[發明專利]一種多維度信息探測裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 201911424485.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111158061A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 杜衛超;潘德彬;王晨晟;余徽;曾憲江
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一七研究所
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01S17/89
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 謝洋

本發明涉及一種多維度信息探測裝置及其測量方法，該探測裝置包括：云臺、分孔徑紅外偏振成像系統和激光三維成像系統；分孔徑紅外偏振成像系統和激光三維成像系統光軸共軸且設置于云臺上；通過云臺控制分孔徑紅外偏振成像系統旋轉，使分孔徑紅外偏振成像系統獲取大視場實時偏振圖像與紅外圖像，根據紅外與偏振融合圖像確定目標區域，通過云臺使目標區域處于分孔徑偏振成像系統的視場中心；激光三維成像系統測量目標區域，獲取目標的距離圖像和強度圖像。結構簡單、實時穩定，可根據用戶需要提供獨立紅外偏振圖像、紅外強度圖像、距離圖像和激光回波強度圖像，探測維度多、信息獲取能力強，可滿足無人平臺不同環境下目標多維信息快速獲取的需求。

技術領域

本發明涉及紅外探測與成像技術領域，具體涉及一種多維度信息探測裝置及測量方法。

背景技術

通過圖像認知目標與環境是人類認知客觀世界的直觀形式。光電探測技術作為目標信息獲取的手段之一，具有圖像分辨率高、抗干擾能力強、信息直觀等天然優勢。自然界中物體會自身發射和反射各個譜段的能量，在紅外波段，光電探測系統可響應波長范圍為1um～12um的電磁波，因此紅外成像能夠有效探測到“熱的目標”，如人體、車輛等目標。紅外成像系統能夠晝夜工作，圖像分辨率較高等特點，可滿足不同平臺的應用需求，被廣泛應用于軍事偵查、環境監測等。

隨著系統應用領域的延伸，背景環境復雜、目標信號較弱等環境原因對光電探測系統提供了更高的要求。一方面，在不同背景環境下，目標與背景紅外的對比度可能較低，僅通過對紅外圖像可能無法準確識別目標；另一方面，在復雜背景下可能存在諸如樹木、灌木遮蔽目標等情況，通過紅外圖像僅能獲取前端遮蔽樹木、灌木等區域信息，難以獲取后端被遮蔽目標信息。

目前來看，為解決復雜環境下目標探測與識別的問題，光譜成像、偏振成像、激光三維成像等探測技術被引入到光電系統中，在傳統強度圖像基礎上擴展了系統探測維度，增加目標探測、識別準確度。對于紅外光譜成像技術，可在測量中通過目標與背景區域光譜特征的不同，提高目標的識別概率。但在紅外波段，不同種類物質間光譜曲線特征不直觀，需要進一步采用分類算法進行光譜特征提取與處理，數據冗余量較大，且缺乏實時性。對于紅外偏振成像技術，通過諸如分孔徑、分焦平等技術體制，可以實現偏振信息的實時獲取，提高人造目標與自然背景過渡，但會丟失目標表面細節。對于激光三維成像技術，通過激光光束發射與接收獲取目標距離與強度信息，并結合激光光束掃描實現目標三維點云數據獲取，但大視場成像實時性不足、圖像分辨率較差。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種多維度信息探測裝置及測量方法，解決復雜環境下目標探測與識別的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種多維度信息探測裝置，包括：云臺1、分孔徑紅外偏振成像系統2和激光三維成像系統3；

所述分孔徑紅外偏振成像系統2和所述激光三維成像系統3光軸共軸且設置于所述云臺1上；

通過所述云臺1控制所述分孔徑紅外偏振成像系統2旋轉，使所述分孔徑紅外偏振成像系統2獲取大視場實時紅外圖像與偏振圖像，根據所述偏振圖像確定目標區域，通過所述云臺2使所述目標區域處于所述分孔徑偏振成像系統1的視場中心；

所述激光三維成像系統3測量所述目標區域，獲取目標的距離圖像和激光回波強度圖像。

一種基于上述的多維度信息探測裝置的測量方法，包括：

步驟1，所述云臺以設定轉速與角度連續旋轉，通過所述分孔徑偏振成像系統獲取大視場實時紅外與偏振圖像；

步驟2，從所述紅外與偏振信息融合圖像中找到目標區域，旋轉所述云臺至所述目標區域對應的角度，使所述目標區域處于所述分孔徑偏振成像系統的視場中心；

步驟3，通過所述激光三維成像系統進行M×N個點的光束掃描，收集所述目標的回波光子信號；