CN213779279U - 一种滤光片切换器串联型多光谱相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤光片切换器串联型多光谱相机，属于多光谱成像技术领域。包括依次连接的镜头、镜头座、CMOS电路板、图像处理电路板，CMOS电路板与图像处理电路板电信号连接；镜头座与CMOS电路板之间设有切换器安装架和至少两个滤光片切换器，滤光片切换器抽屉式安装在切换器安装架内；滤光片切换器在切换器安装架内的总厚度不超过镜头后焦距。本实用新型滤光片切换器通过抽屉的方式在切换器安装架上切换组装，使用一个CMOS电路板控制滤光片的切换，省去多张图像对齐的处理步骤，方便快速，在紧凑的空间内放置多个滤光片切换器实现多光谱拍摄，灵活性更高，简化了处理过程、提高了精度、提高了结果的实时性。结构简单，体积小，成本低，可靠性好。

Description

一种滤光片切换器串联型多光谱相机

技术领域

本实用新型涉及多光谱成像技术领域，具体涉及一种滤光片切换器串联型多光谱相机。

背景技术

多光谱技术是由光谱学与图像技术交叉融合形成的技术，既可以利用图像信息进行目标形状大小和分布研究，也可以利用光谱信息进行物质的鉴别分类。这种技术最早被用于遥感领域，后被引入到医药学、农业检测和环保等领域。但目前大多成本高昂。

现有中相关技术中的多光谱相机的核心分光原理包括旋转式滤光器与单镜头组合，如专利号CN202010072972.7，在镜头和CMOS电路板之间放置一个转轮式滤光片切换器，由于这种切换器体积大、结构复杂，因此成本很高，可靠性也比较低。又如专利号CN202030263150.8和专利号CN202010165696.9公开的技术方案，采用多个摄像头的结构，每个摄像头固定安装一种窄带滤光片，成本高、体积大、后期处理复杂。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型案提出一种结构简单，体积小，滤光片多，切换快速且方便的滤光片切换器串联型多光谱相机。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种滤光片切换器串联型多光谱相机，包括依次连接的镜头、镜头座、CMOS电路板、图像处理电路板，所述CMOS电路板与图像处理电路板电信号连接，所述CMOS电路板内设有CMOS传感器；所述镜头座与CMOS电路板之间设有切换器安装架和至少两个滤光片切换器，所述滤光片切换器抽屉式安装在所述切换器安装架内；多个所述滤光片切换器按照一定的空间排布前后串联且在切换器安装架内的总厚度不超过镜头后焦距；

所述滤光片切换器包括较薄一端和较厚一端，所述较薄一端设有窗口，且较薄一端内置双滤光片抽拉板，所述较厚一端内置有电磁铁；所述双滤光片抽拉板有两个滤光片安装槽位，所述其中一个槽位装配有窄带滤光片，另一个槽位为预留滤光槽位；滤光片切换器内的电磁铁能够驱动所述双滤光片抽拉板抽拉切换；所述图像处理电路板通过导线与滤光片切换器内的电磁铁电性连接；所述镜头的光轴通过滤光片切换器的窗口依次串联穿过多个所述滤光片切换器中的滤光片并到达CMOS电路板上的CMOS传感器。

进一步的，所述切换器安装架的多个方向均设有用于滤光片切换器插入的槽孔。

进一步的，所述滤光片切换器内的双滤光片抽拉板上的窄带滤光片为特定波长的窄带滤光片；所述预留滤光槽位安装常规可见光滤光片或空置。

进一步的，多个滤光片切换器在切换器安装架内通过较薄一端依次紧密排列，并且各个滤光片切换器窗口前后对齐。

进一步的，所述镜头座螺接或固联在所述切换器安装架上。

进一步的，所述切换器安装架、CMOS电路板和图像处理电路板三者依次固联或螺接。

本实用新型滤光片切换器串联型多光谱相机，其有益效果在于：

(1)滤光片切换器通过抽屉的方式在切换器安装架上切换组装，方便快速，在紧凑的空间内放置多个滤光片切换器实现多光谱拍摄，灵活性更高。

(2)使用一个CMOS电路板控制滤光片的切换，省去多张图像对齐的处理步骤，简化了处理过程、提高了精度、提高了结果的实时性。

(3)结构简单，体积小，成本低，可靠性好，后期处理简便，大幅度提高了多光谱相机的性价比。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的爆炸示意图；

图3是四个滤光片切换器在切换器安装架内的分布示意图；

图4是滤光片切换器的爆炸示意图；

1镜头，2镜头座,3CMOS电路板，4图像处理电路板，5切换器安装架，6滤光片切换器；

501槽孔，502空腔；

601较薄一端，602双滤光片抽拉板，603较厚一端，604窄带滤光片，605预留滤光槽位,606窗口,607电磁铁。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本实用新型。

实施例1

一种滤光片切换器串联型多光谱相机，如图1-图4所示，包括依次连接的镜头1、镜头座2、CMOS电路板3、图像处理电路板4，所述CMOS电路板3与图像处理电路板4电信号连接，CMOS电路板内设有CMOS传感器；镜头座2螺接或固联在所述切换器安装架5上；切换器安装架5、CMOS电路板3和图像处理电路板4三者依次固联或螺接。所述镜头座2与CMOS电路板3之间设有切换器安装架5和至少两个滤光片切换器6，所述滤光片切换器6抽屉式安装在所述切换器安装架5内；多个滤光片切换器6按照一定的空间排布前后串联且在切换器安装架5内的总厚度不超过镜头1后焦距；

其中，如图4所示，所述滤光片切换器包括较薄一端601和较厚一端603，所述较薄一端601设有窗口606，且较薄一端601内置双滤光片抽拉板602，所述较厚一端603内置有电磁铁607；所述双滤光片抽拉板602有两个滤光片安装槽位，所述其中一个槽位装配有窄带滤光片604，另一个槽位为预留滤光槽位605；滤光片切换器内的电磁铁607能够驱动所述双滤光片抽拉板抽拉切换；多个滤光片切换器6中的双滤光片抽拉板在切换器安装架5内依次紧挨；图像处理电路板4通过导线与滤光片切换器6内的电磁铁电性连接；镜头的光轴通过滤光片切换器的窗口606依次串联穿过多个滤光片切换器中的滤光片并到达CMOS电路板上的CMOS传感器；

本实施例中，切换器安装架5为方形，在切换器安装架5的一面安装有镜头座2，而在镜头座2的对面连接有CMOS电路板3。切换器安装架的内部设有能够同时容纳多个滤光片切换器的空腔502；切换器安装架的各个方向均设有用于滤光片切换器插入的槽孔501。滤光片切换器6可从任意面的槽孔501插入进去进行切换，可插入一个，也可插入多个，插入的滤光片切换器6的数量根据实际情况进行选择。

本实施例中，如图3所示，滤光片切换器为抽屉式电磁切换器，即(抽屉式IR-cut)。抽屉式IR-cut的形状和结构为现有，即抽屉式IR-cut包括较薄的一端601和与其相互垂直的较厚的一端603；滤光片切换器较薄一端设有窗口606且较薄一端内置双滤光片抽拉板，双滤光片抽拉板有两个滤光片安装槽位，其中一个槽位装配有窄带滤光片，另一个槽位为预留滤光槽位，窄带滤光片的位置与窗口606对应；较厚一端内置有电磁铁；滤光片切换器内的电磁铁能够驱动所述双滤光片抽拉板抽拉切换。滤光片切换器较薄的一端601插入所述切换器安装架的空腔内部；所述电磁铁安装在抽屉式电磁切换器内，且较厚的一端603在所述切换器安装架的空腔外部并用于抽拉切换。而滤光片切换器较薄一端在切换器安装架根据一定的空间顺序紧密串联排列，使镜头的光轴依次串联穿过多个滤光片切换器的窗口606，到达CMOS电路板上的CMOS传感器。每个滤光片切换器内设有至少两个槽位；其中一个卡槽安装所述窄带滤光片，另一个卡槽安装所述预留滤光组件。

其中窄带滤光片为特定波长的窄带滤光片；预留滤光槽位可安装常规滤光片或空置，预留滤光槽位主要用于无需滤光时的切换，而空置的插座主要便于更换或增设。

本实施例中，滤光片切换器内包含有电磁铁。而每个电磁铁设有正电极和负电极，每个滤光片或空置位置均连接有一对所述正电极和负电极，能够保障一对正负电极对应一个滤光片。而切换器安装架5内设有电路，能够接通滤光片切换器6内电磁铁的正电极，并与CMOS电路板3和图像处理电路板4电信号连接，通过图像处理电路板4对电路的选择来控制不同的电磁铁通电工作，从而选择不同的滤光片的工作切换。即通过一个CMOS电路板3就能够达到电路的切换，即达到对滤光片的切换。

本实用新型中，CMOS电路板3是互补型金属氧化物半导体电路板，是一种单极型晶体管集成电路，其基本结构是一个N沟道MOS管和一个P沟道MOS管。而CMOS电路板3是多光谱相机中常用的电器元件，其结构和原理在此不以赘述。

本实用新型中，图像处理电路板4是将图像信号转换成数字信号并对其进行处理的装置，该元器件为多光谱相机中常用的电器元件，其结构和原理在此不以赘述。

本实用新型中，各个滤光片切换器6内的窄带滤光片受CMOS电路板3和图像处理电路板4的控制实现轮流切换，同时只能有一个窄带滤光片生效，放置的薄片式滤光片切换器6的个数决定了该多光谱相机能够提供的窄带光谱图片的数量。

为了提高光谱图像的数量需要使用更多的滤光片切换器6，可以使用后焦距较长的镜头1，增大镜头1与CMOS之间的空间，容纳更多的滤光片切换器6。

该多光谱相机在工作时采用轮流切换滤光片并拍照的方式，需要一定的时间间隔，因此在无人机上应用时需要配合稳定云台，消除工作时的晃动。

每个滤光片切换器6内含有一个特定波长的窄带滤光片，图像处理电路板4控制各个滤光片切换器6的电磁铁将窄带滤光片轮流切换生效，并通过CMOS板轮流拍摄不同窄带滤光的照片，当所有滤光片都切换到常规滤光片或空置档位时，拍摄的图像是常规可见光图像。图像处理电路板4采集各个波段的窄带图像和可见光图像，进行反演计算获得相应的图像结果，将其叠加在可见光光谱图像上。

本实用新型选用价格低廉的滤光片切换器6实现多光谱滤光片的切换，由于每个滤光片切换器6只有两个档位，因此需要多个滤光片切换器6叠加使用，考虑到镜头1后沿与CMOS感光面之间的距离不能过长，所以多个滤光片需要以不同角度的方式放置，从而使得滤光片切换器6组合的总厚度不超过镜头1后焦距。

本实用新型主要搭载于固定支架、悬空气球或低速无人机，对农田、水域的多光谱图像实施监控，判断作物长势、水域污染等。成本低、可靠性高、后期处理简便。通过优化空间部署关系，在紧凑的空间内放置多个滤光片切换器6实现多光谱拍摄。这种抽屉式滤光片切换器6在监控领域大批量生产应用，成本非常低，可靠性也很高，大幅度提高了多光谱相机的性价比。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种滤光片切换器串联型多光谱相机，包括依次连接的镜头、镜头座、CMOS电路板、图像处理电路板，所述CMOS电路板与图像处理电路板电信号连接，所述CMOS电路板内设有CMOS传感器；其特征在于：所述镜头座与CMOS电路板之间设有切换器安装架和至少两个滤光片切换器，所述滤光片切换器抽屉式安装在所述切换器安装架内；多个所述滤光片切换器按照一定的空间排布前后串联且在切换器安装架内的总厚度不超过镜头后焦距；

所述滤光片切换器包括较薄一端和较厚一端，所述较薄一端设有窗口，且较薄一端内置双滤光片抽拉板，所述较厚一端内置有电磁铁；所述双滤光片抽拉板有两个滤光片安装槽位，所述其中一个槽位装配有窄带滤光片，另一个槽位为预留滤光槽位；滤光片切换器内的电磁铁能够驱动所述双滤光片抽拉板抽拉切换；所述图像处理电路板通过导线与滤光片切换器内的电磁铁电性连接；所述镜头的光轴通过滤光片切换器的窗口依次串联穿过多个所述滤光片切换器中的滤光片并到达CMOS电路板上的CMOS传感器。

2.根据权利要求1所述滤光片切换器串联型多光谱相机，其特征在于：所述切换器安装架的多个方向均设有用于滤光片切换器插入的槽孔。

3.根据权利要求1所述滤光片切换器串联型多光谱相机，其特征在于：所述滤光片切换器内的双滤光片抽拉板上的窄带滤光片为特定波长的窄带滤光片；所述预留滤光槽位安装常规可见光滤光片或空置。

4.根据权利要求1所述滤光片切换器串联型多光谱相机，其特征在于：多个滤光片切换器在切换器安装架内通过较薄一端依次紧密排列，并且各个滤光片切换器窗口前后对齐。

5.根据权利要求1所述滤光片切换器串联型多光谱相机，其特征在于：所述镜头座螺接或固联在所述切换器安装架上。

6.根据权利要求1所述滤光片切换器串联型多光谱相机，其特征在于：所述切换器安装架、CMOS电路板和图像处理电路板三者依次固联或螺接。

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