一種可攜式紅外熱像儀的製作方法
2023-05-17 18:43:41
一種可攜式紅外熱像儀的製作方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種可攜式紅外熱像儀，包括：外殼；紅外光學鏡頭組件，安裝在外殼上；紅外探測器，安裝在所述外殼上，並且接收經過了紅外光學鏡頭組件的紅外輻射並產生電信號；機芯組件，安裝在所述外殼上，並且電連接到紅外探測器，用於接收紅外探測器的電信號並生成紅外圖像；LCD觸控螢幕，可拆卸地安裝在外殼上，並且與機芯組件電連接，用於控制機芯組件和/或顯示紅外圖像。本發明實施例的可攜式紅外熱像儀中，可通過不同的硬體組合方案而應用於不同環境，實現了一機多用；可以通過LCD觸控螢幕實現豐富的擴展功能，方便了操作。
【專利說明】一種可攜式紅外熱像儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及紅外成像【技術領域】，尤其是涉及一種可攜式紅外熱像儀。
[0002]
【背景技術】
[0003]紅外熱成像技術是一種通過使用紅外成像測量儀「查看」或「測量」物體輻射熱能的技術。紅外線因波長過長，無法被人眼感知。然而，在紅外世界中，只要物體的溫度在絕對零度以上就會向外輻射熱量。因此，我們可以通過探測其熱度來進行成像。
[0004]紅外成像技術具有環境適應能力強，在夜間和惡劣天氣下工作良好；隱蔽性好，抗幹擾能力強；可識別可見光無法識別的偽裝目標；紅外成像系統的體積小、重量輕、功耗低、可靠性高，可應用於精確制導武器等優點，在軍事和民用領域都有著巨大的應用前景。
[0005]紅外探測器是紅外熱成像系統中最核心的部分，根據原理分為製冷型和非製冷型。以製冷型紅外探測器為核心的熱成像儀存在諸如成本高、功耗大、系統龐大、結構複雜、攜帶不便、集成度差、可靠性差以及成品率低等不足，從而無法大規模的在軍用和民用方面得到發展。
[0006]近年來，國內外都將研究重點放在了非製冷型紅外成像【技術領域】，非製冷型紅外熱像儀相對於製冷型具有造價低、功耗小、性能可靠以及易於操作等突出的優點，因此非製冷型紅外熱成像技術成為主流的研究方向。但由於非製冷紅外熱成像儀整體的性能很大程度上受限於其核心探測器件，即所採用的焦平面陣列，而受到國外的技術封鎖以及自身工藝的限制，我國自主研發的非製冷紅外焦平面普遍存在著響應線性度差、焦平面均勻性差等問題，加之器件性能不穩定，如果外圍電路設計不當將直接導致成像噪聲大、畫面質量低、抗幹擾能力差、探測溫度範圍窄等致命問題。
[0007]現有的紅外熱像儀通常成像方式單一，圖像處理方法簡單，功能單調，因而造成應用範圍狹小。
[0008]
【發明內容】
[0009]本發明的目的之一是提供一種體積小、擴展功能豐富的可攜式紅外熱像儀。
[0010]本發明公開的技術方案包括:
提供了一種可攜式紅外熱像儀，其特徵在於，包括:外殼；紅外光學鏡頭組件，所述紅外光學鏡頭組件安裝在所述外殼上；紅外探測器，所述紅外探測器安裝在所述外殼上，並且接收經過了所述紅外光學鏡頭組件的紅外輻射並產生電信號，所述紅外光學鏡頭組件通過夾具連接到所述紅外探測器，所述夾具中包括快門組件；機芯組件，所述機芯組件安裝在所述外殼上，並且電連接到所述紅外探測器，用於接收所述紅外探測器的電信號並且根據所述電信號生成紅外圖像；LCD觸控螢幕，所述LCD觸控螢幕可拆卸地安裝在所述外殼上，並且與所述機芯組件電連接，用於控制所述機芯組件和/或顯示所述紅外圖像。[0011]本發明的一個實施例中，所述紅外光學鏡頭組件包括電機，所述電機驅動所述紅外光學鏡頭組件中的元件以調節所述紅外光學鏡頭組件的焦距和/或光圈。
[0012]本發明的一個實施例中，所述快門組件包括快門和步進電機，所述步進電機驅動所述快門組件中的快門運動。
[0013]本發明的一個實施例中，還包括數據通信接口，所述數據通信接口與所述機芯組件電連接，用於所述可攜式紅外熱像儀與外部設備進行數據通信。
[0014]本發明的一個實施例中，所述LCD觸控螢幕通過柔性扁平電纜與所述機芯組件電連接。
[0015]本發明的一個實施例中，所述機芯組件包括:電源模塊，所述電源模塊用於為其他模塊提供電源；探測器驅動及A/D轉換模塊，所述探測器驅動及A/D模塊用於驅動所述紅外探測器並且對所述紅外探測器輸出的電信號進行A/D轉換；第一信號處理模塊，所述第一信號處理模塊對由所述探測器驅動及A/D轉換模塊進行A/D轉換後的信號進行處理並生成紅外圖像；第二信號處理模塊，所述第二信號處理模塊用於對所述紅外圖像進行處理；其中所述第二信號處理模塊包括啟用切換開關，所述啟用切換開關能夠使所述第二信號處理模塊在啟用狀態和禁用狀態之間切換；其中所述第二信號處理模塊包括網絡接口。
[0016]本發明的一個實施例中，所述IXD觸控螢幕電連接到所述第一信號處理模塊。
[0017]本發明的一個實施例中，所述第一信號處理模塊包括觸控螢幕控制模塊，所述觸控螢幕控制模塊用於控制在所述LCD觸控螢幕上顯示控制菜單並且接收用戶的控制輸入，並將所述控制輸入發送到所述第一信號處理模塊。
[0018]本發明的一個實施例中，所述觸控螢幕控制模塊還用於控制在所述LCD觸控螢幕上顯示所述紅外圖像。
[0019]本發明的一個實施例中，所述外殼底部設有連接孔。
[0020]本發明實施例的可攜式紅外熱像儀中，可通過不同的硬體組合方案而應用於不同環境，實現了一機多用；可以通過LCD觸控螢幕實現豐富的擴展功能，方便了操作；第一信號處理模塊+第二信號處理模塊分別進行不同的圖像處理，保證了圖像清晰穩定；並且結構設計方便了不同應用環境下的攜帶與固定。
[0021]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明一個實施例的可攜式紅外熱像儀的結構示意圖。
[0023]圖2是本發明一個實施例的機芯組件的框圖示意圖。
[0024]圖3是本發明一個實施例的第一信號處理模塊和第二信號處理模塊的框圖示意圖。
[0025]圖4是本發明一個實施例的控制菜單的示意圖。
[0026]【具體實施方式】
[0027]下面將結合附圖對本發明實施例的可攜式紅外熱像儀進行詳細說明。
[0028]如圖1所示，本發明的一種實施例中，一種可攜式紅外熱像儀包括外殼1、紅外光學鏡頭組件2、紅外探測器3、機芯組件5和IXD觸控螢幕6。
[0029]紅外光學鏡頭組件2安裝在外殼I上。紅外探測器3安裝在外殼I上，並且接收經過了紅外光學鏡頭組件2的紅外輻射並產生電信號，紅外光學鏡頭組件2通過夾具7連接到紅外探測器3。夾具7中包括快門組件70。
[0030]機芯組件5安裝在外殼I上，並且電連接到紅外探測器3，用於接收紅外探測器的電信號並且根據電信號生成紅外圖像。例如，一個實施例中，機芯組件5可以通過探測器底座8連接到紅外探測器3。
[0031]IXD觸控螢幕6安裝在外殼上，並且與機芯組件5電連接，用於控制機芯組件和/或顯示紅外圖像。
[0032]一個實施例中，紅外光學鏡頭組件2可以還包括電機(圖中未示出)，該電機驅動紅外光學鏡頭組件2中的其他元件以調節紅外光學鏡頭組件2的焦距和/或光圈。
[0033]一個實施例中，前述的快門組件7包括快門和步進電機(圖中未示出)，該步進電機驅動快門組件中的快門運動。
[0034]一個實施例中，外殼上還可以設有數據通信接口，例如BNC接口，該數據通信接口與機芯組件5電連接，用於該可攜式紅外熱像儀與外部設備進行數據通信。
[0035]一個實施例中，IXD觸控螢幕6通過柔性扁平電纜9與機芯組件5電連接。該柔性扁平電纜9例如可以是0.5mm間距的FPC (柔性電路板)。
[0036]一個實施例中，機芯組件5可以包括電源模塊53、探測器驅動及A/D轉換模塊50、第一信號處理模塊51和第二信號處理模塊52。
[0037]電源模塊53用於為其他模塊提供電源，例如，提供高精度低噪聲電壓。
[0038]探測器驅動及A/D模塊50用於驅動紅外探測器3並且對紅外探測器3輸出的電信號進行A/D轉換。
[0039]第一信號處理模塊51對由探測器驅動及A/D轉換模塊50進行A/D轉換後的信號進行處理並生成紅外圖像。
[0040]第二信號處理模塊52用於對紅外圖像進行進一步的處理。
[0041]—個實施例中，機芯組件5的框圖不意圖如圖2所不,第一信號處理模塊51和第二信號處理模塊52的框圖示意圖如圖3所示。
[0042]圖2和圖3所不的實施例中，第一信號處理模塊51由FPGA實現,第二信號處理模塊由DSP實現。
[0043]一個實施例中，第二信號處理模塊52可以包括啟用切換開關(圖中未示出)，該啟用切換開關能夠使該第二信號處理模塊52在啟用狀態和禁用狀態之間切換。也就是說，通過該啟用切換開關可以啟用第二信號處理模塊52的功能或者禁用第二信號處理模塊52的功能。其中，該啟用切換開關可以是物理存在的開關，也可以是狀態可以翻轉的信號。
[0044]本發明的實施例中，第二信號處理模塊還包括網絡接口。該網絡接口可以接收外部的針對該可攜式紅外熱像儀的控制信號。也就是說，能夠通過該網絡接口控制該可攜式紅外熱像儀工作。
[0045]本發明的實施例中，機芯組件5的各個模塊(例如，電源模塊53、探測器驅動及A/D轉換模塊50、第一信號處理模塊51和第二信號處理模塊52)之間可以用鍍金排針相連，從而在信號高質量傳輸的同時還起到了固定的作用，保證了熱成像儀在不同環境中穩定工作。排針對稱分布於PCB兩端，方便接插且實用美觀。
[0046]—個實施例中，IXD觸控螢幕6可以是電連接到第一信號處理模塊51。
[0047]一個實施例中，第一信號處理模塊51還包括觸控螢幕控制模塊，該觸控螢幕控制模塊用於控制在LCD觸控螢幕6上顯示控制菜單並且接收用戶的控制輸入，並將接收的控制輸入發送到第一信號處理模塊51。
[0048]一個實施例中，IXD觸控螢幕6上的控制菜單可以如圖4所示。圖4的實施例中，控制菜單的選項可以包括文件、設置、圖像、測溫、電機等等。其中，文件選項包括打開、關閉、瀏覽、保存；設置選項包括熱像儀開關、數據採集開關、視頻壓縮、探測器控制、功率控制；圖像選項包括非均勻性校正、圖像增強、偽彩色、縮放；測溫選項包括測溫範圍、誤差校正；電機選項包括快門控制、焦距控制。每個選項均對應該可攜式紅外熱像儀的特定功能。當用戶在觸控螢幕上選擇某個選項時，用戶的輸入被接收並轉換成輸入信號，該輸入信號被發送到第一信號處理模塊51，然後控制該可攜式紅外熱像儀執行相應的功能。
[0049]一個實施例中，觸控螢幕控制模塊還用於控制在IXD觸控螢幕6上顯示紅外圖像。
[0050]一個實施例中，外殼I的底部可以設有連接孔10，該連接孔10用於將本發明實施例的可攜式紅外熱像儀固定於三腳架或其他固定裝置上。
[0051]一個實施例中，外殼I上還可以設有SD卡插槽12，用於供SD卡插入。
[0052]下面簡要描述本發明實施例中的可攜式紅外熱像儀的工作過程。
[0053]該可攜式紅外熱成像儀工作時:
1.紅外光學鏡頭組件2對焦於目標物體上，接收來自目標物體的紅外輻射，然後將該熱能量匯聚於紅外探測器3的焦平面陣列上；
2.紅外探測器3的焦平面陣列感應紅外輻射並通過內部讀出電路將該紅外熱信號轉換為模擬電信號；
3.探測器底座8通過相關引腳將該模擬電信號輸出至探測器驅動及A/D模塊50進行精確的A/D轉換；
4.轉換後的數位訊號通過板間鍍金排針以較小的失真送入第一信號處理模塊51，此時第一信號處理模塊51對轉換成數位訊號的紅外熱圖像進行相應的圖像處理，包括剔除壞點、一點校正、兩點校正、自適應拉伸、圖像放大、圖像增強等，處理後的數據依據具體協議轉換成支持在不同的硬體接口間傳輸的BT.656格式和兼容LCD觸控螢幕的格式。10路BT.656格式視頻信號經過專用視頻編碼晶片轉換成NTSC/PAL制式視頻，以方便在不同的終端上顯示；50路嵌入菜單信息的IXD相關信號通過0.5mm間距柔性扁平電纜9輸出至IXD觸控螢幕6，以完成實時顯示與實時控制。
[0054]5.10路BT.656格式視頻信號通過板間鍍金排針送入第二信號處理模塊52，進行更為複雜的算法處理、H.264視頻壓縮、SD存儲以及網絡接口傳輸與通信等。第二信號處理模塊52將處理後的10路信號返回第一信號處理模塊52進行相關顯示。此外，第二信號處理模塊52也單獨包含控制菜單，通過網絡接口通信以便於在可操控終端對設備進行控制；通過相應算對電機發出相關命令控制鏡頭進行自動調焦。
[0055]特別的，本發明的實施例中，考慮到可攜式熱成像儀的適應性與靈活性，可以採用不同的硬體組合方式，用戶可以根據具體應用環境選擇適當的組合:
1.作為簡單成像儀器，該可攜式紅外熱像儀可以不包含第二信號處理模塊和LCD觸控螢幕；
2.作為手持式熱像儀，該可攜式紅外熱像儀可以不包含同軸線纜視頻輸出模塊，而由LCD做相關控制，同時根據具體需求確定是否需要第二信號處理模塊進行複雜處理和存儲；
3.作為包含可操控終端的監視儀，該可攜式紅外熱像儀可以不包含IXD觸控螢幕6，所有控制均通過網絡接口通信在終端完成。
[0056]本發明實施例的可攜式紅外熱像儀中，可通過不同的硬體組合方案而應用於不同環境，實現了一機多用；可以通過LCD觸控螢幕實現豐富的擴展功能，方便了操作；第一信號處理模塊+第二信號處理模塊分別進行不同的圖像處理，保證了圖像清晰穩定；並且結構設計方便了不同應用環境下的攜帶與固定。
[0057]以上通過具體的實施例對本發明進行了說明，但本發明並不限於這些具體的實施例。本領域技術人員應該明白，還可以對本發明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換隻要未背離本發明的精神，都應在本發明的保護範圍之內。此外，以上多處所述的「一個實施例」表示不同的實施例，當然也可以將其全部或部分結合在一個實施例中。
【權利要求】
1.一種可攜式紅外熱像儀，其特徵在於，包括: 外殼; 紅外光學鏡頭組件，所述紅外光學鏡頭組件安裝在所述外殼上； 紅外探測器，所述紅外探測器安裝在所述外殼上，並且接收經過了所述紅外光學鏡頭組件的紅外輻射並產生電信號，所述紅外光學鏡頭組件通過夾具連接到所述紅外探測器，所述夾具中包括快門組件； 機芯組件，所述機芯組件安裝在所述外殼上，並且電連接到所述紅外探測器，用於接收所述紅外探測器的電信號並且根據所述電信號生成紅外圖像； LCD觸控螢幕，所述LCD觸控螢幕可拆卸地安裝在所述外殼上，並且與所述機芯組件電連接，用於控制所述機芯組件和/或顯示所述紅外圖像。
2.如權利要求1所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述紅外光學鏡頭組件包括電機，所述電機驅動所述紅外光學鏡頭組件中的元件以調節所述紅外光學鏡頭組件的焦距和/或光圈。
3.如權利要求1所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述快門組件包括快門和步進電機，所述步進電機驅動所述快門組件中的快門運動。
4.如權利要求1所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:還包括數據通信接口，所述數據通信接口與所述機芯組件電連接，用於所述可攜式紅外熱像儀與外部設備進行數據通信。
5.如權利要求1所述的 可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述LCD觸控螢幕通過柔性扁平電纜與所述機芯組件電連接。
6.如權利要求1所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於，所述機芯組件包括: 電源模塊，所述電源模塊用於為其他模塊提供電源； 探測器驅動及A/D轉換模塊，所述探測器驅動及A/D模塊用於驅動所述紅外探測器並且對所述紅外探測器輸出的電信號進行A/D轉換； 第一信號處理模塊，所述第一信號處理模塊對由所述探測器驅動及A/D轉換模塊進行A/D轉換後的信號進行處理並生成紅外圖像； 第二信號處理模塊，所述第二信號處理模塊用於對所述紅外圖像進行處理； 其中所述第二信號處理模塊包括啟用切換開關，所述啟用切換開關能夠使所述第二信號處理模塊在啟用狀態和禁用狀態之間切換； 其中所述第二信號處理模塊包括網絡接口。
7.如權利要求6所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述LCD觸控螢幕電連接到所述第一信號處理模塊。
8.如權利要求7所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述第一信號處理模塊包括觸控螢幕控制模塊，所述觸控螢幕控制模塊用於控制在所述LCD觸控螢幕上顯示控制菜單並且接收用戶的控制輸入，並將所述控制輸入發送到所述第一信號處理模塊。
9.如權利要求8所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述觸控螢幕控制模塊還用於控制在所述IXD觸控螢幕上顯示所述紅外圖像。
10.如權利要求1所述的可攜式紅外熱像儀，其特徵在於:所述外殼底部設有連接孔。
【文檔編號】G01J5/10GK103528693SQ201310436278
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】呂堅, 劉婷婷, 孟祥笙, 丁維一, 周雲 申請人:電子科技大學