[發明專利]一種手持式紅外熱像儀

有效

• 申請號: 201110234968.7
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102419209A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 劉子驥;姜宇鵬;辛勇明;王然;李偉
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;G01J5/08
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明涉及一種紅外熱像儀，確切地說涉及一種手持式紅外熱像儀。

背景技術

自然界的各種物體都呈現出一定的溫度，而物體的溫度往往能夠反映出它處的物理狀態。凡是溫度高于絕對零度的物體都會產生紅外輻射，并且物體的紅外輻射與它的表面溫度分布密切相關。因此可以通過物體紅外輻射的測量，根據紅外輻射與溫度的對應關系，來確定物體表面的溫度。一般，溫度越高，紅外輻射越強。這種非接觸式的紅外輻射測溫方法與接觸式的方法相比有極大的優勢，例如可以適應不同的測量環境，所測物體的溫度可以很高等。

紅外熱像儀作為一種將光、機、電技術融為一體的高新技術產品，將人眼不可見的溫度分布(紅外波段0.9～14微米)通過光電轉換成人眼熟悉的灰度圖像或者是人工彩色圖像，這一光電轉換過程擴大了人眼的光譜響應波段、增加了人獲取信息的能力。

影響紅外熱像儀目標紅外輻射的因素很多，且紅外圖像不如可見光那樣能夠清晰地反應出物體的大小、顏色、形狀、位置等信息，于是將電荷耦合器件CCD(Charge-coupled?Device)與紅外熱像儀結合成為發展趨勢。

根據致冷需求，可分為制冷和非制冷紅外熱像儀。這兩種紅外熱像儀存在以下不足。

①以光子探測為代表的制冷型紅外熱像儀雖已經應用于通信、醫學、軍事和工業等諸多領域，但因其嚴苛的低溫制冷工作環境，造成系統龐大、結構復雜且成本偏高，從而無法大規模的推廣應用。

②傳統手持式紅外熱像儀的非制冷紅外焦平面與可見光CCD感光面置于同面不同軸的位置，正如旁軸取景數碼相機的缺點一樣，熱像儀的CCD可見光圖像與紅外圖像各自在不同的成像光路上，即存在相差。當觀察者應用顯示設備觀察可見光圖與紅外圖像疊加時或畫中畫時，由于旁軸光路的相差原因，可見光與紅外圖像的中心與邊緣部分接合不正確，即使采用軟件進行圖像配準糾正處理，程序復雜且存在信息丟失、圖像失配等缺點，尤其是在探測近距離小物體時圖像失配情況更加明顯。

③傳統的紅外熱像儀，由于材料及工藝水平的限制，非制冷紅外焦平面普遍存在均勻性差等缺點，使得紅外圖像動態范圍窄、成像不清晰。

發明內容

本發明的目的在于，解決針對制冷型紅外熱像儀系統龐大、結構復雜且成本偏高，無法大規模的推廣應用和非制冷紅外焦平面手持式熱像儀存在相差導致的信息丟失、圖像失配以及因材料、工藝水平所帶來的紅外圖像動態范圍低、成像不清晰等問題。本明提供一種手持式非制冷熱像儀。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種手持式紅外熱像儀，包括紅外系統、可見光系統、照明系統、FPGA模塊、存儲器，其特征是：紅外系統中的非制冷紅外探測器IRFPA與目標光源處在同面同軸，在非制冷紅外探測器IRFPA與目標光源兩者之間設置有分色濾光片,目標光源經分色濾光片，將可見光反射至可見光系統中的電荷耦合器件CCD，紅外線透射至非制冷紅外探測器IRFPA。

本發明中所述的分色濾光片能將0.4～0.7um和8～14um的光譜分開。

本發明中所述紅外系統中的非制冷紅外探測器采用384×288焦平面陣列，像元35um×35um，光譜響應范圍為8～14um。紅外系統中的紅外鏡頭采用三片鍺透鏡組合式可調焦鏡頭，透過波長對應8～14um，焦距35mm。

本發明中所述可見光的可見光CCD采用高清晰520線SONY攝像頭模組，圖像傳感器尺寸為1/3英寸，PAL制式有效像素為752(H)×582(V)。可見光鏡頭根據紅外探測的空間分辨率和視場角及圖像疊加的比例，選配焦距6mm或12mm。

本發明中為方便可見光電荷耦合器件CCD夜間正常工作，配備LED光源。

本發明的有益效果：

①?????結合分色濾光片的分光技術，解決了傳統紅外熱像儀旁軸光路探測所產生的相差問題，彌補了近距離小目標探測時圖外圖像與可見光圖像無法配準的缺陷。

②?????本發明系統簡小、結構簡單、成本低、可大規模推廣應用。

③?????本發明所測得到的紅外圖像動態范圍高、成像更清晰。

附圖說明

圖1本發明手持式紅外熱像儀同軸光路結構圖；

圖2?傳統手持式紅外熱像儀旁軸光路結構圖；

圖3?手持式紅外熱像儀系統框圖；

圖4?分色濾光片400～700nm波段反射光譜；

圖5?分色濾光片8～14um波段透射光譜；

圖6?CCD感光像元；

圖7?全紅外圖像顯示數據截取；