IR和可见图像的交织制造技术

披露使用基于红外输入信号和可见输入信号使用单个光学系统和成像器设备来交织红外和可见运动图像数据的系统和方法。红外图像帧可被代入来替代整个可见图像输入帧或部分可见图像输入帧，即将红外图像输入帧代入来替代一个或多个可见图像输入帧中的一个或多个色彩通道。运动视频或计算机产生的运动图形可包括拟显示给具有和不具有夜视成像设备的使用者观看结果图像的红外图像数据和可见图像数据两者。具体地说，该系统和方法可用于夜视成像设备团队训练模拟器的投影系统以降低系统的成本，同时增加这类系统的使用便利性和性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】IR和可见图像的交织背景夜视护目镜、照相机和其它成像器设备在众多低光照和无光照状况下是有用的。从搜寻和营救行动到夜间动物观察和狩猎，夜视成像设备在人造照明不可实现、不可能或者不合需的许多情况下能够揭示我们周围的世界。许多传统的夜视成像设备使用近红外和/或远红外光谱的一些部分，由此使它们对于热量是潜在地有用的。当在搜寻和营救行动中部署时，夜视成像设备的潜在的热成像器能力可能是难以置信地有用的。在这些情况下，夜视成像设备可用于检测受自然灾害或其它灾变损害的已受伤或昏迷的人或动物的体热。尽管可使用例如聚光灯的传统人造光源来搜索大规模事故和灾害的受害者，然而可见光搜寻将无法象夜视成像设备那样揭示温热身体的热特征。此外，由于传统人造光源经常可能将外来的红外光和热引入到一场景并由此使夜视成像设备过载或使之失去判断力，因此在使用夜视成像设备的同时使用人造光源通常是不合需的。即使在人造光的使用由于可能干扰到易受惊吓或警觉的对象(例如动物，当在低光照和无光照状况下被观察或狩猎时)而不合需的情况下，夜视成像设备也是合需的。例如，科学家(诸如生物学家和动物学家)，可能希望观察多种动物和昆虫的夜间活动而不想因人造光干扰或影响它们的行为或暴露正在作出观察的位置。猎人也会发现这种能力在狩猎野兽时也是合需的。然而，尽管夜视成像设备对于低光照和无光照状况可能非常有用，但当这些设备的使用者需要通过航行通过一空间或驾驶例如汽车或直升飞机的交通工具时，设备的使用可能受到限制。典型的夜视成像设备，例如图1所示的夜视护目镜100，具有有限的视野，这为夜视护目镜100的使用者提供很小的周围视场或根本没有周围视场，这使驾驶交通工具变得困难或危险。使用夜视成像设备经常遇到的周围视场的缺乏通常需要在团队中使用夜视成像设备，在该团队中，一个人使用夜视成像设备而另一人使用独立或自然的视场来导航或驾驶交通工具或其它装备。图2a和图2b示出通过夜视成像设备和通过肉眼观察到的场景感知之间的差异。尽管场景200a和200b处于空间中的同一位置且处于同一时间，然而这两个场景之间的差异包括觉察到的亮色、可观察的细节程度和视野的差异。例如，场景200a描绘通过夜视图像成像器设备观察到的场景。在这种情形下，夜视成像设备可能是一对夜视护目镜，其中视野可能局限在区域225a边界内的一部分场景。如所见那样，区域225a明显小于完整的场景200a。然而，窄视野的典型折衷是使用者在低光照状况下可观察到的细节量的增加。例如当通过一对夜视护目镜观察时，树205a和狗210a在场景200a中相比在它们用肉眼观察的场景200b中在视觉上要明显地多。如图2b所示，树205b和狗210b几乎完全被场景200b中夜色的昏暗所遮蔽。在场景200b中可见的唯一细节是具有大量可见光的细节。在这种情形下，场景200a、200b中各自的月亮215a、215b在两个场景下都能清楚观察到的。事实上，月亮215b可能是场景200b的观察者能够用肉眼辨认的唯一细节。在如此的情形下，夜视护目镜的局限性可能使得一个使用者无法操作某些装备或驾驶一交通工具。为了给予夜光护目镜的使用者更好的能力，他或她可能与可操作机器或驾驶交通工具的另一团队成员配对。作为一高效率的团队，团队中的夜视成员和团队中的裸视成员必需进行实践和训练以作为一个体来工作，以便在凡是他们可能采用夜视成像设备的状况中使用夜视成像设备。为了实现作为一个团队的运作，已开发出许多方案和装置。一种这样的传统训练装置示出于图2c中。图2c示出能在屏幕280上显示红外图像和可见光图像两者并在同一时间将图像显示给两个或更多个使用者的系统。例如，可使用投影仪250V来将低级别可见光场景投影到屏幕280上，而同时使用投影仪250IR来将红外图像投影到屏幕280上。出于例示的目的，场景200a、200b可以是被投影到屏幕280上的场景。场景200a、200b在彼此的顶部基本重叠，然而，只有佩带一对夜视护目镜的使用者270IR能看见场景200a的红外信息，而使用者270V只能看见场景200b的可见光信息。通过这种配置，使用者270IR和270V能在观察投影在可见和红外光谱内的两个场景中可用的不同信息的同时实践与显示在屏幕280上的场景的互动和协作。尽管这种配置是有用的，但它们远非理想的。使用两个投影仪250V和250IR产生许多问题，这些问题包括但不局限于，需要两个投影仪的增加的成本、投影到屏幕280上的两图像的空间对准、馈送到两个单独投影仪的信号的时间对准以及当在两个投影仪中使用两个独立成像器设备时可能发生的潜在的可见伪像。本专利技术的实施例单独和组合地解决这些和其它的问题。简要说明披露了基于红外输入信号和可见输入信号使用单个光学系统和成像器设备以交织红外和可见的移动图像数据的系统和方法。红外图像帧可替代全部可见的图像输入帧或部分可见图像输入帧，即用红外图像输入帧来代替一个或多个可见图像输入帧中的一个或多个色彩通道。运动视频或计算机产生的运动或静止图形可包括红外图像数据和可见图像数据两者。可见图像帧和红外图像帧可以交替方式显示以在同一显示设备上显示红外内容和可见内容两者。这种系统和方法可使用在夜视成像设备团队训练模拟器中的投影系统中，以降低这些系统的成本，同时提高使用方便性和性能。各实施例涉及使用图像处理计算机来交织可见图像数据和红外图像数据的方法和系统。可使用图像处理计算机来接收第一可见输入信号，即具有第一帧速率的可见视频或计算机产生的运动图形，并接收第一红外输入信号，即具有第二帧速率的红外视频或计算机产生的运动图形。随后可使用图像处理计算机来将第一可见光输入信号处理成具有第三帧速率的第二可见光输入信号。随后可将第一红外输入信号处理成具有第四帧速率的第二红外输入信号。接着，可生成基于第二可见输入信号和第二红外输入信号的经组合的输出信号。其它实施例涉及使用图像处理计算机交织可见图像数据和红外图像数据的方法，其中图像处理计算机可接收具有多个色彩通道输入数据的可见输入信号以及红外输入信号。随后可使用图像处理计算机来将可见输入信号和红外输入信号处理成具有多个通道输出数据的组合输出信号，所述多个通道输出数据可包括来自红外输入信号的、替代来自一个或多个色彩通道的数据的数据。又一些其它实施例涉及将可见图像数据与红外图像数据交织的图像处理系统。该图像处理系统可包括被配置成接收可见输入信号和红外输入信号的色彩置换处理器。该图像处理系统也可被配置成将可见输入信号和红外输入信号处理成组合的输出信号，该组合的输出信号是基于包含在可见输入信号中的数据并具有来自红外输入信号的、被代入来替代包含在可见输入信号中的数据的数据的。图像处理系统也可包括耦合至色彩替代处理器的图像处理器。色彩替代处理器可被配置成接收组合的输出信号并将组合的输出信号处理成多个连续的可见和红外色彩通道帧。色彩替代处理器也可被配置成控制光源定序器从而与成像器设备同步地运作多个可见光源和红外光源。参照下面的详细描述和附图，可获得对本专利技术的实施例的本质和优势的更好理解。附图说明图1是以一对可佩带护目镜的形式的传统夜视成像设备的例子。图2a示出用夜视成像设备观察到的场景的模拟。图2b模拟用肉眼观察到的图2a中的场景。图2c是传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.07 US 12/755,5751.一种使用图像处理计算机交织可见图像数据和红外图像数据的方法，所述方法包括：使用所述图像处理计算机中的处理器接收具有第一帧速率的第一可见光输入信号和具有第二帧速率的第一红外光输入信号，所述第一帧速率和第二帧速率是相等的；使用所述处理器将所述第一可见光输入信号处理成具有第三帧速率的第二可见光输入信号；使用所述处理器将所述第一红外光输入信号处理成具有第四帧速率的第二红外光输入信号，所述第三帧速率和第四帧速率是相等的；使用所述处理器通过交织所述第二可见光输入信号和所述第二红外光输入信号的帧生成经组合的输出信号，其中所述经组合的输出信号包括帧速率高于所述第一帧速率或第二帧速率的所述第二可见光输入信号和所述第二红外光输入信号的交替帧，进一步包括具有多个色彩通道的第二可见光输入信号的每一个帧，并且所述经组合的输出信号包括来自所述第二红外光输入信号的数据，对于多个帧中的每一个帧顺序地替代来自所述第二可见光输入信号中的多个色彩通道之一的数据；将所述经组合的输出信号从所述图像处理计算机发送至成像器设备；基于所述经组合的输出信号产生定时信号；基于所述定时信号与所述成像器设备上的所述第二可见光输入信号的帧同步地运作一个或多个可见光源；以及基于所述定时信号与所述成像器设备上的所述第二红外光输入信号的帧同步地运作红外光源。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生成组合的输出信号包括以第五帧速率交替地输出来自所述第二可见光输入信号的图像数据和来自所述第二红外光输入信号的图像数据。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括将所述定时信号发送至所述可见和红外光源。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三帧速率是所述第一帧速率的两倍而所述第四帧速率是所述第二帧速率的两倍。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定时信号在所述成像器设备对所述经组合的信号的四个连续帧中的第一帧成像的同时运作所述一个或多个可见光源，所述第一帧对应于所述第二可见光输入信号的第一帧，所述定时信号在所述成像器设备对所述经组合的输出信号的四个连续帧中的第二帧成像的同时运作所述红外光源，所述第二帧对应于所述第二红外光输入信号的第一帧，所述定时信号在所述成像器设备对所述经组合的输出信号的四个连续帧中的第三帧成像的同时运作所述一个或多个可见光源，所述第三帧对应于所述第二可见光输入信号的第二帧，以及所述定时信号在所述成像器设备对所述经组合的输出信号的四个连续帧中的第四帧成像的同时运作所述红外光源，所述第四帧对应于所述第二红外光输入信号的第二帧。6.一种使用图像处理计算机交织可见图像数据和红外图像数据的方法，所述方法包括：使用所述图像处理计算机来接收可见光输入信号，所述可见光输入信号的每个帧具有多个色彩通道；使用所述图像处理计算机来接收红外光输入信号，所述红外光输入信号用于与红外光源同步地显示红外图像；以及使用所述图像处理计算机来将所述可见光输入信号和所述红外光输入信号处理成具有多个通道输出数据的经组合的输出信号，其中所述多个通道输出数据包括来自红外光输入信号的数据，所述来自红外光输入信号的数据对于多个帧中的每个帧顺序地替代来自所述可见光输入信号中的多个色彩通道中的一个的数据。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个色彩通道包括红色通道、绿色通道和蓝色通道；并且其中来自所述红外光输入信号的数据被顺序地代入来替代所述红色通道、绿色通道或蓝色通道。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在三个连续帧的第一帧中，所述红色通道由所述红外光输入信号替代，在三个连续帧的第二帧中，要么绿色通道要么蓝色通道由所述红外光输入信号替代，以及在三个连续帧的第三帧中，剩下的色彩通道由所述红外光输入信号替代。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，来自所述红外光输入信号的数据每隔一段时间间隔被顺序地代入。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述时间间隔由所述图像处理计算机确定并且是基于所述可见光输入信号、所述红外光输入信号或两者的，所述时间间隔进一步通过比较所述红色通道、绿色通道和蓝色通道中的图像数据来进一步予以确定。11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述时间间隔是基于所述可见光输入信号的第一帧速率或所述红外光输入信号的第二帧速率的。12.一种将可见图像数据与红外图像数据进行交织的图像处理系统，包括：色彩替代处理器，其被配置成：接收可见光输入信号和红外光输入信号，所述可见光输入信号包括三个色彩通道；以及通过交织所述可见光...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·奥尔森，K·科尔斯塔德，
申请(专利权)人：普罗杰克逊迪赛恩联合股份有限公司，
类型：
国别省市：