[發明專利]基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統及方法

在審

• 申請號: 201410726571.3
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104359560A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 丁鑒彬;劉維棟;劉濤;劉國興
• 申請（專利權）人: 山東神戎電子股份有限公司
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G02B7/04;G02B13/16
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 褚慶森

1.一種基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統，包括紅外成像系統、可見光成像系統以及用于變倍、聚焦和采集成像數據的控制電路，所述紅外成像系統和可見光成像系統均由變倍鏡組、聚焦鏡組、變倍電機和聚焦電機組成，紅外成像聚焦鏡組（2）的后端設置有紅外成像探測器組件（3），可見光聚焦鏡組（9）的后端設置有可見光攝像機（10）；其特征在于：變倍電機和聚焦電機上分別設置有對其轉動步數進行檢測的變倍編碼器和聚焦編碼器；控制電路通過變倍編碼器和聚焦編碼器獲取紅外成像系統和可見光成像系統的變倍、聚焦信息，并通過變倍電機、聚焦電機驅使其進行變倍和聚焦，使得紅外成像系統和可見光成像系統的視場同步。

2.根據權利要求1所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統，其特征在于：在紅外成像系統和可見光成像系統的視場同步過程中，控制電路首先獲取當前成像系統的變倍值、聚焦值，并根據變倍值確定出當前成像系統的視場角，由視場角確定出待調節成像系統的變倍值；控制電路由當前成像系統的聚焦值確定出待調節成像系統的聚焦值，根據求出的變倍值、聚焦值對待調節成像系統進行調節，實現紅外成像系統和可見光成像系統視場的同步。

3.根據權利要求1所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統，其特征在于：所述控制電路（15）由主控制器和EEPROM存儲器組成，可見光攝像機（10）和紅外熱成像探測器（3）的模擬視頻信號輸出端與主控制器的輸入端相連接；變倍電機和聚焦電機的控制端與主控制器的輸出端相連接，變倍編碼器和聚焦編碼器的輸出端與主控制器的輸入端相連接。

4.根據權利要求3所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統，其特征在于：所述主控制器通過RS485總線和PAL制模擬視頻信號線連接有上位機；上位機用于接收和存儲圖像和視頻數據，并通過主控制器控制可見光成像系統和紅外成像系統進行變倍和聚焦。

5.根據權利要求1或2所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統，其特征在于：所述變倍電機和聚焦電機均采用步進電機。

6.一種基于權利要求1所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統的同步方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：

1).獲取清晰圖像，通過上位機或雙光譜觀測儀上按鍵的控制，驅使變倍鏡組和、聚焦鏡組分別進行變倍和聚焦調節，直至獲取當前成像系統下某一場景的清晰圖像；

2).讀取當前成像系統的變倍、聚焦值，讀取當前成像系統清晰成像時變倍編碼器和聚焦編碼器輸出的變倍值和聚焦值，設變倍值為A、聚焦值為B；

3).獲取當前成像系統的視場角，根據成像系統本身所固有的視場角與變倍值之間的對應關系，獲取變倍值為A時所對應的當前成像系統的視場角???????????????????????????????????????????????；

4).獲取待調節成像系統的變倍值，根據成像系統所固有的視場角與變倍值的對應關系，獲取視場角為時所對應的待調節成像系統的變倍值，設變倍值為C；

5).獲取待調節成像系統的聚焦值，根據同一視場角條件下，可見光成像系統與紅外成像系統的聚焦值具有一致的對應關系，由當前成像系統的聚焦值B確定出待調節成像系統的聚焦值，設聚焦值為D；

6).視場同步化，根據步驟4)中獲取的變倍值C和步驟5)中獲取的聚焦值D，控制電路通過變倍電機驅使變倍鏡組運動至變倍值為C的位置處，通過聚焦電機驅使聚焦鏡組運動至聚焦值為D的位置處；以實現紅外成像系統和可見光成像系統的視場同步，無需手動變倍、聚焦調節即可實現紅外成像系統與可見光成像系統的視場同步，保證成像清晰。

7.根據權利要求6所述的基于步進電機的雙光譜觀測儀視場同步控制系統的同步方法，其特征在于，步驟5)中所述的可見光成像系統與紅外成像系統聚焦值的一致對應關系通過以下步驟進行建立：

5-1).觀察一致場景，調節可見光成像系統和紅外成像系統，使其觀察同一場景，此時可見光成像系統與紅外成像系統的視場角相等；

5-2).等分聚焦行程，設紅外成像系統的聚焦行程為Xmm，以紅外成像系統為基準，根據聚焦鏡組的整個行程距離Xmm，以2mm為單位，將整個聚焦行程進行均分為Y份；?Y=X/2；當X不能被X整除時，舍去余數；

5-3).選取紅外成像聚焦點，在紅外成像系統的聚焦行程內，每隔2mm選取一個點，通過聚焦編碼器的輸出記錄下此時紅外成像系統的聚焦值，并在紅外成像畫面中選取能夠聚焦清楚的物體作為標識物；

5-4).獲取可見光成像聚焦點，將雙光譜觀測儀切換至可見光成像，在可見光畫面中對步驟5-3)中同一標識物進行觀察，并同時進行聚焦調節，直至標識物聚焦清楚，通過聚焦編碼器記下此時可見光成像系統的聚焦值；并將步驟5-3)中紅外成像系統的聚焦值與步驟5-4)中的可見光成像系統的聚焦值作為一組對應值進行存儲；

5-5).獲取Y份對應值，重復執行步驟5-3)和步驟5-4)直至紅外成像系統的整個聚焦行程均記錄完畢，可獲取Y組紅外成像系統與可見光成像系統聚焦值的對應數組；

5-6).聚焦值對應調節，在視場同步聚焦調節的過程中，只要知道一個成像系統的聚焦值，通過查找對應數組中的聚焦值，即可獲取另一個成像系統的聚焦值，實現視場同步的同時，保證成像清晰。