基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统及方法技术方案

本发明专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光成像系统以及控制电路，特征在于：控制电路根据红外观成像系统和可见光成像系统的变倍值和聚焦值具有一致对应关系，调节红外成像系统和可见光成像系统的视场同步。本发明专利技术的同步方法，包括：1).获取清晰图像；2).读取当前成像系统的变倍、聚焦值；3).获取当前成像系统的视场角；4).获取待调节成像系统的变倍值；5).获取待调节成像系统的聚焦值；6).视场同步化。本发明专利技术的系统和方法，只要人工调节一个光谱的镜头位置，即可自动实现另一光谱视场的自动同步，方便高效，精确可靠。能有效提高设备的工作效率，实现双光谱观测仪的智能监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体 的说，尤其涉及一种根据两成像系统的变倍值和聚焦值具有一致对应关系来进行同步调节 的。
技术介绍
随着监控行业的发展，不同环境下，不同的光谱成像呈现出各自的优势。在昼间观 测时，可见光成像具备像素高、色彩全、分辨能力强等优势；在夜间观测时，红外成像具备探 测距离远，隐蔽性强，可穿透烟雾、雨雪等恶劣环境等特点。单一的光谱成像监控系统，已经 满足不了越来越复杂的应用环境要求。双光谱观测仪可W实现双光谱同时成像，将可见光 成像与红外成像的优势集成为一体，可实现24小时昼夜监控。已经出现带预置位设置和调 用功能的变焦红外热像仪及方法（专利申请号为201210531032. 5)，配合载重云台，可实现 对不同场景、不同目标的巡航监控，无需人工调节，即可实现对不同监控目标的清晰成像， 方便高效。目前的双光谱成像系统中，在观测场景或目标变化时，需要对不同光谱的镜头分 别进行控制，才能达到相同的视场，工作效率低，调节时间长，视场同步效果不够准确。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于步进电机的双光谱观测仪 视场同步控制系统及方法。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、 可见光成像系统W及用于变倍、聚焦和采集成像数据的控制电路，所述红外成像系统和可 见光成像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，红外成像聚焦镜组的后 端设置有红外成像探测器组件，可见光聚焦镜组的后端设置有可见光摄像机；其特别之处 在于：变倍电机和聚焦电机上分别设置有对其转动步数进行检测的变倍编码器和聚焦编码 器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变倍、 聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可见光 成像系统的视场同步。 可见光用于昼间成像，可获取目标清晰的可见光图像；红外成像系统用于夜间或 低光照条件下的成像，可获取目标的红外热图。控制电路具有采集、运算和控制作用。通过 变倍电机对变倍镜组的驱使，可实现可见光和红外成像系统的变倍作用，通过聚焦电机对 聚焦镜组的驱使，可实现可见光和红外成像系统的聚焦作用。红外成像探测器组件和可见 光摄像机用于将接收到的图像光信号转化为模拟电信号，输出至控制电路中。 在双光谱观测仪处于红外图像(或可见光图像）采集状态且画面聚焦清晰时，通过 获取红外成像系统(或可见光成像系统）的变倍、聚焦数值，来调节可见光成像系统(或红外 成像系统）的变倍、聚焦值，使可见光图像系统与红外成像系统的视场相匹配，在可见光成 像和红外成像切换时，无需再变倍和聚焦，即可获取清晰的可见光图像和红外图像。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，在红外成像系统和可 见光成像系统的视场同步过程中，控制电路首先获取当前成像系统的变倍值、聚焦值，并根 据变倍值确定出当前成像系统的视场角，由视场角确定出待调节成像系统的变倍值；控制 电路由当前成像系统的聚焦值确定出待调节成像系统的聚焦值，根据求出的变倍值、聚焦 值对待调节成像系统进行调节，实现红外成像系统和可见光成像系统视场的同步。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述控制电路由主控 制器和邸PROM存储器组成，可见光摄像机和红外热成像探测器的模拟视频信号输出端与 主控制器的输入端相连接；变倍电机和聚焦电机的控制端与主控制器的输出端相连接，变 倍编码器和聚焦编码器的输出端与主控制器的输入端相连接。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述主控制器通过 RS485总线和PAL制模拟视频信号线连接有上位机；上位机用于接收和存储图像和视频数 据，并通过主控制器控制可见光成像系统和红外成像系统进行变倍和聚焦。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述变倍电机和聚焦 电机均采用步进电机。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的同步方法，其 特别之处在于，通过W下步骤来实现；1).获取清晰图像，通过上位机或双光谱观测 仪上按键的控制，驱使变倍镜组和、聚焦镜组分别进行变倍和聚焦调节，直至获取当 前成像系统下某一场景的清晰图像；2).读取当前成像系统的变倍、聚焦值，读取当 前成像系统清晰成像时变倍编码器和聚焦编码器输出的变倍值和聚焦值，设变倍值 为A、聚焦值为B;3).获取当前成像系统的视场角，根据成像系统本身所固有的视 场角与变倍值之间的对应关系，获取变倍值为A时所对应的当前成像系统的视场角 a;4).获取待调节成像系统的变倍值，根据成像系统所固有的视场角与变倍值的对应关 系，获取视场角为Q'时所对应的待调节成像系统的变倍值，设变倍值为C;5).获取待调节 成像系统的聚焦值，根据同一视场角条件下，可见光成像系统与红外成像系统的聚焦值具 有一致的对应关系，由当前成像系统的聚焦值B确定出待调节成像系统的聚焦值，设聚焦 值为D;6).视场同步化，根据步骤4)中获取的变倍值C和步骤5)中获取的聚焦值D，控制 电路通过变倍电机驱使变倍镜组运动至变倍值为C的位置处，通过聚焦电机驱使聚焦镜组 运动至聚焦值为D的位置处；W实现红外成像系统和可见光成像系统的视场同步，无需手 动变倍、聚焦调节即可实现红外成像系统与可见光成像系统的视场同步，保证成像清晰。 本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的同步方法，步骤5) 中所述的可见光成像系统与红外成像系统聚焦值的一致对应关系通过W下步骤进行建立： 5-1).观察一致场景，调节可见光成像系统和红外成像系统，使其观察同一场景，此时可见 光成像系统与红外成像系统的视场角相等；5-2).等分聚焦行程，设红外成像系统的聚焦 行程为Xmm,W红外成像系统为基准，根据聚焦镜组的整个行程距离Xmm,W2mm为单位，将 整个聚焦行程进行均分为Y份；Y=X/2;当X不能被X整除时，舍去余数；5-3).选取红外 成像聚焦点，在红外成像系统的聚焦行程内，每隔2mm选取一个点，通过聚焦编码器的输出 记录下此时红外成像系统的聚焦值，并在红外成像画面中选取能够聚焦清楚的物体作为标 识物；5-4).获取可见光成像聚焦点，将双光谱观测仪切换至可见光成像，在可见光画面中 对步骤5-3)中同一标识物进行观察，并同时进行聚焦调节，直至标识物聚焦清楚，通过聚 焦编码器记下此时可见光成像系统的聚焦值；并将步骤5-3)中红外成像系统的聚焦值与 步骤5-4)中的可见光成像系统的聚焦值作为一组对应值进行存储；5-5).获取Y份对应 值，重复执行步骤5-3)和步骤5-4)直至红外成像系统的整个聚焦行程均记录完毕，可获取 Y组红外成像系统与可见光成像系统聚焦值的对应数组；5-6).聚焦值对应调节，在视场同 步聚焦调节的过程中，只要知道一个成像系统的聚焦值，通过查找对应数组中的聚焦值，即 可获取另一个成像系统的聚焦值，实现视场同步的同时，保证成像清晰。 本专利技术的有益效果是；本专利技术的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系 统，控制电路通过变倍电机、聚焦电机分别对变倍镜组、聚焦镜组的驱使，可实现可见光成 像系统和红本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光成像系统以及用于变倍、聚焦和采集成像数据的控制电路，所述红外成像系统和可见光成像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，红外成像聚焦镜组（2）的后端设置有红外成像探测器组件（3），可见光聚焦镜组（9）的后端设置有可见光摄像机（10）；其特征在于：变倍电机和聚焦电机上分别设置有对其转动步数进行检测的变倍编码器和聚焦编码器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变倍、聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可见光成像系统的视场同步。

【技术特征摘要】
1. 一种基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光 成像系统以及用于变倍、聚焦和采集成像数据的控制电路，所述红外成像系统和可见光成 像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，红外成像聚焦镜组（2)的后端 设置有红外成像探测器组件（3)，可见光聚焦镜组（9)的后端设置有可见光摄像机（10);其 特征在于：变倍电机和聚焦电机上分别设置有对其转动步数进行检测的变倍编码器和聚焦 编码器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变 倍、聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可 见光成像系统的视场同步。2. 根据权利要求1所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在 于：在红外成像系统和可见光成像系统的视场同步过程中，控制电路首先获取当前成像系 统的变倍值、聚焦值，并根据变倍值确定出当前成像系统的视场角，由视场角确定出待调节 成像系统的变倍值；控制电路由当前成像系统的聚焦值确定出待调节成像系统的聚焦值， 根据求出的变倍值、聚焦值对待调节成像系统进行调节，实现红外成像系统和可见光成像 系统视场的同步。3. 根据权利要求1所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在 于：所述控制电路（15)由主控制器和EEPROM存储器组成，可见光摄像机（10)和红外热成 像探测器（3)的模拟视频信号输出端与主控制器的输入端相连接；变倍电机和聚焦电机的 控制端与主控制器的输出端相连接，变倍编码器和聚焦编码器的输出端与主控制器的输入 端相连接。4. 根据权利要求3所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在 于：所述主控制器通过RS485总线和PAL制模拟视频信号线连接有上位机；上位机用于接 收和存储图像和视频数据，并通过主控制器控制可见光成像系统和红外成像系统进行变倍 和聚焦。5. 根据权利要求1或2所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特 征在于：所述变倍电机和聚焦电机均采用步进电机。6. -种基于权利要求1所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的同 步方法，其特征在于，通过以下步骤来实现： 1) .获取清晰图像，通过上位机或双光谱观测仪上按键的控制，驱使变倍镜组和、聚焦 镜组分别进行变倍和聚焦调节，直至获取当前成像系统下某一场景的清晰图像； 2) .读取当前成像系统的变倍、聚焦值，读取当前成像系统清晰成像时变倍编码器和聚 焦编码器输出的变倍值和聚焦值，设变倍值为A、聚焦值为B ; 3) .获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鉴彬，刘维栋，刘涛，刘国兴，
申请(专利权)人：山东神戎电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37