一种自适应成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种自适应成像装置，包括最优波长预估系统和成像系统，最优波长预估系统包括第一光源、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元，第一光源、无目标空气/水体、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列，第一光源为宽光谱光源；成像系统包括第二光源、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元和中央控制单元。通过最优波长预估系统在探测目标前先对其所处空气/水体环境进行预估，得到该环境下最优波长解，通过中央控制单元控制第二光源实现最优波长或接近最优波长的输出，以最优波长的光束对探测目标进行成像，提高了成像距离，且在相同的成像距离上获得最好成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应成像装置
本技术涉及目标检测识别与成像领域，具体涉及一种自适应成像装置。
技术介绍
空气特别是重污染空气或水体中包含的物质大多对光有吸收作用，但不同的物质对光的吸收有明显的频谱特性。在不同污染源的空气或水体中各种物质的含量相差极大，因此在不同污染源的空气或水体中各种物质产生的吸收衰减对总衰减系数的贡献也就不同，对光谱的吸收特性也相差较大。比如在海水中，悬浮颗粒物和浮游藻类含量相对较少，可溶性有机物在吸收作用中起主要作用。经研究表明，可溶性有机物对光波的吸收呈现明显的随波长的减小而迅速增大的特性，且对蓝绿波段的光波吸收作用最小，表现出明显的“蓝绿窗口”效应。而在江、河、湖泊等淡水系统中，悬浮颗粒物和浮游藻类等物质的含量显着增加，对光波的吸收作用中起主要作用。经研究表明，悬浮颗粒物的吸收波段集中在600nm以下，在大于600nm的波段吸收呈急遽下降的趋势；而浮游藻类在整个可见光谱段对光波均有较大的吸收。由此可知，在淡水系统中，特别是在含杂质较多的淡水系统中，水下光传输窗口有明显的向红光方向移动的特点，且含杂质量越大，偏移量则越大。现有的成像系统均存在没有考虑如何根据空气或水体特征选择合适的波长，以提高成像距离，以及在相同的成像距离上获得最高的成像质量的问题，因此降低了成像效果和识别准确度。
技术实现思路
本技术提供了一种自适应成像装置，可根据空气或水体特征选择合适的波长，提高成像距离，以及在相同的成像距离上获得最高的成像质量。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种自适应成像装置，包括最优波长预估系统和成像系统：所述最优波长预估系统包括第一光源、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元，所述第一光源、无目标空气/水体、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列，所述第一光源为宽光谱光源；所述成像系统包括第二光源、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元和中央控制单元，所述第二光源、检测目标、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元、中央控制单元沿光路依次排列，所述最优波长计算单元连接至所述中央控制单元，所述中央控制单元连接至所述第二光源。进一步的，所述最优波长计算单元依次包括图像预处理单元、图像多通道分解单元、单色通道分析单元、特征提取单元和最优波长输出单元，所述图像预处理单元与所述第一光电探测单元连接，所述最优波长输出单元与所述中央控制单元连接。进一步的，所述第二光源为可选择多波长光源，可产生多种不同波长的光束，所述中央控制单元根据接收的信息控制所述第二光源发出指定波长的光束，并投射至所述检测目标上，经检测目标反射的光束经所述第二光接收单元接收后，发送至第二光电探测单元进行探测，并将探测到的信息发送至数据处理单元进行处理，得到成像信息。进一步的，所述第二光源包括激光源、色轮和与所述色轮连接的驱动机构，所述色轮上不同区域涂设有不同颜色的荧光粉，所述驱动机构连接至所述中央控制单元。进一步的，所述第二光源包括若干波长不同的单色光源，每个所述单色光源均与所述中央控制单元连接。进一步的，所述第二光源包括宽光谱光源和沿光路位于所述宽光谱光源后方的旋转滤光片，所述旋转滤光片与所述中央控制单元连接。进一步的，还包括与所述最优波长计算单元和第二光电探测单元连接的显示单元，显示所述最优波长计算单元计算得到的最优波长信息以及投射至所述检测目标上的光束的波长信息。本技术还提供一种自适应成像装置，包括第一光源、第二光源、光接收单元、光电探测单元、最优波长计算单元、数据处理单元和中央控制单元；所述第一光源为宽光谱光源，所述第一光源、光接收单元、光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列形成最优波长预估系统；所述第二光源、光接收单元、光电探测单元、数据处理单元沿光路依次排列形成成像系统，所述最优波长计算单元连接至所述中央控制单元，所述中央控制单元连接至所述第二光源。本技术还提供一种如上所述的自适应成像装置的成像方法，包括以下步骤：S1：所述第一光源发出宽光谱光束并投射至无目标空气/水体中，所述无目标空气/水体反射的光束经所述第一光接收单元接收；S2：所述第一光接收单元将接收的光束发送至第一光电探测单元进行探测得到与检测目标对应的彩色图像，所述第一光电探测单元将探测到的彩色图像的信息发送至最优波长计算单元进行计算，得到该空气/水体对应的最优波长信息；S3：所述最优波长计算单元将计算得到的最优波长信息发送至所述中央控制单元；S4：所述中央控制单元根据接收的信息控制所述第二光源发出指定波长的光束，并投射至所述检测目标上，经检测目标反射的光束经所述第二光接收单元接收；S5：所述第二光接收单元将接收的光束发送至第二光电探测单元进行探测，并将探测到的信息发送至数据处理单元进行处理，得到成像信息。进一步的，所述步骤S2中，所述最优波长计算单元的计算过程包括以下步骤：S21：图像预处理单元对接收的彩色图像进行图像预处理，并将预处理之后彩色图像发送至图像多通道分解单元；S22：所述图像多通道分解单元针对预处理之后彩色图像进行多通道分解，得到若干单色通道的图像，并将分解得到的若干单色通道的图像发送至所述单色通道分析单元；S23：所述单色通道分析单元针对每个单色通道的图像进行单色通道高维度-高动态的频谱密度分析，并将分析的结果发送至特征提取单元；S24：所述特征提取单元针对每个单色通道的图像的谱密度分布进行峰度和梯度特征提取，并将提取的特征信息发送至最优波长输出单元；S25：所述最优波长输出单元针对每个单色通道的图像的峰度和梯度特征进行相关性分析，输出相关性最高的单色通道的图像对应的波长作为最优波长。进一步的，所述步骤S23中，所述单色通道高维度-高动态的频谱密度分析具体为针对每个单色通道的图像采用短时傅里叶变换在时间、空间和频率上进行三维联合分析。本技术提供的自适应成像装置，包括最优波长预估系统和成像系统，其中，最优波长预估系统包括第一光源、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元，所述第一光源、无目标空气/水体、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列，所述第一光源为宽光谱光源；所述成像系统包括第二光源、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元和中央控制单元，所述第二光源、检测目标、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元、中央控制单元沿光路依次排列，所述最优波长计算单元连接至所述中央控制单元，所述中央控制单元连接至所述第二光源。通过最优波长预估系统在探测目标前先对其所处空气/水体环境进行预估，利用图像算法得到该环境下最优波长解，并将该最优波长信息传递给中央控制单元，中央控制单元控制第二光源实现最优波长或接近最优波长的输出，以最优波长的光束对探测目标进行成像，不仅提高了成像距离，而且在相同的成像距离上获得最高的成像质量。附图说明图1是本技术实施例1中自适应成像装置的结构框图；图2是本技术实施例1中最优波长计算单元的结构框图；图3是本技术实施例1中最优波长计算单元的算法流程图；图4是本技术实施例4中自适应成像装置的结构框图。图中所示：100、最优波长预估系统；10、第一光源；11、第一光接收单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应成像装置，其特征在于，包括最优波长预估系统和成像系统：所述最优波长预估系统包括第一光源、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元，所述第一光源、无目标空气/水体、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列，所述第一光源为宽光谱光源；所述成像系统包括第二光源、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元和中央控制单元，所述第二光源、检测目标、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元沿光路依次排列，所述最优波长计算单元连接至所述中央控制单元，所述中央控制单元连接至所述第二光源。

【技术特征摘要】
1.一种自适应成像装置，其特征在于，包括最优波长预估系统和成像系统：所述最优波长预估系统包括第一光源、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元，所述第一光源、无目标空气/水体、第一光接收单元、第一光电探测单元和最优波长计算单元沿光路依次排列，所述第一光源为宽光谱光源；所述成像系统包括第二光源、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元和中央控制单元，所述第二光源、检测目标、第二光接收单元、第二光电探测单元、数据处理单元沿光路依次排列，所述最优波长计算单元连接至所述中央控制单元，所述中央控制单元连接至所述第二光源。2.根据权利要求1所述的自适应成像装置，其特征在于，所述最优波长计算单元依次包括图像预处理单元、图像多通道分解单元、单色通道分析单元、特征提取单元和最优波长输出单元，所述图像预处理单元与所述第一光电探测单元连接，所述最优波长输出单元与所述中央控制单元连接。3.根据权利要求1所述的自适应成像装置，其特征在于，所述第二光源为可选择多波长光源，可产生多种不同波长的光束，所述中央控制单元根据接收的信息控制所述第二光源发出指定波长的光束，并投射至所述检测目标上，经检测目标反射的光束经所述第二光接收单元接收后，发送至第二光电探测单元进行探测，并将探测到的信息发送至数据处理单元进行处...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帆，韩捷飞，初宁，蔡栋，龙涛，邹诚，
申请(专利权)人：苏州蛟视智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32