[发明专利]一种基于无透镜的静态红外目标扫描成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于无透镜的静态红外目标扫描成像装置及方法。包括成像窗口、成像平面和单像素红外传感器扫描成像装置。成像窗口由透光孔和红外散射玻璃组成，单像素红外传感器扫描成像装置中的红外传感器在平面移动装置的驱动下进行探测成像，在一个与红外散射玻璃平行的成像平面内二维扫描投影图像；扫描获得的图像通过散射成像的成像转换矩阵求解原二维物体平面的温度分布信息，进而得到红外静态目标的热像图。本发明用红外散射玻璃替代红外透镜镜头，并且采用单像素红外传感器来获取静态物体的温度信息，具有硬件结构简单、制作成本低的优点。

技术领域

本发明涉及静态目标红外热成像领域，特别涉及一种基于无透镜的静态红外目标扫描成像装置及方法。

背景技术

所有高于绝对零度(-273℃)的物体都会发出红外辐射。红外热成像仪能将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布，被广泛应用在消防、警装、工业生产、监控巡逻等领域。

红外热成像仪主要包括用于接收和汇聚被测物体发射的红外辐射的红外镜头、用于将热辐射信号变成电信号的红外探测器组件、用于对电信号进行处理电子组件、用于将电信号转变成可见光图像的显示组件以及用于处理采集到的温度数据并转化成温度读数和图像的处理器。

其中最核心的部件是红外探测器，而市场上的热成像仪为了满足对动态物体的图像捕获能力，采用高像素的探测器，包含大量单位探测元，因此价格高昂。但对于那些对检测速度要求较低的静态目标而言过于浪费。

红外热成像仪中的红外镜头往往需要根据仪器进行定制且要能达到透过红外线、滤除可见光功能，因此镜头价格较高。

发明内容

为了解决背景技术中红外热成像仪价格昂贵的问题，本发明为静态红外目标的热成像检测提供了一种新型的基于无透镜成像窗口单像素扫描成像装置及方法，硬件结构简单、易获得，从而大大降低红外热成像仪成本。

本发明的技术方案如下：

一、一种基于无透镜的静态红外目标扫描成像装置

本发明包括成像窗口、成像平面和单像素红外传感器扫描成像装置，成像窗口前方放置有物体，成像窗口后方为成像平面，物体的被测平面与成像平面均与成像窗口相平行，单像素红外传感器扫描成像装置设于成像平面后方用于扫描成像平面。

所述成像窗口主要由透光孔和红外散射玻璃组成，所述透光孔由不透光材料中间镂空后形成，不透光材料背面紧贴有红外散射玻璃且红外散射玻璃完全覆盖透光孔，红外散射玻璃用于使物体辐射的红外线发生散射。

所述不透光材料采用黑胶或黑色布料。

通过调整成像平面与成像窗口的距离以获得清晰的投影图像。

所述的单像素红外传感器扫描成像装置包括平面运动装置和红外传感器，平面运动装置主要由步进电机Ⅰ、步进电机Ⅱ、运动导轨X、运动导轨Y和夹片组成，运动导轨X和运动导轨Y上分别安装有步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ，运动导轨Y沿成像平面的竖直轴布置且固定于成像平面的侧方，运动导轨X沿成像平面的水平轴布置且其端部通过步进电机Ⅱ的输出轴与运动导轨Y相连，运动导轨X在步进电机Ⅱ的带动下沿运动导轨Y上下移动，步进电机Ⅰ的输出轴与固定有红外传感器的夹片相连，步进电机Ⅰ通过带动夹片的左右移动来带动红外传感器的运动，从而实现红外传感器对整个成像平面的扫描。

二、一种基于无透镜的静态红外目标扫描成像方法

包括以下步骤：

S1：物体被测平面辐射的红外线经过成像窗口的散射作用在成像平面上显示物体的投影图像；

所述的步骤S1具体为：将物体的被测平面划分为均匀网格，每个网格代表一个系统可分辨的最小尺寸单源，物体的最终投影图像来源于每个最小尺寸单源辐射的红外线在成像平面处得到的投影图像的线性组合。