[發明專利]一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統及方法

有效

• 申請號: 201610030111.6
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105424644B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 沈志學;胡奇琪;劉海濤;儲松南;黃立賢;駱永全;張大勇;王海峰;曾建成;喬冉
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577;G01N21/359
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

1.一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于包括：

多個激光二極管及其驅動電源：用于產生特定波長的激光；

可見光-近紅外紅外攝像機：用于對危險品所在的區域進行二次成像；

成像控制器：用于分時控制多個激光二極管出光，在激光二極管出光的同時觸發近紅外面成像相機成像；每個激光二極管的中心波長均不同；

近紅外面成像相機成像：接收到成像控制器的觸發信號后開始曝光并完成場景圖像采集，并將場景圖像傳輸給圖像采集與處理終端；

圖像采集與處理終端：接收并存儲來自近紅外面成像相機的圖像，并控制可見光-近紅外攝像機對準危險品所在的區域進行二次成像；所述圖像采集與處理終端中存儲有典型物質的原始光譜特征；

電源系統：為可見光-近紅外紅外攝像機、成像控制器、近紅外面成像相機成像提供電源；

多個激光二極管產生特定波長的激光，圖像采集與處理終端對在不同波長激光照射下的序列圖像進行采集、儲存和處理，根據圖像灰度反演處場景中的目標在不同激光波長下的反射率，得到不同的波長-灰度光譜采樣點，參考預置的目標反射光譜特征庫確定檢測目標的種類；

所述激光二極管的數量為三個，三個激光二極管的中心波長分別為λ1、λ2和λ3，當近紅外激光照明成像系統對目標場景成像時，依次獲得的單色圖像序列其某個像素的灰度分別為g1、g2和g3，這樣獲得了三個光譜采樣點，光譜采樣點的波長-灰度數值分別為(λ1，g1)、(λ2，g2)和(λ3，g3)，由三個光譜采樣點描繪的曲線基本反映了目標原始光譜的主要特征，對特定的物質成分來說，其光譜是獨特的，根據這種獨特的光譜特征，可以實現物質成分的有效識別，對場景中的物質成分進行快速分類。

2.根據權利要求1所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于：所述多個激光二極管及其驅動電源中，其驅動電源的驅動頻率為1Hz～100Hz，驅動電流大于等于450mA，驅動電壓1V～6V自適應，驅動上升沿時間小于等于10μs，驅動下降沿時間小于等于10μs。

3.根據權利要求2所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于：所述的多個激光二極管及其驅動電源包括三個不同波長的激光二極管，每個激光二極管匹配一個對應的驅動電源。

4.根據權利要求3所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于：所述三個激光二極管的中心波長在900nm～1700nm。

5.根據權利要求1所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于：所述的成像控制器輸出的觸發信號為TTL電平，觸發延時在0～40ms范圍內。

6.根據權利要求1所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統，其特征在于：所述近紅外面成像相機的工作波段為900nm～1700nm，成像幀頻在20Hz～200Hz之間。

7.一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像方法，其特征在于采用權利要求1中的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像系統進行成像，所述方法包括以下步驟：

(a)成像控制器分時控制多個激光二極管出光，在激光二極管出光的同時觸發近紅外面成像相機成像；

(b)近紅外面成像相機成像接收到成像控制器的觸發信號后開始曝光并完成場景圖像采集，并將場景圖像傳輸給圖像采集與處理終端；

(c)圖像采集與處理終端接收并存儲來自近紅外面成像相機的圖像，并控制可見光-近紅外攝像機對準危險品所在的區域進行二次成像，并判斷出是否屬于危險品。

8.根據權利要求7所述的一種用于安全檢查的近紅外激光照明成像方法，其特征在于所述步驟(c)中危險品的識別是按照以下步驟進行的：

(c1)當對目標場景成像時，依次獲得的單色圖像序列其某個像素的灰度、以及對應的波長值，獲得了光譜采樣點；

(c2)根據多個光譜采樣點繪制出反應目標原始光譜特征的特征曲線；

(c3)將步驟(c2)獲得特征曲線與預先存儲的典型物質的原始光譜特征曲線進行對比，當與其中的任意一種典型物質的原始光譜特征曲線相似度大于或等于設定的閥值，則是該對應的典型物質，判斷出被監控點物質是否屬于危險物品。