[发明专利]一种双波段高低分辨率协同目标识别装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种双通道协同快速识别光学装置，尤其涉及可见光高分辨率——近红外低分辨率协同光学成像装置，属于智能机器人视觉技术领域。

背景技术：

机器快速识别技术在机器视觉中占据重要地位，也是智能机器人的核心技术，该技术可迅速在视场范围内提取物体特征，与信息库中的目标物体特征快速匹配，并实现对目标物体的高质量可持续观测。目标快速识别光学装置被广泛应用于安全检测系统、智能机器人视觉系统、夜视系统与地面目标追踪系统等领域。

目前机器视觉系统采用的光学信号接收装置为单一分辨率，并根据具体用途中需要处理的光波波段，分为可见光机器视觉装置与红外机器视觉装置，光学信号主要依靠系统的数字图像处理单元进行运算分析处理，对数字图像处理单元的运算能力依赖大。单一分辨率使光学系统的后期信号处理受到约束，当选用高分辨率成像探测器接收图像信号时，可以获取目标更多的有效特征，提高识别的准确率，但与此同时会大大增加图像处理系统的运算量，造成图像信息的延时获取；选用低分辨率成像探测器接收图像信号则会相反，图像获取速度提升，但图像细节和特征获取的精度降低。

发明内容：

本发明提供了一种双波段高低分辨率协同目标识别装置，模拟人眼视锥细胞与视杆细胞的双通道同步成像过程，实现了对同一目标同一时刻输出一个可见光高分辨率图像与一个近红外光低分辨率图像，其中可见光图像主要负责对目标物体的色彩与结构细节获取，近红外图像主要负责物体的轮廓特征获取，数字图像处理单元优先处理低分辨率近红外图像中的物体轮廓特征，识别出目标物体并实时切换至与低分辨率近红外图像标定匹配后的高分辨率可见光图像，对目标物体进行高质量细节观测。对光学信号的处理不再单纯依赖后期运算，而是在光学接收系统中实现预处理，减少了在识别目标物体的过程中数字图像处理单元的数据计算量与系统对外界光线环境的依赖。本发明首次提出使用活性液晶光电材料作为探测器的成像光强调节装置，根据对加载在活性液晶材料上的电压的控制调节液晶材料的光学透过率大小，从而改变透过的光线强度。

本发明主要由两组独立自适应液晶光线调节器、准直全反射分光装置、可见光高分辨率成像系统、近红外低分辨率成像系统与数字图像处理单元五部分组成。自适应液晶光线调节器由感光器与活性液晶光电材料板组成，感光器可实时感应外界光强，并将光强值与自身预设的光强——电压数据库比对后产生反馈电压信号，活性液晶光电材料的透过率随加载在其两端反馈电压信号的增大而降低，从而调节入射在光线探测器上的光强大小，实现对目标物体的成像曝光质量调节；准直全反射分光装置包含一组准直透镜、一块半反半透镜与两块全反射棱镜，用于初次纠正像差、将入射光束进行一次半反半透式分光，该装置使光束在传播过程中保持为准直光束并保证每次反射过程为全反射过程，使光学信号在传播过程中产生的像差与光能损失达到最小；可见光高分辨率成像系统与近红外低分辨率成像系统用于再次纠正像差，并通过高分辨率可见光彩色成像探测器与低分辨率近红外成像探测器分别输出可见光高分辨率图像与近红外低分辨率图像的电压信号，为提高成像探测器接收到的光学信号质量，两套成像系统的成像透镜组分别镀有可见光增透光学薄膜与近红外增透光学薄膜；两套成像系统分别独立拥有自适应液晶光线调节器，在同一光照条件下同时保证两组图像的曝光质量；可见光高分辨率成像系统所用光学探测器为高分辨率可见光彩色成像探测器，其光谱响应范围为400nm至700nm，选用2048×2048px及以上的高分辨率；近红外低分辨率成像系统所用光学探测器为低分辨率近红外成像探测器，其光谱响应范围为700nm至1500nm，选用768×768px低分辨率；第一与第二片上系统(SOC)分别驱动高分辨率可见光彩色成像探测器与低分辨率红外成像探测器并接收图像信号；半反半透镜将入射光束一分为二分别输出到可见光高分辨率成像系统与近红外低分辨率成像系统，两系统同时成像，协同工作，数字图像处理单元优先处理低分辨率近红外图像中的物体轮廓特征，识别出目标物体并实时切换至与低分辨率近红外图像标定匹配后的高分辨率可见光图像，对目标物体进行高质量细节观测。

附图说明

图1是双波段高低分辨率协同目标识别装置的结构示意图