[發明專利]基于孔徑分割技術的寬窄視場協同跟蹤系統

有效

• 申請號: 201210436016.8
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN103809287A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 郭喜慶;解官寶;楊敬嫻;韓文欽;孫鵬飛;唐亞軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;G02B27/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種寬窄視場協同跟蹤系統

背景技術

目前，目標跟蹤已經從單個目標跟蹤發展到多目標跟蹤以及目標與周圍環境相對位置變化的監視。單視場跟蹤系統受自身性能限制，當跟蹤多個目標時往往出現丟失某些目標的情況，也無法監視目標與周圍環境相對位置的變化。多個鏡頭的拼接在一定程度上可以滿足上述要求，但是多鏡頭的簡單拼接存在協同性差、有死角的缺點。因此，一個單鏡頭系統且具有大范圍監視的寬視場和局部跟蹤的窄視場成為多目標跟蹤以及目標與周圍環境相對位置變化監視的首選。申請號為200910072691.5，名稱為基于凝視成像方式的大視場掃描熱成像系統的專利中公開了一種單個鏡頭，前端為大視場，后端依靠移動二維支架上的窄視場凝視系統實現跟蹤掃描。申請號為200810116485.5，名稱為共用主次鏡的雙視場離軸三反集成式光學系統的專利中公開了一種一個鏡頭，大范圍寬視場跟蹤時，依靠前端擺掃平面鏡方式實現；窄視場成像時，依靠不同光的譜段經反射鏡反射后成在兩個圖像探測器上。最近，微反射鏡陣列作為系統元件在投影和顯示系統中也開始得到越來越多的應用。

發明內容

本發明的目的是解決多目標跟蹤以及目標與周圍環境相對位置變化的監視的問題，提供一種基于孔徑分割技術的寬窄視場協同跟蹤系統。

本發明的基于孔徑分割技術的寬窄視場協同跟蹤系統由孔徑光闌、第一子系統、視場光闌、孔徑分割平板、第二子系統、第三子系統組成。第一子系統采用伽利略望遠結構將入射光束壓縮至孔徑分割平板尺寸大小為10～20mm范圍內。孔徑分割平板在其底部電路的驅動下，對其頂部每個孔徑內的反射鏡進行快速選擇偏轉。第二子系統接收孔徑分割平板上反射的光線經第二子系統反射后聚集在圖像探測器1上成寬視場的像。第三子系統接收孔徑分割平板上反射的光線經第三子系統反射后進入聚焦系統，最后在圖像探測器2上成窄視場的像。其中，圖像探測器2的像元尺寸要比圖像探測器1的像元尺寸小，以便窄視場成高分辨率的像。其中，窄視場的成像范圍可以從局部擴大到同寬視場一樣大小。窄視場成的像與寬視場成的像同時顯示在畫面上，實現大范圍監視，局部跟蹤功能。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)結構上的優化：

1、相比多鏡頭的簡單拼接，采用單鏡頭設計減少了系統結構復雜程度；

2、采用孔徑分割平板頂部每個孔徑內的反射鏡進行分光，每個孔徑內的反射鏡選擇偏轉狀態由孔徑分割平板底部的驅動電路控制，孔徑分割平板既是整個系統的分光元件又是實現跟蹤的執行元件，簡化的系統結構。

(2)功能上的改進：

1、本發明中以電驅動反射鏡偏轉的結構相比于機械式推掃和平面鏡擺掃，在跟蹤監視的實時性方面更有優勢。

2、本發明中寬視場的實現是依靠第二子系統內反射鏡反射所有來自孔徑分割平板的光線，然后聚集成像在圖像探測器1上，窄視場的實現是第三子系統內反射鏡反射部分來自孔徑分割平板的光線，然后成像在圖像探測器2上。綜合了機械式推掃前端大范圍寬視場成像穩定、良好的優點和反射鏡反射后成在圖像探測器上局部窄視場跟蹤靈活、成像清晰的優點，而成為集實時、穩定、良好的大范圍寬視場成像，局部清晰成像和快速、靈活跟蹤為一體的寬窄視場協同跟蹤系統。

3、本發明中的寬視場成像顯示系統內可執行多目標運動圖像跟蹤程序，并將多個目標的像素坐標反饋給總體成像系統，經過數學模型的解算驅動孔徑分割平板向第二子系統內反射不同的光信息，從而可實現單個目標的窄視場成像及跟蹤。

附圖說明

圖1為本發明系統中孔徑分割平板結構示意圖。

圖2為本發明基于孔徑分割技術的寬窄視場協同跟蹤系統結構示意圖。

具體實施方式