[发明专利]一种多孔径视场部分重叠的偏振热成像方法与装置

说明书

本发明公开了一种多孔径视场部分重叠的偏振热成像方法与装置。使用本发明能够实现大视场搜索与高分辨率成像，并且获取目标场景的偏振信息，突破识别伪装、隐身以及暗弱目标发现能力，增加对复杂环境或水面耀光等干扰条件下的目标探测/识别能力。本发明利用多组单孔径红外偏振成像探测器组件对目标进行成像，并让各探测器组件具有一定倾角的，从而形成视场部分重叠，并且使具有相同重叠视场的各单孔径红外成像探测器组件的成像图像之间具有亚像素的位移偏移，从而利用多个偏振图像实现高精度的目标检测，缓解大视场与高分辨率的矛盾。

技术领域

本发明属于光电探测和图像处理技术领域，涉及一种热偏振成像系统的成像方法、成像理论和分布模式，具体涉及一种多孔径视场部分重叠的偏振热成像方法与装置。

背景技术

红外热成像是当前国内外重点发展的关键技术。红外偏振成像是在红外成像基础上，通过获得每一点的偏振信息而增加信息维度的一种成像技术，不仅能获得目标二维空间的红外图像，而且能获得图像上每一点偏振信息。利用增加的偏振维度，可明显增强伪装、暗弱等目标与背景的差异，提高目标探测与识别能力。

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、快速跟踪和偏振识别等智能特征。

综上所述，如何利用仿生原理设计实现多孔径视场部分重叠仿生热偏振成像系统，有效地解决大成像视场与高分辨率的矛盾，利用多目信息的互补和丰富，提高目标的偏振识别，是一个值得解决的关键问题。

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偏振热成像方法与装置，能够实现大视场搜索与高分辨率成像，并且获取目标场景的偏振信息，突破识别伪装、隐身以及暗弱目标发现能力，增加对复杂环境或水面耀光等干扰条件下的目标探测/识别能力。

本发明的多孔径视场部分重叠的偏振热成像装置，包括多组单孔径红外成像探测器组件，所述各单孔径红外成像探测器组件的视场有重叠；具有相同重叠视场的各单孔径红外成像探测器组件，其成像图像之间具有亚像素的位移偏移；并且，所有单孔径红外成像探测器组件的偏正角度的和为180°。

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％。

进一步的，所述各单孔径红外成像探测器组件均设有光学检偏器，且各单孔径红外成像探测器组件的偏正角度成等差数列。

进一步的，部分单孔径红外成像探测器组件设有光学检偏器，设有光学检偏器的各单孔径红外成像探测器组件的偏正角度成等差数列。