[发明专利]多孔径视场部分重叠的双波段热成像方法与装置

说明书

本发明公开了一种多孔径视场部分重叠的双波段热成像方法与装置。使用本发明能够实现大视场、高分辨、多目多波段信息的互补和丰富，提高目标探测、快速跟踪和识别能力。本发明包括多组单孔径的红外成像探测器组件，其中，相邻单孔径红外成像探测器组件的视场有重叠；所述红外成像探测器组件包括长波探测器组件和中波探测器组件，长波探测器组件和中波探测器组件间隔排列，且同种类的探测器组件呈中心对称分布。视场重叠区域中重叠的探测器越多，则该区域分辨率越高；并且，重叠区域可同时获得长波成像数据和中波成像数据，可充分利用多波段信息的互补和丰富，提高目标探测，快速跟踪和识别能力。

技术领域

本发明属于光电探测和图像处理技术领域，具体涉及一种多孔径视场部分重叠的双波段热成像方法与装置。

背景技术

红外热成像是当前国内外重点发展的关键技术。红外中波、长波具有不同的辐射特性，其信息具有互补、联合的作用。红外中波、长波在高低温区辐射不同。由于目标与背景差异，中波辐射的区别大于长波，热目标在中波更突出。长波对于中低温目标更加敏感，中波图像中高温目标更加明显。将红外中波、长波图像进行融合，结合了双波段图像的优势，更容易在背景比较复杂的情况下，对小目标进行探测。图像融合已成为未来战场装备的必备手段和发展趋势。

由于红外焦平面探测器阵列(InfraRed Focal Plane Array,IRFPA)相对硅基可见光CCD/CMOS探测器规模小得多，使得系统作用距离与成像视场的矛盾更为突出。多孔径成像技术是当前迅速发展的新型成像模式，可望解决或减缓传统单孔径热成像的诸多问题：1)大视场与高分辨率的矛盾；2)衍射限系统的小型化问题；3)单孔径成像未发挥光学并行处理；4)成像过程丢失景物三维信息问题；5)缺乏生物视觉对运动物体的自身检测、跟踪和判断能力。

人类与许多哺乳动物都具有堪称完美的“双目立体视觉系统”，但其成像视场分辨率并非均匀分布，而是从中心到边缘像素迅速降低，保证了对大视场的搜索及对关注目标的高分辨凝视辨别，结合双目交汇视场更可获得近距离或运动目标的空间定位。而诸如蜜蜂、蜻蜓等昆虫的复眼则是另一类理想的小型化、多孔径和大视场的视觉系统，虽然由于复眼子孔径很小，使昆虫视力较差，且对环境照度要求较高，但其对运动目标却具有很高的探测灵敏度，对光的强度、波长(颜色)和偏振等也有较强的分辨力等智能特征。目前人造光电成像系统大多为单目系统，不仅有限的探测器阵列在视场内均匀分布，造成成像视场与分辨率的相互限制，而且单目视觉欠缺运动目标空间定位、快速跟踪等智能特征。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多孔径视场部分重叠的双波段热成像方法与装置，能够实现大视场、高分辨、多目多波段信息的互补和丰富，提高目标探测、快速跟踪和识别能力。

本发明的多孔径视场部分重叠的双波段热成像装置，包括多组单孔径的红外成像探测器组件，其中，相邻单孔径红外成像探测器组件的视场有重叠；所述红外成像探测器组件包括长波探测器组件和中波探测器组件，长波探测器组件和中波探测器组件间隔排列，且同种类的探测器组件呈中心对称分布。

进一步的，所述单孔径红外成像探测器组件呈圆周均匀分布或阵列均匀分布。

进一步的，相邻的2个单孔径红外成像探测器组件的视场重叠率为10％～90％之间。

进一步的，相邻的2个单孔径红外成像探测器组件的视场重叠率为50％。

本发明还提供了一种多孔径视场部分重叠的双波段热成像方法，采用上述双波段热成像装置进行成像，其中，重叠有中波和长波红外光的子视场，利用双波段图像融合方法进行成像；仅有中波或长波红外光的子视场，利用单波段图像成像方法进行成像；重叠有多个中波和长波红外光的子视场，首先对中波和长波的成像数据分别进行叠加，形成1个中波图像和1个长波图像，然后再进行双波段图像融合，完成双波段成像。

进一步的，在进行图像融合处理前，先对各探测器组件输出的数据进行非均匀性校正处理和数字细节增强处理，然后再进行图像融合。