[发明专利]一种可见-长波红外双色成像探测系统

说明书

本公开实施例涉及微型光电探测系统技术领域，提供了一种可见‑长波红外双色成像探测系统，包括：可见‑长波红外共孔径光学系统，用于收集探测目标反射的可见光及辐射的长波红外光，并将可见光及长波红外光汇聚至可见‑长波红外探测芯片；可见‑长波红外探测芯片，用于将可见光及长波红外光转换为相应的电信号，根据电信号分别确定可见光图像数据和长波红外图像数据；位姿测量及标定模块，用于提供探测系统的位姿信息和探测目标的距离信息；信号处理板卡，用于融合可见光图像数据和长波红外图像数据，结合位姿信息和距离信息，构建探测目标的三维图像。本公开实施例实现了超紧凑、小体积重量、结构简单、高精度的全天候可见‑长波红外探测。

技术领域

本公开涉及微型光电探测系统技术领域，特别涉及一种可见-长波红外双色成像探测系统。

背景技术

光电成像探测技术作为一种重要的探测感知手段，可广泛应用于侦查、工业在线过程与环境监测、医学分析与诊断、遥感监测、食品监测等领域。随着应用环境的日益复杂，传统的单一波段的光电成像系统已无法满足探测需求，亟需实现多谱段信息同时探测，以获得高精度的目标图像。

可见光成像主要是通过探测物体反射和散射的自然光来获得目标图像。光照条件较好时，可见光成像获得的图像的细节比较丰富，但在复杂天气和夜晚等光照条件差的情况下，可见光成像会受到极大的限制，无法获得丰富的图像细节。相较于可见光成像，红外成像主要是通过探测物体自发的红外辐射来获得目标图像，不受光照条件的限制，具有较好的穿透力和抗干扰性，探测距离远，隐蔽性好，可实现在恶劣天气环境及夜晚的“全天候”成像。然而，由于红外成像是通过探测物体与背景之间的温差来获得图像，因此，红外图像的分辨率通常较差。将可见光成像和长波红外成像进行组合，则可实现二者的互补，兼具全天候及高分辨率的成像特点，可获得全面、精确的目标信息。

目前，常见的可见-长波红外成像系统，多采用分孔径的方式，可见光成像系统和长波红外成像系统的光路各自独立，入射可见光和长波红外光经各自的光学系统分别聚焦在可见光探测芯片和长波红外探测芯片上，这使得成像系统体积庞大、装调复杂，同时也无法确保可见光成像和红外成像在时间和空间的一致性，标校复杂。为此，现有技术提出了多波段共孔径的成像系统，成为光电探测的重要发展方向之一。然而，受限于可见光互补金属氧化物半导体图像传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor，CMOS图像传感器，简称CIS)和长波红外探测器芯片的各自独立，即使前置光路可以实现可见光与长波红外光的共孔径，现有的多波段共孔径的成像系统仍需要采用分光元件及独立的后置光路将入射的可见光和长波红外光分光，使可见光和长波红外光经独立的光路分别聚焦至可见光CIS及长波红外探测器芯片上。换句话说，现有的多波段共孔径的成像系统只是在前置光路实现了共孔径，虽然在一定程度上缩减了系统的体积和重量，但仍需进行复杂的标校，限制了其应用范围。

因此，如何实现单片集成的可见-长波红外探测芯片，真正实现可见光和长波红外光的共孔径探测，进一步提升探测系统的集成化程度，降低标校难度，扩展系统应用范围，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种可见-长波红外双色成像探测系统。

本公开的一个方面，提供了一种可见-长波红外双色成像探测系统，所述探测系统包括可见-长波红外共孔径光学系统、可见-长波红外探测芯片、位姿测量及标定模块和信号处理板卡，其中：

所述可见-长波红外共孔径光学系统，用于收集探测目标反射的可见光及辐射的长波红外光，并将所述可见光及所述长波红外光汇聚至所述可见-长波红外探测芯片；

所述可见-长波红外探测芯片，用于将所述可见光及所述长波红外光转换为相应的电信号，根据所述电信号分别确定可见光图像数据和长波红外图像数据；

所述位姿测量及标定模块，用于提供所述探测系统的位姿信息和所述探测目标的距离信息；