一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置製造方法
2023-05-10 04:40:56
一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置，包括：先搜索視場中目標，然後依次對搜索到的目標進行圖譜關聯智能識別，即對每一個目標先進行紅外圖像目標識別，若探測識別率大於等於設定閾值，則輸出識別結果並保存目標圖像數據；否則，則獲取目標紅外光譜，進行基於紅外光譜特徵的目標識別。本發明還公開了用上述方法進行目標探測的裝置，主要包括二維掃描轉鏡、多波段紅外光學模塊、長波紅外成像單元、寬波段紅外測譜單元和處理與控制單元。本發明方法和裝置是對現有紅外目標探測方法和設備的改進和提高，可以用於目標的紅外圖像探測和紅外圖譜關聯探測及目標紅外光譜採集，相比常規紅外探測設備，性價比高，能顯著提高目標的探測識別率。
【專利說明】一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於圖像識別與紅外探測【技術領域】，更具體地，涉及一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]所有溫度高於絕對零度的物體都能產生紅外輻射，溫度越高，輻射出的能量就越大，而且物質的光譜特性曲線是唯一的。光譜數據採集主要研宄採集目標場景或者感興趣區的光譜數據的方法和技術。該技術廣泛應用於遙感領域，為研宄各種目標背景的光譜特性，進而對場景進行分類、監視與目標探測識別提供數據基礎。
[0003]紅外圖譜關聯是指紅外圖像和紅外光譜相結合進行目標探測，可以增大探測範圍目標的種類、提高目標識別能力。因此，國內外都非常重視研發相關光譜成像設備。目前，常用的圖譜探測設備為多光譜掃描儀和傅立葉變換紅外成像光譜儀。多光譜掃描儀一般安裝在飛行器上，其掃描轉鏡旋轉，使接收的瞬時視場作垂直於飛行方向的運動，從而實現掃描。由於飛行器的前向運動，多光譜掃描儀即完成二維掃描，地物景象被逐點掃過，並逐點分波段測量，從而獲得多光譜的遙感圖像信息。較適用於靜止目標的非實時探測，對於運動目標難以適用。傅立葉變換紅外成像光譜儀能夠提供豐富的二維空間信息及第三維的光譜數據，即二維空間成像的每一點都可以提取光譜信息。這種設備圖像、光譜探測共一個傳感器，信號處理信息量非常大，無法同時實現高空間解析度和高時間解析度，且價格昂貴，用戶難以接受。
[0004]在許多實際應用中，靜止的地物和天空背景的光譜並不需要實時獲取，而需要利用光譜特性對場景中運動目標或時變對象(局部區域)進行自動實時地檢測識別探測識別，如飛行中飛機、海上的船舶、行駛中的車輛、火災、爆炸等。
[0005]現有的「圖譜一體化設備」原理樣機，能實現上述多個運動目標和時變對象的自動檢測與光譜識別，但其存在以下幾個問題:(1)該設備只能獲取中波波段(2賴?5的光譜，而常溫和低溫目標的光譜特徵主要在長波波段(840?1440),對此類目標該設備不能進行有效探測；(2)該設備對視場中感興趣的目標都測其紅外圖像和光譜，而對於只用紅外圖像就可以有效探測識別的目標該設備也測其光譜進行光譜特徵識別，降低了探測識別的效率；(3)該設備採用步進掃描跟蹤轉鏡，跟蹤精度比較低；(4)該設備採用紅外窗口可以有效保護內部光學部件，但對於較好試驗條件的靜止平臺常規目標探測的使用需求，沒必要採用紅外窗口以降低成本。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置，旨在解決現有紅外圖像探測設備在空間解析度低目標形狀信息不可用時不能有效探測目標，現有紅外圖譜探測設備在空間解析度高目標形狀信息可用時用圖譜關聯探測識別效率低、不能有效探測常溫和低溫目標的問題。
[0007]本發明提供了一種紅外圖譜關聯智能探測方法，包括下述步驟:
[0008](1)獲取目標場景的紅外圖像，並對紅外圖像進行圖像處理，提取場景中的~個目標#為大於等於1的整數；
[0009](2)根據目標與視場中心的距離，由小到大對所述~個目標進行排序；
[0010](3)對場景中的第1個目標進行基於形狀信息的目標識別，當第1個目標的識別率大於等於設定的閾值時，則進入步驟(4)；當第1個目標的識別率小於設定的閾值時，則進入步驟(5) ；1的初始值為1 ；
[0011](4)1 = 1+1，並判斷1是否大於I若是，則結束，若否，則返回至步驟(3)；
[0012](5)通過改變視場範圍，使得第1個目標與當前時刻紅外圖像的視場中心重合；
[0013](6)將第1個目標輻射的紅外光分成兩束，一束光經過成像後獲得圖像，另一束光經過幹涉後得到幹涉圖，再進行傅立葉逆變換獲得光譜；
[0014](7)對所述光譜進行處理並提取目標光譜特徵；目標光譜特徵包括光譜峰值、峰值波長、光譜峰個數及間距、光譜峰的面積；
[0015](8)將所述第1個目標的光譜特徵與預設的資料庫中的光譜特徵進行比對匹配，當能匹配時，則識別出目標並獲得目標的圖像和光譜，並返回至步驟(4)；若不能匹配，則將所述目標光譜特徵加入所述資料庫中，並返回至步驟(4)。
[0016]本發明還提供了一種紅外圖譜關聯智能探測裝置，包括二維掃描轉鏡、多波段紅外光學模塊、長波紅外成像單元、寬波段紅外測譜單元、處理與控制單元和電源模塊；所述多波段紅外光學模塊的輸入端用於接收被二維掃描轉鏡反射的紅外入射光，所述長波紅外成像單元與所述多波段紅外光學模塊的第一輸出端連接，所述寬波段紅外測譜單元與所述多波段紅外光學模塊的第二輸出端連接，所述處理與控制單元的光譜輸入端與所述寬波段紅外測譜單元連接，所述處理與控制單元的圖像輸入端與所述長波紅外成像單元連接，所述處理與控制單元的控制輸出端與二維掃描轉鏡的控制端連接；所述電源模塊的輸出端分別與所述寬波段紅外測譜單元、所述長波紅外成像單元、所述多波段紅外光學模塊和所述二維掃描轉鏡的電源端連接，用於分別提供電源。
[0017]工作時，紅外入射光被二維掃描轉鏡反射至多波段紅外光學模塊，被匯聚後可直通到達長波紅外成像單元用來成像或被分成長波紅外和寬波段紅外兩束分別到達長波紅外成像單元用於成像和寬波段紅外測譜單元用於成譜；處理與控制單元接收長波紅外成像單元獲取的圖像和寬波段紅外測譜單元獲取的光譜，進行圖像和光譜處理，控制二維掃描轉鏡的運動，實現目標跟蹤和識別。
[0018]更進一步地，所述二維掃描轉鏡包括平面反射鏡和二維伺服轉臺，所述平面反射鏡設置在所述二維伺服轉臺上，通過控制所述二維伺服轉臺運動帶動所述平面反射鏡實現俯仰和旋轉兩個維度的轉動。
[0019]更進一步地，所述多波段紅外光學模塊包括紅外鏡頭、分光鏡、長波紅外成像透鏡組、寬波段紅外成譜透鏡組、接口和光纖接口 ；分光鏡與紅外鏡頭的光軸成45度放置，所述分光鏡可移動，當全視場掃描和基於圖像信息目標識別時，所述分光鏡移出；當獲取目標光譜進行基於圖譜特徵資料庫識別目標時，所述分光鏡不移出；所述長波紅外成像透鏡組設置在所述分光鏡的透射光路的光軸上，所述寬波段紅外成譜透鏡組設置在所述分光鏡的反射光路的光軸上，所述衝八接口設置在所述長波紅外成像透鏡組的光軸上，所述衝八接口用於與長波紅外成像單元耦合；所述光纖接口設置在所述寬波段紅外成譜透鏡組的光軸上，所述光纖接口用於與寬波段紅外測譜單元耦合。
[0020]更進一步地，所述紅外鏡頭為卡塞格林式多波段紅外鏡頭。
[0021]更進一步地，所述分光鏡上鍍有半反半透分光膜，所述分光鏡對波長為8 ?12 V III的紅外光有半反半透作用，且對波長為2 V III?8 V III的紅外光有反射作用。
[0022]通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，由於不同物質的光譜特徵是不同的，本發明方法除圖像信息外還將目標的光譜特徵用於目標識別，增加了用於識別不同目標的信息維度，能夠提高探測識別率；由於將獲取的目標光譜的波段範圍從短、中波紅外波段(2?5 110)擴展到了短、中、長波紅外波段(2?不僅可以識別主要光譜特徵位於短、中波紅外波段的高溫目標，還可以識別主要光譜特徵位於長波紅外波段(8?12^0)的低溫和常溫目標，增大了目標探測識別範圍。本發明方法將目標的長波紅外圖像和寬波段紅外光譜相融合進行目標探測識別，是對現有紅外探測方法和設備的改進和提高，可以解決現有紅外探測系統在遠距離探測、解析度低無法有效探測目標及現有紅外圖譜探測設備不能有效探測常溫和低溫目標的問題，也可以實現目標寬波段紅外光譜採集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為紅外圖譜關聯探測方法原理示意圖；
[0024]圖2為一個目標時獲取目標光譜過程示意圖；
[0025]圖3為多個目標時獲取目標光譜過程示意圖；
[0026]圖4為靈巧紅外圖譜關聯探測裝置結構示意圖；
[0027]圖5為分光鏡光路切換方式不意圖，其中(￡1)為移動式分光鏡光路切換方式，(13)旋轉式分光鏡光路切換方式；
[0028]圖6為分光鏡切出、切入時的光路不意圖，其中(￡1)為分光鏡切出時的光路不意圖，(13)分光鏡切入時的光路不意圖；
[0029]圖7為二維掃描轉鏡的結構示意圖，(幻為主視圖，(幻俯視圖為((3)為左視圖；
[0030]圖8為採用紅外圖像探測模式的探測實例，⑷和㈦是剛起飛的飛機的兩幀長波紅外圖像；
[0031]圖9為採用紅外圖譜關聯探測模式的探測實例，(幻是機場的高壓鈉燈的長波紅外圖像，(^)是高壓鈉燈的光譜，(0)是滑行飛機的長波紅外圖像，((1)是滑行飛機尾焰及尾噴管的光譜。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0033]本發明提供了一種紅外圖譜關聯智能探測方法，實現紅外圖像和紅外光譜關聯的智能探測，有紅外圖像探測和圖譜關聯探測兩種模式。
[0034]在本發明中，紅外圖像探測模式是指:採用常規的紅外探測流程，獲取紅外圖像後，通過圖像處理方法提取感興趣區域，然後利用形狀等信息進行目標識別。紅外圖譜關聯探測模式是指:將長波紅外圖像和中長波紅外光譜有機融合進行目標檢測與識別，先將目標鎖定在視場中心，再獲取其紅外光譜，然後進行基於紅外光譜特徵的目標識別。
[0035]採用本發明方法進行目標識別時，先搜索視場中的目標，然後依次對搜索到的目標進行圖譜關聯智能識別，即對每一個目標先進行紅外圖像目標識別，若探測識別率大於等於設定閾值，則輸出識別結果並保存目標圖像數據；否則，則獲取目標紅外光譜，進行基於紅外光譜特徵的目標識別，若比對匹配成功則輸出識別結果並保存目標圖譜數據，否則，將目標紅外光譜特徵加入紅外光譜特徵資料庫。
[0036]本發明方法的原理示意圖見圖1，主要包括以下步驟:
[0037](1)獲取目標場景的紅外圖像，並對紅外圖像進行圖像處理，提取場景中的~個目標#為大於等於1的整數；
[0038](2)根據目標與視場中心的距離，由小到大對所述~個目標進行排序；
[0039](3)對場景中的第1個目標進行基於形狀信息的目標識別，當第1個目標的識別率大於等於設定的閾值時，則進入步驟(4)；當第1個目標的識別率小於設定的閾值時，則進入步驟(5) 的初始值為1 ；其中，閾值為經驗值，可以為(85%-97%
97%。
[0040](4)1 = 1+1，並判斷1是否大於I若是，則結束，若否，則返回至步驟(3)；
[0041](5)通過改變視場範圍，使得第1個目標與當前時刻紅外圖像的視場中心重合；
[0042](6)將第1個目標輻射的紅外光分成兩束，一束光經過成像後獲得圖像，另一束光經過幹涉後得到幹涉圖，再進行傅立葉逆變換獲得光譜；
[0043](7)對所述光譜進行處理並提取目標光譜特徵；目標光譜特徵包括光譜峰值、峰值波長、光譜峰個數及間距、光譜峰的面積等；
[0044](8)將所述第1個目標光譜特徵與預設的資料庫中的光譜特徵進行比對匹配，當能匹配時，則識別出目標並獲得目標的圖像和光譜，並返回至步驟(4)；若不能匹配，則將所述目標光譜特徵加入所述資料庫中，並返回至步驟(4)。
[0045]在本發明中，比對匹配是將測量光譜和資料庫中的光譜進行比對，找到與測量光譜相似性最強的光譜。兩條光譜曲線的相似性可以通過歸一化後的求距離法來判斷，距離最短的兩個光譜曲線視為最相似。光譜曲線之間的距離可定義為各數據點平方和或模的和。也可用兩個歸一化後光譜信號的乘積能量判斷，即兩個歸一化信號乘積的和，數值最大的視為最相似。
[0046]在本發明中，採用紅外圖譜關聯探測模式進行目標識別的基礎是先要獲取目標的光譜，獲取已經搜索到的視場中的目標光譜主要有以下兩個階段:目標跟蹤和目標鎖定測譜。目標跟蹤，是指通過改變視場範圍，使得被測目標與當前時刻紅外圖像的視場中心重合。目標鎖定測譜，是通過改變視場範圍，使得視場中心和指將目標同步運動保持相對靜止，將被測目標鎖定在視場中心，並把獲取目標輻射的紅外入射光分成兩部分，獲取目標的光譜和圖像。
[0047]在本發明中，如在視場中搜索到多個目標，則先根據目標與視場中心的距離，由小到大對搜索到的目標進行識別優先級排序，以保證可以識別儘可能多的目標。
[0048]一個目標和多個目標時目標光譜獲取過程示意圖見圖2和圖3。
[0049]圖2中，在視場1時，搜索到一個運動目標，不在視場中心，先獲取視場中心的光譜，作為背景譜用於光譜數據處理，然後跟蹤目標，在視場2時，目標被鎖定在視場中心，獲取目標的光譜。
[0050]圖3中，在視場1時，搜索到三個運動目標0、七2和〖3，不在視場中心，按照三個目標離視場中心的距離，從小到大排序，排好的順序為414243，先獲取視場中心的光譜，作為背景譜用於光譜數據處理，然後按照〖1、〖2、丨3的順序依次跟蹤三個目標並獲取三個目標的光譜，在視場2、3、4時，將三個目標分別鎖定在視場中心，獲取三個目標的光譜。
[0051]本發明還提供了一種靈巧紅外圖譜關聯探測裝置，其結構如圖4所示，包括二維掃描轉鏡3、多波段紅外光學模塊4、長波紅外成像單元5、寬波段紅外測譜單元7、處理與控制單元8、電源模塊9。紅外光入射到系統內部後，被二維掃描轉鏡3反射後入射多波段紅外光學模塊4，被匯聚後可直通到達長波紅外成像單元5用來成像或被分成長波紅外和寬波段紅外兩束分別到達長波紅外成像單元5和寬波段紅外測譜單元7，用於成像和成譜。處理與控制單元8接收紅長波外成像單元5獲取的圖像和寬波段紅外測譜單元7獲取的光譜，進行圖像和光譜處理，控制二維掃描轉鏡3的運動，實現目標跟蹤和識別。電源模塊9對二維掃描轉鏡3、多波段紅外光學模塊4、長波紅外成像單元5、寬波段紅外測譜單元7供電。
[0052]在本發明實施例中，二維掃描轉鏡3可以由平面反射鏡31和二維伺服轉臺32構成，可以實現俯仰和旋轉兩個維度的運動。
[0053]在本發明實施例中，多波段紅外光學模塊4可以由卡塞格林式多波段紅外鏡頭41、分光鏡42、長波紅外成像透鏡組43和寬波段紅外成譜透鏡組44組成，多波段紅外光學模塊4上有？ 1^6紅以。焦平面列陣)接口 45和光纖接口 46，分別與非製冷長波紅外成像單元及寬波段紅外光纖耦合。
[0054]卡塞格林式多波段紅外鏡頭41，摺疊了光路，壓縮了光學系統的體積，對短、中、長波紅外光具有良好的會聚作用。分光鏡鍍有特殊半反半透分光膜，對長波(8 V ！！！?12 V 一紅外有半反半透作用，對短、中波(2110?8110)紅外有反射作用。現有圖譜設備的分光鏡是固定的，本發明中，分光鏡是運動的，與被卡塞格林式多波段紅外鏡頭41匯聚後的紅外光的光軸成45°放置，分光鏡有兩個位置，切入光路和切出光路，分光鏡的運動可以米用旋轉或移動機構實現，如圖5所示，其中(幻為移動式結構，(幻為旋轉式結構。分光鏡切入、切出時的光路示意圖見圖6(幻和化)，圖6(幻中，分光鏡切出光路時，入射多波段紅外光學模塊的紅外光，經卡塞格林多波段紅外鏡頭匯聚後全部直通經過？？八接口到達長波紅外成像單元用於成像；圖6(6)中，分光鏡切入時，入射多波段紅外光學模塊的紅外光，經卡塞格林多波段紅外鏡頭匯聚後到達分光鏡，被分光鏡分成兩束，分別到達長波紅外成像單元和寬波段紅外測譜單元，用於成像和成譜。
[0055]寬波段紅外測譜單元7可以為非成像傅立葉變換單元探測器，通過寬波段紅外光纖6與寬波段紅外成譜透鏡組相耦合。上述組件可以封閉在殼體1內部，殼體1側面開有側窗，紅外入射光通過此窗口入射到系統內部。
[0056]本發明實施例提供的二維掃描轉鏡3由平面反射鏡31和二維伺服轉臺32構成，可以實現俯仰和旋轉兩個維度的運動。二維掃描轉鏡採用[型座作為支撐，將鏡片與電機的轉軸偏移一個距離，電機轉動軸線和鏡片旋轉中心軸線之間存在一個偏差。即電機旋轉的角度和實際跟蹤物體移動的角度之間存在一個偏差。二維掃描轉鏡的結構示意圖見圖7，其中⑷為主視圖，㈦俯視圖為⑷為左視圖。鏡片幾何中心距離底座安裝面二維伺服轉臺二個軸均配有轉動硬限位，防止誤動作。二維轉臺帶動負載鏡片形成水平面和豎直面二維跟蹤掃描，其中水平掃描±5。，豎直掃描-10°?25。，掃描最高速度16。卜，旋轉角度精度0.013°。
[0057]本實施例中，二維伺服轉臺採用基於03？技術的可編程多軸控制器(簡稱？嫩0作為運動控制系統。使用10丨01~0121公司的03956001/56002數位訊號處理器作為中央處理單元，通過靈活的高級語言，能夠同時控制2?8軸進行完全協調的運動。提供了運動控制、內務處理、同主機交互等基本功能，其速度、解析度、帶寬等指標均遠優於一般的運動控制器。完全滿足二維轉臺的高精度、高響應的控制要求。
[0058]本實施例中，紅外光纖6可以米用硫系玻璃光纖來實現多波段紅外光學模塊4上的光纖接口 46與寬波段紅外測譜單元7的耦合，可以傳輸短、中、長寬波段(2 V 0?12 V 一的紅外光，由於光纖是柔性的，用光纖連接可以使系統結構更節湊，體積更小。
[0059]本實施例中，寬波段紅外測譜單元7用於將入射光進行幹涉採樣，並通過傅立葉變換獲取目標的寬波段紅外光譜；本發明實施例中可以採用德國布魯克(81'業01)^108)公司的光譜探測單元￡127或者過程控制光譜測量系統1%油6 021，兩者均採用麥可遜幹涉儀體制，光譜解析度測量光譜範圍2 V III?12 V %採用斯特林或液氮製冷的醫探測器。
[0060]本發明實施例中，長波紅外成像單元5可以採用的法國見13公司的見03041非製冷長波紅外探測器，成像波段是8 V！！！?14 V！！！，它屬熱敏電阻焦平面，探測材料為多晶矽，熱響應時間71118，充填係數大於80%，像素採樣頻率7.3751取，失效像素數目小於1 %，功耗小於41，幀頻50！！2，解析度384*288，等效噪聲溫差60政。
[0061]處理與控制單元8可以採用可採用專用…10、800的硬體體系結構。03？可以使用多核心處理器，？？以可以採用乂111！^或八「6以公司的產品。專用集成電路(八310的使用，能進一步提高硬體設計的靈活性，減小模塊體積，降低功耗。
[0062]圖8和圖9是給出了兩個探測實例。圖8(^0和㈦是剛起飛的飛機的兩幀長波紅夕卜圖像，只用圖像信息可以識別出來是飛機，則沒必要用圖譜探測；圖9⑷和⑷是晚上拍的機場的高壓鈉燈和滑行飛機的長波紅外圖像，因其在圖像中佔有較少像素，僅靠形狀等圖像信息無法進行有效探測和區分兩者，則利用圖譜關聯探測模式進行探測識別，圖9(4和((1)是高壓鈉燈和滑行飛機尾焰及尾噴管的光譜，它雖然形狀類似但是光譜有很大的區另I」，可以用光譜信息有效區分兩者。結合圖8和圖9可以定性的分析出本發明能夠解決上述技術問題，實現我們的發明目的。
[0063]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種紅外圖譜關聯智能探測方法，其特徵在於，包括下述步驟: (1)獲取目標場景的紅外圖像，並對紅外圖像進行圖像處理，提取場景中的N個目標；N為大於等於I的整數； (2)根據目標與視場中心的距離，由小到大對所述N個目標進行排序； (3)對場景中的第i個目標進行基於形狀信息的目標識別，當第i個目標的識別率大於等於設定的閾值時，則進入步驟(4);當第i個目標的識別率小於設定的閾值時，則進入步驟(5) ；i的初始值為I ; (4)i= i+1，並判斷i是否大於N，若是，則結束，若否，則返回至步驟(3); (5)通過改變視場範圍，使得第i個目標與當前時刻紅外圖像的視場中心重合； (6)將第i個目標輻射的紅外光分成兩束，一束光經過成像後獲得圖像，另一束光經過幹涉後得到幹涉圖，再進行傅立葉逆變換獲得光譜； (7)對所述光譜進行處理並提取目標光譜特徵； (8)將所述第i個目標的光譜特徵與預設的資料庫中的光譜特徵進行比對匹配，當能匹配時，則識別出目標並獲得目標的圖像和光譜，並返回至步驟(4);若不能匹配，則將所述目標光譜特徵加入所述資料庫中，並返回至步驟(4)。
2.如權利要求1所述的紅外圖譜關聯智能探測方法，其特徵在於，步驟(3)中所述閾值為 85%?97%。
3.—種紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，包括二維掃描轉鏡(3)、多波段紅外光學模塊(4)、長波紅外成像單元(5)、寬波段紅外測譜單元(7)、處理與控制單元(8)和電源豐旲塊(9)； 所述多波段紅外光學模塊(4)的輸入端用於接收被二維掃描轉鏡(3)反射的紅外入射光，所述長波紅外成像單元(5)與所述多波段紅外光學模塊(4)的第一輸出端連接，所述寬波段紅外測譜單元(7)與所述多波段紅外光學模塊(4)的第二輸出端連接，所述處理與控制單元(8)的光譜輸入端與所述寬波段紅外測譜單元(7)連接，所述處理與控制單元(8)的圖像輸入端與所述長波紅外成像單元(5)連接，所述處理與控制單元(8)的控制輸出端與二維掃描轉鏡(3)的控制端連接； 所述電源模塊(9)的輸出端分別與所述寬波段紅外測譜單元(7)、所述長波紅外成像單元(5)、所述多波段紅外光學模塊(4)和所述二維掃描轉鏡(3)的電源端連接，用於分別提供電源。
4.如權利要求3所述的紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，工作時，紅外入射光被二維掃描轉鏡(3)反射至多波段紅外光學模塊(4)，被匯聚後可直通到達長波紅外成像單元(5)用來成像或被分成長波紅外和寬波段紅外兩束分別到達長波紅外成像單元(5)用於成像和寬波段紅外測譜單元(7)用於成譜；處理與控制單元(8)接收紅長波外成像單元(5)獲取的圖像和寬波段紅外測譜單元(7)獲取的光譜，進行圖像和光譜處理，控制二維掃描轉鏡(3)的運動，實現目標跟蹤和識別。
5.如權利要求3所述的紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，所述二維掃描轉鏡(3)包括平面反射鏡(31)和二維伺服轉臺(32)，所述平面反射鏡(31)設置在所述二維伺服轉臺(32)上，通過控制所述二維伺服轉臺(32)運動帶動所述平面反射鏡(31)實現俯仰和旋轉兩個維度的轉動。
6.如權利要求3所述的紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，所述多波段紅外光學模塊(4)包括紅外鏡頭(41)、分光鏡(42)、長波紅外成像透鏡組(43)、寬波段紅外成譜透鏡組(44)、FPA接P (45)和光纖接P (46)； 分光鏡(42)與紅外鏡頭(41)的光軸成45度放置，所述分光鏡(42)可移動，當全視場掃描和基於圖像信息目標識別時，所述分光鏡(42)移出；當獲取目標光譜進行基於圖譜特徵資料庫識別目標時，所述分光鏡(42)不移出； 所述長波紅外成像透鏡組(43)設置在所述分光鏡(42)的透射光路的光軸上，所述寬波段紅外成譜透鏡組(44)設置在所述分光鏡(42)的反射光路的光軸上，所述FPA接口(45)設置在所述長波紅外成像透鏡組(43)的光軸上，所述FPA接口(45)用於與長波紅外成像單元(5)耦合；所述光纖接口(46)設置在所述寬波段紅外成譜透鏡組(44)的光軸上，所述光纖接口(46)用於與寬波段紅外測譜單元(7)耦合。
7.如權利要求5所述的紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，所述紅外鏡頭(41)為卡塞格林式多波段紅外鏡頭。
8.如權利要求5所述的紅外圖譜關聯智能探測裝置，其特徵在於，所述分光鏡(42)上鍍有半反半透分光膜，所述分光鏡(42)對波長為8 μπι?12 μπι的紅外光有半反半透作用，且對波長為2 μ m?8 μ m的紅外光有反射作用。
【文檔編號】G01J3/45GK104501959SQ201410843190
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】張天序, 劉祥燕, 戴小兵, 劉立, 喻洪濤 申請人:華中科技大學