在减弱光照条件下物体成像的设备和方法技术

一种用于在减弱光照条件下将物体成像的方法，根据该方法物体（多物体）被一个脉冲光源和一个附加恒定光源照射，从物体反射回的光线被一个光学图像接收器接收，该光学图像接收器的工作与光脉冲的发射同步，其特征为，在每个光脉冲发射期间，光学图像接收器的增益连续改变，直至从所选观察区域中最远物体反射的光线以一种保持被照射的所选观察物体相等图像亮度的方式返回的时刻，并且增益的数值被保持在恒定水平，直到下一光脉冲发射为止。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学仪器工程，特别涉及光学雷达设备。已知一种公开于EP.No.03263735中在低光照时将物体成像的方法，根据该方法，通过一个脉冲光源照射观察对象。从物体反射回的光线由一个光学图像接收器接收。图像接收器的控制快门的动作与光脉冲发射同步。实现该方法的装置包括一个具有透光镜片的脉冲光源，一个具有控制快门的光学图像接收器。调整光脉冲发射时刻与快门打开时刻之间的延迟，可以获得处于最感兴趣区域的物体图像。已知方法和装置的一个缺点是，使用一个光源和一个摄象器仅仅能获得处于狭窄可见区域的物体图像。扩大可见区域的一种途径是，增加许多同时工作的光源(脉冲)或者摄象器(每个光源或摄象器在它自己的范围内工作)并进而叠加视频信号，但这样的装置过于笨重或者光源的能量未用足(见EP NO0468175)。除此之外，这样的装置没有利用能获得物体的补充信息的自然环境光照。最接近本方法和装置的是在英国专利NO.2212689中公开的方法和装置。根据该方法，一个物体(多个物体)由一个脉冲光源以及一个辅助恒定照明源照明。从物体反射回来的光用一个光学图像检测器接收，其可控门的工作与光脉冲的发射同步。用于在减弱光照中将物体成像的装置包括一个具有组合镜片的脉冲光源和一个辅助恒定光源，一个具有可调增益的光学图像检测器，一个用于自动调节平均图像亮度的装置，以及一个其输入端与同步单元的一个输出端相连的控制单元，同步单元的另一个输出端与脉冲光源的输入端相连。这一专利技术部分地克服了上述缺点。通过利用自然环境光照或要观察的景色的辅助照明，可以获得关于目标的补充信息。这样做，离装置不同距离并由恒定光源照射的目标的亮度会不同，而且在图像前景处存在有许多物体的情况下，背景物体的图像将被遮住。如果在能见度差的媒介(雾、降雪、烟等等)中工作的话，将产生同样的效果。本专利技术克服了最接近的模拟设备的上述缺点，并提供了装置视野内处于不同距离物体的均匀亮度图像，通过既利用自然环境光照又利用一个辅助光源，提供了根据它们的亮度区别最感兴趣区域中物体的可能性。由于在降低照明等级条件下处于不同距离的物体的图像亮度相等的事实，本专利技术适于用在这样的机动车上，即需要同时得到车辆前面所有物体的图像，而不仅仅是位于某一距离的物体的图像。这使得能时刻控制当前的情况，以及使情况变得可以预见，保持区分出所接收的全景图像的某一距离物体的可能性。本专利技术的上述目的通过一个实施例实现，即在每个光脉冲发射后，光学图像接收器的增益不断增加，直到从观察的一个选择区域内的最远物体反射的光线以这样的方式即保持被照射的所选观察物体的相等亮度的图像返回到接收器的时刻，为了接收在辅助光照中物体的图像，增益被设置为一固定水平，并且被保持在这一水平直到下次光脉冲发射。除此之外，为了分开所观察的照射区域中的具体物体，当由这些物体最初反射的光线到达接收器时增益瞬时增加，然后增益恒定增加，再后当由这些物体最后反射的光线到达接收器时增益瞬时减少。自然环境光照可被用作辅助光源。为了达到本专利技术的上述目的，同步单元和控制单元这样制作，用来提供这样的可能性，即使每个光脉冲同步，以及增加光学图像接收器的增益直至由观察区域中最远物体反射的光线返回接收器的时刻，并使增益保持在一恒定数值直至下一光脉冲发射的时刻。光学图像接收器可以包括一个图像增强器，其增益通过改变微通道板上的控制电压而被控制。同步单元和控制单元可用来提供瞬时增加图像增强器增益进一步增加和瞬时减少的可能性，以分开所观察的区域中的某些具体物体。本专利技术的上述和其它特征和优点将从下面的详述和附图中受到正确评价和理解。现在参照附图，其中在以下几个附图中相同部件标号相同附图说明图1是一个方框图，示出了根据本专利技术的装置；图2是光学图像接收器的同步单元和控制单元的方框图；图3是光学图像接收器和物镜控制单元的方框图；图4是用于在减弱光照下物体成像时装置工作的时间分配图。首先参照图1，在减弱光照中物体成像的装置包括一个脉冲光源1。光线通过透光(聚集)镜片2传播至观察目标。光源的输入端与同步单元3的第一输出端相连。同步单元3的第二输出端与光学图像接收器的控制单元4相连。光学图像接收器的控制单元的输出端与光学图像接收器5相连。图像接收器包括一个接收镜片(物镜)6。物镜的控制单元耦合到图像接收器和同步单元。同步单元3触发脉冲光源1，该光源与聚焦镜片一起被用来提供目标(图1中未示出)的脉冲光照。在光源1触发的同时，同步单元3触发控制单元4，该控制单元以这样的方式连续增加接收器5的增益，即所照射目标的图像是相等亮度。此外，同步单元3产生一个信号，该信号试图选择在某一景深区域之内位于特定距离的目标。所述景深和距离由外部信号设置。上述选择信号施加给控制单元4，该控制单元4瞬时增加图像接收器5的增益，然后当从一特定距离的目标最后反射的光线到达接收器时，保持它瞬时增加和减少增益。当同步单元3输出端的信号停止作用时，控制单元4将接收器的增益置为一恒定水平。这使得能够在自然环境光照条件下接收目标的图像。恒定增益水平的数值决定在自然环境光线下的目标图象亮度。而瞬时增益增/减的数值则决定使用附加光照时选择具体目标的图像亮度。这些亮度数值可以由外部信号设置。具有一个接收物镜的图像接收器5用来形成被观察的(光学的或电视的)物体的图像。接收器的增益由控制单元4调整。图像接收器5的增益的平均水平确定所接收图像的平均亮度，而且可由外部信号设置。物镜控制单元7根据具体所选目标的相应距离和所接收的图像亮度来自动调整光圈和焦距。现在参照图2，同步单元包括一个主控振荡器8，它产生触发光源的脉冲。由光源发射的光脉冲传向观察目标。然后光线由物体反射并返回给接收器。在光源触发的同时，主控振荡器8触发一个单稳态多谐振荡器9，形成一个脉冲，该脉冲持续时间等于光线到达处于最大距离物体所需的时间。该最大距离是观察目标的反射光线仍可用图像接收器检测到的距离。来自单稳态多谐振荡器9的脉冲输入一锯齿波电压发生器10，形成一三角形脉冲，见图4。三角脉冲然后输入一个加法器11。该脉冲用于均衡处于不同距离由光源照明的物体的图像亮度。更确切地说，该脉冲用于均衡处于视野中不同距离在脉冲光源照射下的物体亮度。主控振荡器8还触发一个单稳态多谐振荡器12，产生周期由操作者手动调整的脉冲，而且脉冲周期等于光线从光源到一些具体目标所在的被照射区域最近边缘并返回接收器所需的时间。单稳态多谐振荡器12又触发一个单稳态多谐振荡器13，产生其周期由手动设置、并等于光线从被照射区域最近边缘传播至最远边缘并返回至最近边缘所需的时间的脉冲。由单稳态多谐振荡器产生的脉冲通过利用一个放大器14人工地调整振幅并加到加法器11上。放大器14输出的脉冲决定至要被照射区域最近边缘的距离、远的景深和亮度，这意味着，它根据物体处于最感兴趣区域中的亮度而用来分开一些具体目标。来自加法器的信号被施加给开关15，当单稳态多谐振荡器9输出端的脉冲起作用时，开关15将信号从加法器11传送到输出端，这相当于接收主要在脉冲光源的光线下获得的图像。在单稳态多谐振荡器9输出端的脉冲停止作用后，人工预置的恒定水平的信号被加到开关15的输出端。这一信号用于调整在其它(包括自然)光源下所形成的图像的亮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克塞·维达里耶维奇·莫罗左夫，塞尔盖伊·尤里耶维奇·苏克霍罗索夫，
申请(专利权)人：亚莱斯唐公司，
类型：发明
国别省市：