[发明专利]一种自动调节积分时间的近红外系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于InGaAs探测器的近红外成像系统，在不同光照条件下实时调整积分时间，使输出视频始终稳定在合适的亮度范围内，不至于过曝或者图像灰暗。

背景技术

InGaAs探测器成像波段在0.9-1.7um，得益于夜气辉在短波红外波段的自然辐射数十倍强于夜天空在可见光和近红外波段的辐射，短波红外成像设备利用近红外大气窗口波段可以很好的实现对雾霾天气中目标的观测，有效的提高在恶劣天气条件下的目标观测距离和效果。

介于近红外波段成像特点，光照特别是太阳光照对于探测器成像影响很大，在白天以及夜间探测器成像需要的积分时间有很大的差别。而且在白天成像也因为气候原因对于晴天、阴天、雾霾天、雨雪天气有不同的积分时间要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动调节积分时间的近红外系统和方法，不仅可以自适应调节积分时间，还可以自适应调节帧频，使近红外系统无论在白天、夜间还是在晴天、雾霾天均可呈现清晰图像。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自动调节积分时间的近红外系统，包括InGaAs探测器、探测器输出信号分析模块、积分时间调节模块和帧频调节模块，探测器输出信号分析模块的输入端与InGaAs探测器的输出端相连，探测器输出信号分析模块的输出端分别与积分时间调节模块和帧频调节模块相连，探测器输出信号分析模块对InGaAs探测器的输出信号进行分析处理并输出信号至积分时间调节模块和帧频调节模块，积分时间调节模块和帧频调节模块根据接收的信号对积分时间和帧频进行调节。

本发明所述自动调节积分时间的近红外系统，还包括补光的1550nm激光器，1550nm激光器与探测器相连。

本发明所述自动调节积分时间的近红外系统，所述积分时间调节模块包括粗调模块、细调模块，粗调模块以ms为单位调节积分时间，细调模块以100ns为单位调节积分时间。

本发明所述自动调节积分时间的近红外系统，所述输出信号分析模块包括依次连接的帧间平滑滤波模块、直方图统计模块、时域滤波模块和探测器响应值判断模块，帧间平滑滤波模块输入端与InGaAs探测器相连，探测器响应值判断模块的输出端与积分时间调节模块相连。

本发明还公开了一种基于上述近红外系统的自动调节积分时间的方法，InGaAs探测器采集周围环境图像, 探测器输出信号分析模块对采集到的图像进行分析处理并向积分时间调节模块和帧频调节模块输出分析结果，然后积分时间调节模块根据接收信号对积分时间进行调整，同时帧频调节模块对帧频进行调整；帧频调整的过程为：帧频调节模块判断在50hz帧频下的最长积分时间内有无信号输出和信号输出的强度，若没有信号输出或者信号读出强度不能满足成像要求，则降低帧频，并在该帧频下的最长积分时间内持续判断信号读出强度是否满足成像要求，若不能满足成像要求则继续降低帧频，直至信号读出强度可以满足成像要求或者积分时间达到最长。

本发明所述自动调节积分时间的方法，探测器输出信号分析模块对采集图像进行分析处理的过程为:首先对接收到的探测器输出信号进行帧间滤波；然后分析每帧图像的直方图并统计，直方图与响应值成正比关系，根据统计情况判断探测器在一定积分时间内的整体响应；最后取出响应最高的20%来判断当前响应值的灰度范围。

本发明所述自动调节积分时间的方法，在探测器响应值判断的时候进行时域滤波，对采集到的图像进行预处理判断。

本发明所述自动调节积分时间的方法，积分时间调整模块调节积分时间的过程为：S01、设定灰度值的阈值范围，将当前响应值的灰度范围与设定的阈值范围做比较，判断图像为正常状态、饱和状态或非饱和状态；S02、若图像为正常状态，积分时间不调整，若图像为饱和状态则对积分时间递减，直到图像为正常状态，如图像为非饱和状态，则对积分时间递增，直到图像为正常状态。

本发明所述自动调节积分时间的方法，在探测器响应值完全没有差异和变化范围过快的区间，积分时间调节模块进行快速调节，积分时间以ms为单位进行调节；在探测器响应值缓慢变化的区间，积分时间调节模块进行细微调节，积分时间以100ns为单位进行调节。

本发明所述自动调节积分时间的方法，在全黑条件下，增加无红曝的1550nm激光器补光。