[发明专利]一种主动式探测光电图像采集系统

说明书

本发明公开了一种主动式探测光电图像采集系统，属于光电图像探测技术领域，包括基于全局曝光CMOS传感器的图像采集单元、基于多偏振角度激光光源的激光发射单元、信号处理和控制电路单元、显示单元；所述基于全局曝光CMOS传感器的图像采集单元用于解决对于激光响应低照度的问题，所述基于多偏振角度激光光源的激光发射单元用于解决传统偏振态方法获取图像时带来的弊端；所述信号处理和控制电路单元用于分别接收并分别向图像采集单元、激光发射单元、显示单元发送控制指令、进行偏振图像算法的运行和计算；通过给主动光加不同角度的偏振激光，光源依次发射不同角度的光，从而解决了传统偏振态方法各种各样的探测精度不够高、制作成本太大的问题。

技术领域

本发明属于光电图像技术领域，尤其涉及一种主动式探测光电图像采集系统。

背景技术

“光电目标”探测应用非常广泛，“光电目标”探测可以军用，也可以民用。所述“光电目标”是指人造目标、并非自然环境中的目标，例如狙击手用的瞄准镜、监控系统的图像采集系统以及激光武器发射打击系统等。为了及时发现无处不在的“光电目标”，世界各国对于主动式光电图像采集系统的探测技术的研究投入巨大，但“光电目标”探测技术的难点在于能否准确、及时的发现光电图像采集和打击系统的位置。只有准确、及时、快速的发现光电图像采集和打击系统，才能保障目标人员的安全和隐私。因此，世界各国对一种准确、实用的主动式探测图像采集系统的产生提出迫切要求。目前各个国家的主动式探测光电图像采集系统主要采用声波探测、红外探测和激光探测等技术。

以上三种探测系统中，激光探测系统在预警功能上优于其它两种系统：声波探测和红外探测技术虽然较为成熟，但是这两种方式都必须等待光电图像采集和打击系统产生打击动作后才能根据其产生的声波或者光波来探测并发现对方，其本质是对目标位置的探测而不是对光电系统的探测，且无法避免首发打击，这是这两种方案最大的缺陷。而激光探测系统利用的是光电设备自身所具有的猫眼效应原理，这种探测方式的原理是利用光电图像采集系统反射回来的信号光比周围背景的反射回来的信号光在功率密度上强数百倍，因此当不可见光波段的激光束照射到其表面时，就会产生光电图像采集系统不易察觉到而光电目标打击对象能够感应到的强反射光，从而预先发现光电目标打击对象。总之，激光探测系统不同于前两种探测方式在于：激光探测系统是一种主动式探测光电图像采集系统，可以在“光电目标”发生打击动作之前就发现其隐藏位置。

采用激光探测的主动式探测光电图像采集系统的设计难点在于：

第一、“光电目标”对象可能是高速运动的对象。而高速运动对象不能采用卷帘式摄像头，因为卷帘式摄像头对于高速运动图像拍摄出来的图像是模糊的，因此必须采用全局曝光的方式，而全局曝光的感光效率比较低，而本发明探测“光电目标”为了不暴露自身目标位置，采用的探测激光为人眼不可见的近红外波长的激光而不是自然光，近红外波长的激光为低照度光，全局曝光本身感光效率就比较低，还要采用低照度的激光来响应全局曝光，这就是难点；

第二、对“光电目标”的探测需要采用获取多幅不同偏振角度图像，然后从多幅不同偏振角度的图像中拟合出最佳入射偏振角度所成图像的方式，获取多幅偏振图像的难点在于：若采用基于机械转动的分时偏振成像系统，多幅偏振图片的采集时间不同，因此无法捕捉高速运动的目标，而且机械运动会引入相应的机械误差，影响精度；若采用调整多个光轴结构的分孔径偏振成像方法，每个成像系统在物理位置上都存在偏差，后期需要对图像进行几何校正和图像配准，系统体积和重量都会有所增加，在激光照明下，还有可能会造成相干光的相干散射和干涉；若采用在成像光学镜头焦点处安装分光棱镜的分振幅偏振成像系统，成本高、光路调制复杂，每个感光器件均需进行配准以及各分成像系统的光通量减弱；若采用在像元前微光学结构刻蚀不同方向金属光栅的分焦平面偏振成像系统，则损失了图像传感器的空间分辨率，且制作成本高。

总之，现有技术的探测系统，或者精度不够，或者成本高。精度不够则造成对于探测目标看不清、看不远，成本高则导致设备不无法大量推广应用。

发明内容