[发明专利]一种基于近红外光谱透雾系统

说明书

技术领域

本发明属于红外成像技术领域，具体涉及一种基于近红外光谱透雾系统，该系统利用近红外光比可见光散射小的特性实现了透雾功能，并在镜头、CCD及图像处理三个要素的设计中提高了透雾性能。

背景技术

我国拥有上万公里的海岸线，随着各国争端的日益加剧，走私现象日趋增多，边海防的安防建设显得尤为重要。但一般边海防视频监控系统中的可见光成像系统经常受到海洋大气及雾天的影响，不能对远处目标进行观察。海洋大气作为一种传播介质，其组成与陆上比较，除含有氧、氮、氢、二氧化碳等外，主要还含有水气(微小液滴)和固体微粒(海盐核、藻类)，临近岸边或近岸上空尚有少量碳酸气，灰尘和烟雾。海洋大气中水气含量较多，高达2%，水蒸气的密度随着高度的增加而迅速减少。由于地球的各部分光照(温度)、密度(压强)、湿度和地形的不同，造成了垂直方向和水平方向空气的大量流动。当潮湿的暖空气经过冷的海面，或由于日出日落的海面与下层空气之间的温差，就会产生不同程度的饱和水滴。这种常见的大气状态就叫做霾和雾。霾的直径小于1μm，雾的水滴直径在1~160μm之间，最多是在10~30μm之间。按能见度标准，海平面能见度3km为雾天，3km为中雾，5km为轻雾，8km为晴朗，23.5km为标准晴朗，60km为特别晴朗，海上通常的天气为轻雾和中雾。可见光成像的基本原理是物体本身不发光，它是靠反射太阳光来成像的。反射光通过临近海面大气传输，被大气中的水蒸气颗粒和盐核、微生物、水藻类等微粒散射和吸收。散射不但使沿指定方向传播的光强减弱，而且被散射的部分使环境亮度增加，其效应就相当于被摄物体和光学仪器之间多了一层“亮纱慢”，从而大大降低了物体的对比度，光强的减弱和对比度的下降，迫使可见光成像的光学仪器作用距离明显下降。

为了提高可见光系统的作用距离，改善边海防视频监控系统的性能，对可见光摄像机CCD响应的所有光波段在海洋大气中的传输方式进行研究后，设计了具有透雾功能的成像系统。

发明内容

本的发明目的是提供一种利用近红外光比可见光散射小的特性实现了透雾功能的近红外光谱透雾系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种基于近红外光谱透雾系统，在镜头、CCD及图像处理三个要素的设计中提高了透雾性能，该系统包括：

成像单元，由镜头、滤光片及CCD组成；

控制板，成像单元与环控单元及成像控制板整合在防护罩内，紫外滤光片与红外滤光片由控制板控制电机进行切换，切换同时通过串口控制增强器工作状态；

环控单元，由温度开关、风扇组成，单元独立存在于控制板上，根据温度开关输出的电平高低启动散热风扇；

视频增强单元，保留可见光波段彩色图像的输出也保证透雾功能的实现，通过串口控制成像系统的透雾或彩色成像的工作状态。

作为本发明的进一步改进，镜头采用了多层镀膜技术，将镜头500~900nm波段的透过率全大于80%，镜头电路及光路设计中加入修正镜组对色差进行了修正，将镜头色差控制在焦平面范围内。

作为本发明的进一步改进，所述图像处理执行下列步骤： 

 （1）先对复合视频信号进行同步分离，去掉其中的同步信号，并对白电平信号进行削减，以减少它们对有效视频信号处理时的影响；

 （2）对分离后的视频信号进行灰度提升和边沿增强，处理完成后再进行白电平叠加和同步合成；

 （3）输出标准的复合视频信号。

作为本发明的进一步改进，采用近红外灵敏度高的CCD，通过变换滤光片的方法，来达到可见光波段和近红线波段的分开使用，用可见光波段来提高图像的清晰程度和利用近红外波段穿透薄雾的本领来增加观察距离的目的。

作为本发明的进一步改进，采用图像处理将由散射引起的像灰白色薄膜干扰信号滤掉，再把有用的白光或黑白信号进行处理，来获得远距离物体的优良图像信号。

本发明利用近红外光比可见光散射小的特性实现了透雾功能，并在镜头、CCD及图像处理三个要素的设计中提高了透雾性能，该系统透雾效果明显。

本发明的有益效果在于：

（1）本方法利用近红外光比可见光散射小的特性实现了透雾功能，；

（2）透雾后的作用距离为能见度的1.5~2倍；

（3）在镜头、CCD及图像处理三个要素的设计中提高了透雾性能，利用可见光波段来提高图像的清晰程度和利用近红外波段穿透薄雾的本领来增加观察的距离。

附图说明

图1是本发明实施例1系统组成框图；