專利名稱：手持熱磁成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熱成像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種手持熱磁成像儀。
技術(shù)背景目前現(xiàn)有的熱成像儀的探測焦平面處理的原始數(shù)字圖像經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，由于存在混疊現(xiàn)象難免產(chǎn)生模糊、邊緣銳化差、鋸齒形凸顯。圖像銳化的主要目的在于補償圖像輪廓、突出圖像的邊緣信息以使圖像顯得更為清晰，從而符合人類的視覺惰性觀察習(xí)慣。圖像銳化的實質(zhì)是增強原圖像的高頻分量。常規(guī)的銳化算法以此為依據(jù)，對整幅圖像進行高頻增強。這就產(chǎn)生了一個問題由于退化圖像的高頻分量既包含有效信息，又含有隨機噪聲，整體銳化的做法在增強原始信息的同時也放大了高頻噪聲，表現(xiàn)為圖像經(jīng)過銳化后出現(xiàn)明顯的毛刺噪聲。整體銳化之所以導(dǎo)致噪聲放大，原因在于將所有像素高頻分量不加區(qū)分地視為圖像的輪廓和邊緣，而忽略了其中也包含了噪聲。目前現(xiàn)有的熱成像儀的探測器感應(yīng)出的熱電信號中有一部份的熱磁紅外交變小信號更無法進行放大識別提取，這部份的熱磁紅外交變信號都是判斷目標與背景介質(zhì)的細節(jié)，微弱信號通過鍺、硒玻璃物鏡輻射到VOX氧化釩焦平面陣列探測器上的，這些微弱小信號中存在著一定的低頻、中頻、高頻熱磁紅外交變信號，尤其是小于17um以下的物標，這種信號若能拾取、進行有效放大與整形便可在惡劣環(huán)境狀態(tài)下提高空間分辨率與溫域背景補差效果，提高探測器的透霧、透塵能力，一般可提高15 20%的效果。紅外探測器是紅外成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，但紅外圖像的非均勻性直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量。因此解決非均勻性校正成了頭等重要的問題。盡管世界范圍內(nèi)的FPA非均勻性校正問題的研究工作、技術(shù)途徑多種多樣，但目前在商業(yè)上有推廣價值的和軍事上能夠?qū)嵱玫倪€是兩點法或擴展兩點法和其它非線性校正方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正法、時域高通濾波器法。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有手持熱成像儀整體銳化噪聲大，圖像經(jīng)過銳化后出現(xiàn)明顯的毛刺噪聲等問題，提供了一種運用同極性相位背景補差技術(shù)，對熱信號與磁信號的進行疊加，增強了空間分辨率以及對目標像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動增益控制的自適應(yīng)能力的手持熱成像儀。本實用新型為實現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案ー種手持熱磁成像儀，包括外殼與機芯，所述外殼包括主機、后蓋、手柄，所述機芯包括紅外熱敏感應(yīng)探測器、用于固定紅外熱敏探測器的固定板，其特征在于所述機芯還包括熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。進ー步的說，所述固定板將紅外熱敏感應(yīng)探測器和主機固定連接。進ー步的說，所述熱磁模塊固定在固定板上。[0010]進ー步的說，所述手柄內(nèi)設(shè)置有為整個系統(tǒng)提供電源的電池。進ー步的說，還包括與熱磁模塊連接的IXD液晶顯示器。進ー步的說，所述磁信號增強模塊對紅外熱敏探測器輸出的信號進行飽和度的抽樣、對比，識別出接收到的熱磁信號強弱，當(dāng)紅外熱敏探測器探測到物標與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號過強吋，由磁信號增強模塊輸出一個門檻箝位控制電壓，由正負反饋電路分別同時抑制探測器焦平面內(nèi)部的陣列光伏ニ極管的前端感應(yīng)電壓。進ー步的說，所述磁信號增強模塊將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，進行同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)處理以達到降噪效果，隨后再將降噪處理后的信號進行LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻、中頻、低頻，再將這些磁信號進行反相放大、鑒相處理，并與紅外熱敏探測器輸出的信號進行同極性視頻信號二次疊加、整形放大。進ー步的說，所述邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出磁信號增強模塊輸出的圖像梯度信息，進而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度ニ值化信息為依據(jù)，對原始圖像進行兩種高頻分量增強，最后通過邊緣銳化算法增強圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號。進ー步的說，所述運算放大器將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號進行相位判別運算，同極性信號進行放大，最終輸出增強后的視頻信號。本實用新型具有以下有益效果一、本實用新型運用同極性相位背景補差技木，進行熱信號與磁信號的疊加，增強了空間分辨率以及對目標像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動增益控制的自適應(yīng)能力，可用于全天時全天候偵察，有效提高偵察部(分)隊的偵察作戰(zhàn)能力。ニ、本實用新型通過熱磁信號增強模塊還原出微弱的視頻分量中的熱磁交變信號，提高探測器的空間與溫差背景的分辨率。在極限范圍內(nèi)提高了探測器在惡劣環(huán)境中的寬動態(tài)透霧、透塵功能，使發(fā)現(xiàn)目標辨認距離得到了提高。三、本實用新型邊緣銳化控制模塊使用邊緣檢測算法檢出圖像的所有邊緣信息，所在的相位與極性信息進而設(shè)定閾值判決哪些是真正的邊緣，哪些應(yīng)被視為噪聲信息，最后對認定為邊緣的像素進行微積分卷積碼冗余度差錯控制銳化，從而認定為邊緣的像素則保持原狀達到邊緣清淅處理。該算法形成的電路模塊有很強的增強圖像邊緣和輪廓的能力，同時不會對圖像產(chǎn)生噪聲失真。四、本實用新型非均勻性增益控技術(shù)的使用避免了因外界復(fù)雜環(huán)境因素的非均勻信號過強造成燒壞焦平面陣列探測器、有效克服了環(huán)境因素造成焦平面探測器出現(xiàn)死像元(盲元)，提高了焦平面探測器的壽命，有效避免了強光、強磁環(huán)境下對探測器的損傷。

圖I為本實用新型整體裝配圖；圖2為本實用新型主組件裝配圖；圖3為本實用新型熱磁成像模塊組成方框圖；圖4為本實用新型電池組件裝配圖。圖中主機-1、IXD液晶顯不器-2、手柄-3、紅外熱敏感應(yīng)探測器-4、固定板-5、熱磁模塊-6、后蓋_7、視頻接頭-8、電源指示燈-9、電源開關(guān)-10、充電ロ-11、電池-12、電池右蓋_13、電池左蓋-14。
具體實施方式熱磁成像儀在原有的紅外熱成像技術(shù)基礎(chǔ)上，運用同極性相位背景補差技木，進行熱信號與磁信號的疊加，增強了空間分辨率以及對目標像元的邊緣銳化、非均勻校正、自動增益控制的自適應(yīng)能力，可用于全天時全天候偵察，有效提高偵察部(分)隊的偵察作戰(zhàn)能力。ー種手持熱磁成像儀，包括外殼與機芯，所述外殼包括主機、后蓋、手柄，所述機芯包括紅外熱敏感應(yīng)探測器、用于固定紅外熱敏探測器的固定板，其特征在于所述機芯還包括熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。如圖2所示，將紅外熱敏感應(yīng)探測器深入主機殼體并固定，用固定板壓住紅外熱敏感應(yīng)探測器，用M3*4的螺釘將固定板和主機連接。將熱磁模塊用M3*4的螺釘固定在固定板上。將后蓋與主機完全合攏后，用M3*4的螺釘固定。將視頻接ロ用M3*4的螺釘固定在后蓋上。將電源指示燈連接于后蓋上。將充電ロ用M3*4的螺釘固定在后蓋上。將電源開關(guān)用M3*4的螺釘固定在后蓋上。進ー步的說，所述手柄內(nèi)設(shè)置有為整個系統(tǒng)提供電源的電池。如圖4所示，手柄有電池右蓋和左蓋合攏組成，將電池置入電池右蓋內(nèi)，電池左蓋與電池右蓋完全合攏后，用M3*4的螺釘將其固定。進ー步的說，還包括與熱磁模塊連接的IXD液晶顯示器。將IXD顯示器控制板用M3*4的螺釘固定在顯示器后蓋內(nèi)。將IXD顯示器與顯示器前蓋固定在一起,將顯示器前蓋用M3*4的螺釘固定在顯示器后蓋上。將組合好的IXD顯示器穿入IXD顯示器轉(zhuǎn)軸，用螺絲IXD顯示器上固定塊和IXD顯示器轉(zhuǎn)軸固定在一起，用螺絲IXD顯示器下固定塊和IXD顯示器轉(zhuǎn)軸固定在一起。本實用新型其工作原理步驟為(I)被判斷的物標與空氣介質(zhì)背景補差的熱紅外輻射信號與熱磁交變信號，通過鍺、硒玻璃物鏡輻射到紅外熱敏探測器，紅外熱敏探測器將感應(yīng)到的熱紅外輻射信號和熱磁信號進行轉(zhuǎn)換，形成模擬信號；( 2 )前述信號進入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)磁信號增強模塊將步驟(2)中輸出的數(shù)字信號，通過同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)進行降噪處理；(4)將前述經(jīng)過降噪處理后的信號通過LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻(波長12 14. 5um)、中頻(波長9. 5 12um)、低頻(波長7. 2 9. 5um)磁信號，再將這些磁信號進行反相放大、鑒相處理，并與步驟(2)輸出的信號進行同極性視頻信號二次疊カロ、整形放大，輸出增強后的視頻信號；(5)前述信號進入邊緣銳化控制模塊，先使用邊緣檢測算法檢出圖像的所有邊緣信息，最后對認定為邊緣的像素進行微積分卷積碼冗余度差錯控制銳化處理，輸出銳化后的視頻信號；[0037](6 )前述信號進入D/A轉(zhuǎn)換器進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；(7)運算放大器將模擬信號進行相位判別運算，同極性信號進行放大，最終輸出增強后的視頻信號。進ー步的說，所述磁信號增強模塊對步驟(2)輸出的信號進行飽和度的抽樣、對比，識別出接收到的熱磁信號強弱，當(dāng)紅外熱敏探測器探測到物標與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號過強吋，由磁信號增強模塊輸出一個門檻箝位控制電壓，由正負反饋電路分別同時抑制探測器焦平面內(nèi)部的陣列光伏ニ極管的前端感應(yīng)電壓。這樣由電子快門自動增益方式控制使停頓時間降到15毫秒(m/s)內(nèi)，滿足視覺惰性達到視覺連續(xù)要求(> 25幀/秒)。這種處理方式既避免了因外界復(fù)雜環(huán)境因素的非均勻信號過強造成燒壞焦平面陣列探測器的情況，同時保證了視頻的連續(xù)性。進ー步的說，所述步驟(5)邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出圖像梯度信息，進而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度ニ值化信息為依據(jù)，對原始圖像進行兩種高頻分量增強，最后通過邊緣銳化算法增強圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號。一種熱磁成像裝置，包括紅外熱敏探測器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器，其特征在于，還包括磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊，所述紅外熱敏探測器、A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器順序連接。進ー步的說，所述磁信號增強模塊對紅外熱敏探測器輸出的信號進行飽和度的抽樣、對比，識別出接收到的熱磁信號強弱，當(dāng)紅外熱敏探測器探測到物標與空氣介質(zhì)中的熱敏感應(yīng)信號過強吋，由磁信號增強模塊輸出一個門檻箝位控制電壓，由正負反饋電路分別同時抑制探測器焦平面內(nèi)部的陣列光伏ニ極管的前端感應(yīng)電壓。進ー步的說，所述磁信號增強模塊將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，進行同極性相位疊加、拉普拉斯濾波變換、中值濾波加權(quán)處理以達到降噪效果，隨后再將降噪處理后的信號進行LC耦合振蕩調(diào)制以獲取熱紅外視頻中的高頻、中頻、低頻，再將這些磁信號進行反相放大、鑒相處理，并與紅外熱敏探測器輸出的信號進行同極性視頻信號二次疊加、整形放大。 進ー步的說，所述邊緣銳化控制模塊先用導(dǎo)數(shù)方法檢出磁信號增強模塊輸出的圖像梯度信息，進而設(shè)定門限，將幅值最大的一部分梯度位置視為圖像的邊緣和輪廓，再以梯度ニ值化信息為依據(jù)，對原始圖像進行兩種高頻分量增強，最后通過邊緣銳化算法增強圖像邊緣和輪廓，輸出最終的圖像信號。邊緣銳化處理在拉普拉斯算子方式的基礎(chǔ)上，采用了梯度微積分等效面積同極性相位的像元疊加，同時采用了中值加權(quán)濾波電路。有效克服了在邊緣銳化的同吋，降低了噪聲系數(shù)與邊緣鋸齒波的凸顯。邊緣檢測圖像銳化算法模塊原理圖像銳化是ー種補償輪廓、突出邊緣信息以使圖像更為清晰的處理方法。銳化的目標實質(zhì)增強原始圖像的高頻成分。常規(guī)的銳化算法對整幅圖像進行高頻增強，結(jié)果呈現(xiàn)明顯噪聲。為此，在對銳化原理進行深入研究處理的基礎(chǔ)上，采用邊緣檢測算法檢出邊緣高頻信息，然后根據(jù)檢出的邊緣對圖像進行高頻增強的方法，有效地解決了圖像銳化后的噪聲問題，從而提高圖像清晰度。為此本電路是一種基于邊緣檢測的圖像銳化方法，在實現(xiàn)銳化的同時，増加了ー個特殊有效方案避免了放大噪聲的問題。現(xiàn)有整體銳化(銳化算法方程)相對加強高頻成分的方法在空間域上較常用的時反銳化掩模法。該方法在計算機中實現(xiàn)起來很方便，其基本算法如下g (x, y)=f (x, y)+C[f (x，y)_l (x, y)](I)其中f (x，y)為原始圖像；I (X，y)是用人為方法模糊f (x, y)所得到的圖像；C是常數(shù)，用以控制圖像的銳化程度。式(I)中第二項的差值消除了原始圖像的大部分低頻成分，而較完整地保留了高頻部分。因此，在第一項上疊加此差值的C倍，將增強圖像的高頻分量，而低頻部分幾乎不受影響。在實現(xiàn)吋，I (X，y)可用簡單局部平均法計算，領(lǐng)域尺寸取3X3窗ロ，掩模為
權(quán)利要求1.一種手持熱磁成像儀，包括外殼與機芯，所述外殼包括主機、后蓋、手柄，所述機芯包括紅外熱敏感應(yīng)探測器、用于固定紅外熱敏探測器的固定板，其特征在于所述機芯還包括熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手持熱磁成像儀，其特征在于所述固定板將紅外熱敏感應(yīng)探測器和主機固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手持熱磁成像儀，其特征在于所述熱磁模塊固定在固定板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手持熱磁成像儀，其特征在于所述手柄內(nèi)設(shè)置有為整個系統(tǒng)提供電源的電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種手持熱磁成像儀，其特征在于還包括與熱磁模塊連接的LCD液晶顯不器。
專利摘要本實用新型涉及熱成像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種手持熱磁成像儀，該熱磁成像儀包括外殼與機芯，所述外殼包括主機、后蓋、手柄，所述機芯包括紅外熱敏感應(yīng)探測器、用于固定紅外熱敏探測器的固定板，所述機芯還包括熱磁模塊，所述熱磁模塊包括順序連接A/D轉(zhuǎn)換器、磁信號增強模塊、邊緣銳化控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器，所述紅外熱敏感應(yīng)探測器與A/D轉(zhuǎn)換器連接。本實用新型可用于全天時全天候偵察，有效提高偵察部隊的偵察作戰(zhàn)能力。
文檔編號G01J5/02GK202522325SQ20122015048
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者張蔚楠, 李東方, 李建友, 胡海, 陳昌志 申請人:四川省眾望科希盟科技有限公司