[發明專利]一種雙波段高低分辨率協同目標識別裝置

有效

• 申請號: 201210264404.2
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN103578097A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 郭喜慶;韓文欽;孫鵬飛;解官寶;楊敬嫻;唐亞軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種雙通道協同快速識別光學裝置，尤其涉及可見光高分辨率——近紅外低分辨率協同光學成像裝置，屬于智能機器人視覺技術領域。

背景技術：

機器快速識別技術在機器視覺中占據重要地位，也是智能機器人的核心技術，該技術可迅速在視場范圍內提取物體特征，與信息庫中的目標物體特征快速匹配，并實現對目標物體的高質量可持續觀測。目標快速識別光學裝置被廣泛應用于安全檢測系統、智能機器人視覺系統、夜視系統與地面目標追蹤系統等領域。

目前機器視覺系統采用的光學信號接收裝置為單一分辨率，并根據具體用途中需要處理的光波波段，分為可見光機器視覺裝置與紅外機器視覺裝置，光學信號主要依靠系統的數字圖像處理單元進行運算分析處理，對數字圖像處理單元的運算能力依賴大。單一分辨率使光學系統的后期信號處理受到約束，當選用高分辨率成像探測器接收圖像信號時，可以獲取目標更多的有效特征，提高識別的準確率，但與此同時會大大增加圖像處理系統的運算量，造成圖像信息的延時獲取；選用低分辨率成像探測器接收圖像信號則會相反，圖像獲取速度提升，但圖像細節和特征獲取的精度降低。

發明內容：

本發明提供了一種雙波段高低分辨率協同目標識別裝置，模擬人眼視錐細胞與視桿細胞的雙通道同步成像過程，實現了對同一目標同一時刻輸出一個可見光高分辨率圖像與一個近紅外光低分辨率圖像，其中可見光圖像主要負責對目標物體的色彩與結構細節獲取，近紅外圖像主要負責物體的輪廓特征獲取，數字圖像處理單元優先處理低分辨率近紅外圖像中的物體輪廓特征，識別出目標物體并實時切換至與低分辨率近紅外圖像標定匹配后的高分辨率可見光圖像，對目標物體進行高質量細節觀測。對光學信號的處理不再單純依賴后期運算，而是在光學接收系統中實現預處理，減少了在識別目標物體的過程中數字圖像處理單元的數據計算量與系統對外界光線環境的依賴。本發明首次提出使用活性液晶光電材料作為探測器的成像光強調節裝置，根據對加載在活性液晶材料上的電壓的控制調節液晶材料的光學透過率大小，從而改變透過的光線強度。

本發明主要由兩組獨立自適應液晶光線調節器、準直全反射分光裝置、可見光高分辨率成像系統、近紅外低分辨率成像系統與數字圖像處理單元五部分組成。自適應液晶光線調節器由感光器與活性液晶光電材料板組成，感光器可實時感應外界光強，并將光強值與自身預設的光強——電壓數據庫比對后產生反饋電壓信號，活性液晶光電材料的透過率隨加載在其兩端反饋電壓信號的增大而降低，從而調節入射在光線探測器上的光強大小，實現對目標物體的成像曝光質量調節；準直全反射分光裝置包含一組準直透鏡、一塊半反半透鏡與兩塊全反射棱鏡，用于初次糾正像差、將入射光束進行一次半反半透式分光，該裝置使光束在傳播過程中保持為準直光束并保證每次反射過程為全反射過程，使光學信號在傳播過程中產生的像差與光能損失達到最小；可見光高分辨率成像系統與近紅外低分辨率成像系統用于再次糾正像差，并通過高分辨率可見光彩色成像探測器與低分辨率近紅外成像探測器分別輸出可見光高分辨率圖像與近紅外低分辨率圖像的電壓信號，為提高成像探測器接收到的光學信號質量，兩套成像系統的成像透鏡組分別鍍有可見光增透光學薄膜與近紅外增透光學薄膜；兩套成像系統分別獨立擁有自適應液晶光線調節器，在同一光照條件下同時保證兩組圖像的曝光質量；可見光高分辨率成像系統所用光學探測器為高分辨率可見光彩色成像探測器，其光譜響應范圍為400nm至700nm，選用2048×2048px及以上的高分辨率；近紅外低分辨率成像系統所用光學探測器為低分辨率近紅外成像探測器，其光譜響應范圍為700nm至1500nm，選用768×768px低分辨率；第一與第二片上系統(SOC)分別驅動高分辨率可見光彩色成像探測器與低分辨率紅外成像探測器并接收圖像信號；半反半透鏡將入射光束一分為二分別輸出到可見光高分辨率成像系統與近紅外低分辨率成像系統，兩系統同時成像，協同工作，數字圖像處理單元優先處理低分辨率近紅外圖像中的物體輪廓特征，識別出目標物體并實時切換至與低分辨率近紅外圖像標定匹配后的高分辨率可見光圖像，對目標物體進行高質量細節觀測。

附圖說明

圖1是雙波段高低分辨率協同目標識別裝置的結構示意圖