基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器制造技术

本发明专利技术涉及基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，属于视觉传感器技术领域；解决了目前可见光与近红外图像融合的过程复杂导致融合效率低下的问题；包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，敏感器件为包括控制逻辑模块、并列设置的硅基光电二极管阵列与单晶锗晶体光电二极管阵列、以及模数转换器组合而成的电路，用于将可见光与近红外光转换为二进制的数字信号输出；使用该敏感器件的视觉传感器不需要经过后期算法即可实现近红外与可见光图像融合，提高了图像融合的效率，解决了目前可见光与近红外图像融合的过程复杂导致融合效率低下的问题，可广泛应用于工业控制领域。

Visual sensor for visible and near infrared imaging based on single sensitive device

【技术实现步骤摘要】
基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器
本专利技术属于视觉传感器
，具体涉及基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器。
技术介绍
可见光是指波长在380~880nm范围内的电磁波，也可指人肉眼可以感知的电磁波，可见光能直观，清晰的反映图像信息，但常常不具有穿透性，而且可见光传感器不具备夜视能力；近红外光是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，近红外光的穿透能力强，能够在夜间工作，但却不能反映图像的颜色信息；所以可见光与近红外图像融合技术的应用能使融合后的图像包含更加丰富而全面的信息，还能在烟、尘、云、雾、雨等不利环境下工作，可以广泛的应用于遥感图像的分析处理以及医疗图像处理等领域。但现有技术中得到可见光与近红外光融合的图像都是基于两个不同的CCD器件分别获取可见光图像、和近红外图像，再利用计算机的图像融合算法进行后期图像融合处理来实现可见光与近红外图像融合，这种技术方案使用两个CCD器件不仅造价较高，而且还需要计算机系统后期实现图像融合，使得其图像融合的效率较低，且使用两个不同的CCD器件得到的可见光图像与近红外图像也不可能保持一致，后期图像融合的配准工作也需要耗费一定的时间，降低了图像融合的可靠性。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提出基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，解决了目前可见光与近红外图像融合的过程复杂导致融合效率低下的问题。为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，所述敏感器件为包括控制逻辑模块、硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体光电二极管阵列、以及模数转换器组合而成的电路，所述硅基光电二极管阵列与单晶锗晶体光电二极管阵列并列设置后与模数转换器连接，用于将可见光与近红外光转换为二进制的数字信号输出。进一步的，所述封装外壳的顶部设有若干个散热凹槽，所述封装外壳的一侧设有光源与镜头，另一侧面设有通讯接口。进一步的，所述光源采取的是LED光源，成环形围绕镜头设置。进一步的，所述硅基光电二极管与单晶锗晶体光电二极管并联后与MOS管相连接，MOS管的输出接入积分电路模块，所述MOS管与移位寄存器相连，所述移位寄存器通过时钟脉冲clk和起始脉冲s控制工作，从而控制MOS管的导通。进一步的，所述图像处理模块用于对经过敏感器件后的数字图像做图像增强处理，并去除噪声干扰。进一步的，所述图像存储模块包括FLASH存储器和SDARM存储器模块，用于存储图像处理模块处理后的图像以及图像特征信息。进一步的，所述通信模块包括RS485有线通信接口以及Zigbee无线通信接口，所述通信模块分别与镜头图像处理模块、图像存储模块连接。本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本专利技术的视觉传感器包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，并采用了基于硅基光电二极管与单晶锗晶体光电二极管并列设置的组合电路组成的敏感器件，使用该敏感器件的视觉传感器不需要经过后期算法即可实现近红外与可见光图像融合，提高了图像融合的效率，解决了目前可见光与近红外图像融合的过程复杂导致融合效率低下的问题，可广泛应用于工业控制领域。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步描述：图1是本专利技术所述视觉传感器的内部结构示意图；图2是本专利技术所述视觉传感器中单个敏感器件电路框图；图3是本专利技术所述视觉传感器中单个敏感器件组合方式的示意简图；图4是本专利技术所述视觉传感器的封装外壳正面示意图；图5是本专利技术所述视觉传感器的封装外壳背面示意图；图中：1—封装外壳；2—镜头；3—通讯接口；4—散热凹槽。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例及附图详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。实施例本专利技术是基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，所述敏感器件为包括硅基光电二极管阵列和单晶锗晶体光电二极管阵列组合而成的电路，该光源采取的是LED光源来克服环境光的干扰，提高图像的信噪比，LED光源成环形围绕镜头设置，镜头可以将光学图像聚焦在由组合电路构成的单个敏感器件上，提高视觉传感器成像的质量，且LED光源和镜头都直接设置在该视觉传感器的封装外壳上。图1是本专利技术视觉传感器内部结构示意图，也就是指视觉传感器内部所包含的模块，主要包含电源模块、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块以及通信模块。其中电源模块放置在视觉传感器内部，为整个视觉传感器各模块供电；敏感器件与设置在视觉传感器封装外壳上的镜头输出端连接并与图像处理模块的输入端连接，将光信号转换为二进制数字图像信号；再经过图像处理模块可以对可见光与近红外光照射下产生的融合图像做处理，图像处理模块用于对经过敏感器件后的数字图像做图像增强处理，并去除噪声干扰，并把处理后的结果送至图像存储模块；图像存储模块包括SDARM存储器以及FLASH存储器，主要用来存储图像处理模块处理后的图像以及图像特征信息；通信模块包含RS485等有线通信接口以及Zigbee无线通信接口；通信模块分别与镜头图像处理模块、图像存储模块连接，实现与外部控制系统通讯，外部控制系统可以发送指令控制镜头拍摄图片，以及控制图像处理模块、图像存储模块工作，也可以显示视觉传感器输出的可见光与近红外融合的图片以及其他特征信息。图2是本专利技术视觉传感器采用的单个敏感器件电路框图，所述敏感器件包括控制逻辑模块、硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体光电二极管阵列、以及模数转换器。其中硅基光电二极管对可见光敏感，单晶锗晶体光电二极管对近红外光敏感。控制逻辑模块控制硅基光电二极管阵列以及单晶锗晶体二极管阵列工作，使硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体二极管阵列接入组合电路。当可见光和红外光照射在敏感器件上时，会产生电荷的移动进而产生电流。然后电流流经模数转换器，能将模拟信号转换为数字信号，变成二进制数字信号输出，其数字量的大小能够反映可见光与近红外光的强弱。基于硅基光电二极管对可见光敏感，单晶锗晶体光电二极管对近红外光敏感提出的硅基光电二极管与单晶锗晶体光电二极管组合电路，并将该组合电路作为视觉传感器的光敏元。通过控制逻辑模块控制硅基光电二极管阵列以及单晶锗晶体二极管阵列工作，使硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体二极管阵列接入组合电路。在组合电路中，由时钟脉冲clk和起始脉冲s控制数字移位寄存器产生采样脉冲扫描信号。数字移位寄存器再与若干个MOS管相连，控制MOS管导通或是闭合，单个MOS管对应一对并联的硅基光电二极管与单晶锗晶体光电二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，其特征在于，包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，所述敏感器件为包括控制逻辑模块、硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体光电二极管阵列、以及模数转换器组合而成的电路，所述硅基光电二极管阵列与单晶锗晶体光电二极管阵列并列设置后与模数转换器连接，用于将可见光与近红外光转换为二进制的数字信号输出。/n

【技术特征摘要】
1.基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，其特征在于，包括光源、镜头、封装外壳、敏感器件、图像处理模块、图像存储模块、通信模块以及电源模块，所述敏感器件为包括控制逻辑模块、硅基光电二极管阵列、单晶锗晶体光电二极管阵列、以及模数转换器组合而成的电路，所述硅基光电二极管阵列与单晶锗晶体光电二极管阵列并列设置后与模数转换器连接，用于将可见光与近红外光转换为二进制的数字信号输出。


2.根据权利要求1所述的基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，其特征在于，所述封装外壳的顶部设有若干个散热凹槽，所述封装外壳的一侧设有光源与镜头，另一侧面设有通讯接口。


3.根据权利要求1所述的基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，其特征在于，所述光源采取的是LED光源，成环形围绕镜头设置。


4.根据权利要求1所述的基于单个敏感器件的可见光与近红外成像的视觉传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔铁柱，杨思杨，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14