于滤除680-780nm波段的红外光。

进一步地，所述滤光片上镀有400-780nm波段光线截止膜。

进一步地，所述分色棱镜的入射面上镀有可见光与红外光增透膜。

进一步地，所述分色棱镜的可见光出射面上镀有可见光增透膜或红外光截止膜。

进一步地，所述分色棱镜的红外光出射面上镀有红外光增透膜或可见光截止膜。

进一步地，所述装置还包括：微调机构；其中，

所述微调机构与所述分色棱镜连接，用于沿入射的可见光和红外光的光路的垂直方向调整所述分色棱镜的位置；或，

所述微调机构与所述第一图像传感器连接，用于沿所述分色棱镜出射的可见光的光路方向调整所述第一图像传感器的位置；或，

所述微调机构与所述第二图像传感器连接，用于沿所述分色棱镜出射的红外光的光路方向调整所述第二图像传感器的位置。

本实用新型实施例公开了一种共轴图像融合装置，所述装置中镜头，用于透过红外光和可见光；分色棱镜，用于分离所述透过所述镜头的可见光及红外光；第一图像传感器位于所述分色棱镜的可见光出射光路上，用于根据所述出射的可见光，形成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板；第二图像传感器位于所述分色棱镜的红外光出射光路上，用于根据所述出射的红外光，形成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板；处理板，用于将所述可见光图像和所述红外光图像融合成一幅图像。由于在本实用新型实施例中，通过分色棱镜直接从入射光中分离可见光和红外光，减少了红外光及可见光能量的衰减，融合后可以得到细节信息更多的图像，并提高了彩色透雾效果，得到了融合后清晰的图像。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的一种共轴图像融合装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例2和提供的一种分色棱镜分离可见光和红外光的光路示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的一种可见光和红外光分离光路示意图；

图4为本实用新型实施例3提供一种分色棱镜反射率曲线示意图；

图5为本实用新型实施例3提供的一种滤光片反射率曲线示意图；

图6为本实用新型实施例4提供的一种共轴图像融合装置示意图；

图7为本实用新型实施例5提供的一种分色棱镜调焦原理示意图；

图8为本实用新型实施例5提供的一种分色棱镜微调装置结构示意图；

图9为本实用新型实施例5提供的一种第一图像传感器微调装置结构示意图；

图10为本实用新型实施例5提供的一种第二图像传感器微调装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

图1为本实用新型实施例提供的一种共轴图像融合装置结构示意图，所述装置包括：镜头11、分色棱镜12、第一图像传感器13、第二图像传感器14、处理板15；其中，

所述镜头11，用于透过红外光和可见光；

所述分色棱镜12，用于分离透过所述镜头11的可见光及红外光；

所述第一图像传感器13位于所述分色棱镜12的可见光出射光路上，用于根据所述分色棱镜12出射的可见光生成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板15；

所述第二图像传感器14位于所述分色棱镜12的红外光出射光路上，用于根据所述分色棱镜12出射的红外光生成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板15；

所述处理板15，用于融合所述可见光图像和所述红外光图像。

在本实用新型实施例中镜头可以是定焦镜头、变焦镜头，还可以是机芯镜头等，第一图像传感器为可见光图像传感器，第二图像传感器为红外光图像传感器。

具体的，在使用所述共轴图像融合装置进行图像采集时，通过镜头11透过可见光和红外光，在通过镜头11透过的可见光和红外光经过分色棱镜12时，分色棱镜12将红外光和可见光分离。在具体实施例时，分色棱镜12可以利用可见光和红外光在光密介质与光疏介质之间对应的偏转角不同，将通过镜头11透过的可见光和红外光分离；当然了，也可以是根据可见光和红外对应的波段不同，通过对不同波段的光进行反射和投射，从而将通过镜头11透过的可见光和红外光分离。例如：分色棱镜12可以通过透过红外光，反射可见光实现将可见光和红外光的分离。在本实用新型中，根据可见光和红外光在光密介质与光疏介质之间对应的偏转角不同和根据可见光和红外对应的波段不同，将可见光和红外光分离是现有技术，不再进行赘述。

第一图像传感器13位于分色棱镜12的可见光出射光路上，用于根据分色棱镜12出射的可见光生成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板15；第二图像传感器14位于分色棱镜12的红外光出射光路上，用于根据分色棱镜12出射的红外光生成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板15，处理板15将所述可见光图像和所述红外光图像融合为一幅图像。

由于在本实用新型实施例中，通过分色棱镜直接从入射光中分离可见光和红外光，减少了红外光及可见光能量的衰减，融合后可以得到细节信息更多的图像，并提高了彩色透雾效果，得到了融合后清晰的图像。

实施例2：

在上述实施例的基础上，在本实用新型实施例中，分色棱镜12的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段红外光。

图2为本实用新型实施例提供的一种分色棱镜分离可见光和红外光的光路示意图，在分色棱镜12对应可见光和红外光入射方向的一侧的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段的红外光，针对入射的可见光和红外光，分色棱镜12透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段的红外光，从而实现将可见光和红外光分离。

具体的，因为780-1100nm波段的红外光对雾气有较高的透过性，能够使融合后的图像彩色透雾效果更好，在本实用新型实施例中，在所述分色棱镜12的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段红外光，利用400-650nm波段的可见光和780-1100nm波段的红外光成像特性，实现了彩色透雾效果。

实施例3：

为了进一步提高图像的清晰度，在实施例1的基础上，在本实用新型实施例中，分色棱镜12的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段红外光。

所述装置还包括：滤光片16；其中，

滤光片16位于所述红外光出射光路上，且位于分色棱镜12与第二图像传感器14之间，用于滤除680-780nm波段的红外光。滤光片16上镀有400-780nm波段光线截止膜。

具体的，在分色棱镜12对应可见光和红外光入射方向的一侧镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段红外光，针对入射的可见光和红外光，分色棱镜12透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段的红外光，从而实现将可见光和红外光分离。由于在本实用新型实施例中，分色棱镜反射680-1100nm波段红外光，使第二传感器得到更多的红外信息，从而提高在光照强度较低的情况下融合后的图像的清晰度和彩色透雾效果。

另外，对780-1100nm波段的红外光对雾气有较高的透过性的利用，使融合后的图像达到更好的彩色透雾效果，从而提高了融合后图像的清晰度，可以通过滤光片16来实现，具体的，如图3所示的一种可见光和红外光分离光路示意图，分色棱镜12针对入射的可见光和红外光，透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段红外光，所述反射的680-1100nm波段红外光在被第二图像传感器接收之前，经过滤光片16滤除600-780nm波段的红外光，使第二图像传感器只接收780-1100nm波段的红外光，达到对780-1100nm波段的红外光对雾气有较高的透过性的利用，提高了融合后图像的清晰度，并提高了彩色透雾的效果。

图4为本实用新型实施例提供一种分光棱镜反射率曲线示意图，对于400-650nm波段的可见光反射率接近于0％，对于680-1100nm波段的红外光反射率接近100％。图5为本实用新型实施例提供的一种滤光片反射率曲线示意图，该滤光片只允许780nm-1100nm波段的红外光出射，当入射的红外光为680-1100nm波段时，可以滤除680-780nm波段的红外光。

实施例4：

为了提高融合后的图像的清晰度，在上述各实施例的基础上，在本实用新型实施例中，所述分色棱镜的入射面上镀有可见光与红外光增透膜。

具体的，在分色棱镜12的入射面上镀有可见光与红外光增透膜以提高红外光和可见光的入射率，从而提高融合后的图像包含的细节信息，提高融合后的图像的清晰度。

所述分色棱镜的可见光出射面上镀有可见光增透膜或红外光截止膜。

具体的，在分色棱镜12的可见光出射面上镀有可见光增透膜，用于提高可见光的透射率，使得第一图像传感器13获得更多的可见光信息，从而提高获取的可见光图像的清晰度。当然了，也可以是在分色棱镜12的可见光出射面上镀有红外光截止膜，防止红外光对第一图像传感器13的干扰，从而提高获取的可见光图像的清晰度。例如：可以在分色棱镜12的可见光出射面上镀有650-1100nm波段光线截止膜，用于滤除通过可见光出射面出射的650-1100nm波段的红外光。

所述分色棱镜的红外光出射面上镀有红外光增透膜或可见光截止膜。

具体的，在分色棱镜12的红外光出射面上镀有红外光增透膜，用于提高红外光的透射率，使得第二图像传感器14获得更多的红外光信息，从而提高获取的红外光图像的清晰度。当然了，也可以是在分色棱镜12的红外光出射面上镀有可见光截止膜，防止可见光对第二图像传感器14的干扰，从而提高获取的红外光图像的清晰度。例如：可以在分色棱镜12的红外光出射面上镀有420-780nm波段光线截止膜，用于滤除通过红外光出射面出射的420-780nm波段的可见光。

图6为本实用新型实施例提供的一种共轴图像融合装置示意图，其中，分色棱镜12设置在通过镜头11的入射光路上，第一图像传感器13设置在分色棱镜12的可见光出射光路上，第二图像传感器14设置在分色棱镜12的红外光出射光路上，此时分光棱镜12透射可见光，反射红外光，透射后可见光与入射光平行射出，红外光与可见光和入射光垂直射出。并且，分色棱镜12的入射面镀有可见光与红外光增透膜，用于提高红外光和可见光的入射率，此时入射光垂直于分色棱镜12的入射面入射；分色棱镜12的可见光出射面上镀有可见光增透膜或红外光截止膜，用于提高第一图像传感器13获取的可见光图像的清晰度；分色棱镜12的红外光出射面上镀有红外光增透膜或可见光截止膜，用于提高第二图像传感器14获取的红外光图像的清晰度，从而提高处理板15融合后图像的清晰度。

实施例5：

图7为本实用新型实施例提供的一种分色棱镜调焦原理示意图，在垂直于光线入射的方向微调分色棱镜，原分色棱镜位置为AD，移动后分色棱镜的位置为A'D'。

(1)对到达第一图像传感器(Sensor 1)的光程进行比较：

针对分色棱镜在AD位置的光程为：

在垂直于光线入射的方向微调棱镜组，原棱镜位置为ABCD，移动后为A'B'C'D'，设棱镜中折射率为Nd，空气中折射率为1。

(1)到达Sensor 1的光线进行比较：

在棱镜ABCD中光程为：Nd×(EF+FG)＝Nd×AB，在棱镜A'B'C'D'中光程Nd×(E'F'+F'G')＝Nd×A'B'，AB＝A'B'，则棱镜中光程相等，空气中光程1×GH＝1×G'H'；无论AA'距离(棱镜移动距离)是多少，到达Sensor 1的光程是相同的；

(2)到达Sensor 2的光线进行比较：

在棱镜ABCD中的光程为Nd×(EF+FI)＝Nd×(AE+EC)＝Nd×AC，在棱镜A'B'C'D'中光程Nd×(E'F'+F'I')＝Nd×(A'E'+E'C')＝Nd×A'C'，AC＝A'C'，则棱镜中光程相等，但是空气中光程1×I'J'<1×IJ；

故在结构中垂直于光线入射方向通过微调棱镜的方式，改变垂直光路中空气中的光程，可以通过棱镜实现后焦的调节。

为了进一步提高图像的清晰度，在上述各实施例的基础上，在本实用新型实施例中，所述装置还包括：微调机构17；其中，

微调机构17与分色棱镜12连接，用于沿入射的可见光和红外光的光路的垂直方向调整分色棱镜12的位置；或，

微调机构17与第一图像传感器13连接，用于沿所述分色棱镜出射的可见光的光路方向调整第一图像传感器13的位置；或，

微调机构17与第二图像传感器14连接，用于沿所述分色棱镜出射的红外光的光路方向调整第二图像传感器14的位置。

具体的，微调机构17可以与分色棱镜12连接，如图8所示，当调节镜头使可见光能在第一图像传感器13上清晰成像时，通过沿垂直入射的可见光和红外光的光路方向通过微调机构17调节分色棱镜12的位置，使红外光能在第二图像传感器14上清晰成像。

当然了，微调机构17也可以与第一图像传感器13连接，如图9所示，当调节镜头使红外光能在第二图像传感器14上清晰成像时，可以通过微调机构17沿所述分色棱镜12出射的可见光的光路方向调整第一图像传感器13的位置，使可见光能在第一图像传感器13上清晰成像。另外，还可以是微调机构17与第二图像传感器14连接，如图10所示，当调节镜头使可见光能在第一图像传感器13上清晰成像时，可以通过微调机构17沿所述分色棱镜12出射的红外光的光路方向调整第二图像传感器14的位置，使红外光能在第二图像传感器14上清晰成像。

本实用新型公开了一种共轴图像融合装置，所述装置中镜头，用于透过红外光和可见光；分色棱镜，用于分离所述透过所述镜头的可见光及红外光；第一图像传感器位于所述分色棱镜的可见光出射光路上，用于根据所述出射的可见光，形成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板；第二图像传感器位于所述分色棱镜的红外光出射光路上，用于根据所述出射的红外光，形成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板；处理板，用于将所述可见光图像和所述红外光图像融合成一幅图像。由于在本实用新型实施例中，通过分色棱镜直接从入射光中分离可见光和红外光，减少了红外光及可见光能量的衰减，融合后可以得到细节信息更多的图像，并提高了彩色透雾效果，得到了融合后清晰的图像。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种共轴图像融合装置，其特征在于，所述装置包括：镜头、分色棱镜、第一图像传感器、第二图像传感器、处理板；其中，

所述镜头，用于透过红外光和可见光；

所述分色棱镜，用于分离透过所述镜头的可见光及红外光；

所述第一图像传感器位于所述分色棱镜的可见光出射光路上，用于根据所述分色棱镜出射的可见光生成可见光图像，并将所述可见光图像发送给处理板；

所述第二图像传感器位于所述分色棱镜的红外光出射光路上，用于根据所述分色棱镜出射的红外光生成红外光图像，并将所述红外光图像发送给处理板；

所述处理板，用于融合所述可见光图像和所述红外光图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色棱镜的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射780-1100nm波段红外光。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色棱镜的斜面上镀有分光膜，用于透过400-650nm波段的可见光，反射680-1100nm波段红外光。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：滤光片；其中，

所述滤光片位于所述红外光出射光路上，且位于所述分色棱镜与所述第二图像传感器之间，用于滤除680-780nm波段的红外光。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滤光片上镀有400-780nm波段光线截止膜。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色棱镜的入射面上镀有可见光与红外光增透膜。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色棱镜的可见光出射面上镀有可见光增透膜或红外光截止膜。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分色棱镜的红外光出射面上镀有红外光增透膜或可见光截止膜。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：微调机构；其中，

所述微调机构与所述分色棱镜连接，用于沿入射的可见光和红外光的光路的垂直方向调整所述分色棱镜的位置；或，

所述微调机构与所述第一图像传感器连接，用于沿所述分色棱镜出射的可见光的光路方向调整所述第一图像传感器的位置；或，

所述微调机构与所述第二图像传感器连接，用于沿所述分色棱镜出射的红外光的光路方向调整所述第二图像传感器的位置。