一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统的制作方法

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统。

背景技术：

可见光/红外成像系统，可用于获取目标和背景的可见光/红外光学信息。可直接用于侦察，还可通过图像处理为导航或自动驾驶系统提供目标指示信息，因此被广泛应用于军事和民用领域。

在军事领域，光学侦察成像系统可获取战场实时信息，评估战场环境，制订作战方案；光学制导系统可以为精确制导武器提供高精度目标指示信息。二者按载体类型均可分为单兵、陆基、机载、舰载和星载。在民用领域，光学成像系统分为光学摄像和照相系统，二者没有本质区别，仅在探测器拍摄控制方面稍有不同，主要用于侦察成像、安防监控、资源探测等。

造成光学成像系统目标识别概率和识别距离下降的主要因素有以下两个方面：一方面，光学系统的机械扫描运动和其载体的运动，将导致目标图像模糊，目标与背景的信噪比下降。另一方面，雾霾、侧逆光等复杂气象条件，影响系统对战场环境光学信息的获取能力，造成目标与背景信噪比下降。

本系统针对以上两个问题，采用基于像方扫描原理及积分稳像技术的光机系统硬件等新技术，以及透雾霾的图像增强算法和电路，从而大幅提高目标识别概率和距离，并实现与载体共形和边扫边跟成像，减轻体积重量。

技术实现要素：

本发明克服光学系统的机械扫描运动，雾霾、侧逆光等复杂气象条件造成的目标图像模糊、目标与背景信噪比下降的问题，提供一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统。

本发明采用的技术方案是：

一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统，其特征在于系统采用像方扫描原理及积分稳像技术的光学成像结构，并配有图像增强技术，系统由光机扫描子系统（1）和探测处理子系统（2）两大部分组成；

所述的图像增强技术包括光学杜比成像技术、基于多次曝光的高动态成像技术以及图像优化技术；

所述的光机扫描子系统采用的像方扫描原理及积分稳像技术的光学成像结构，光机扫描执行组件带动探测处理子系统扫描A、B两个位置；

所述的探测处理子系统包括CMOS探测器和相应的图像增强电路，其中图像增强由SOC电路完成；

一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统，其特征在于系统可针对不同需求的实施方案，分为可见光成像系统、红外成像系统、可见光加红外成像系统三个方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.光机系统径向尺寸更小，整体质量更轻，可以更好的实现与载体共形的光学设计；

2. 光学系统口径利用率更高，可实现大视场高像质成像；

3. 可实现“边扫边跟”，具有防止目标丢失的优点；

4.采用图像增强技术，可实现成像质量更高。

（四）附图说明

图1为系统组成原理示意图；

图2为扫描位置侧视图；

图3为像方扫描原理示意图；

图4为未采用图像增强技术采集的图像；

图5为使用图像增强技术后采集的图像。

（五）具体实施说明

本发明克服光学系统的机械扫描运动，雾霾、侧逆光等复杂气象条件造成的目标图像模糊、目标与背景信噪比下降的问题，公开一种基于像方扫描及积分稳像的图像增强光学系统，属于光学成像技术领域。

如图1所示，系统由光机扫描子系统（1）和探测处理子系统（2）两大部分组成。光机扫描子系统采用像方扫描原理及积分稳像技术的光学成像结构，扫描方式由位置A到位置B。本系统针对不同需求的实施方案，可分为可见光成像系统、红外成像系统、可见光加红外成像系统四个方案。

如图2所示，位置A、B为光机扫描执行组件带动探测处理子系统的两个扫描位置。其中探测处理子系统配有图像增强技术，包括CMOS探测器和相应的图像增强电路，其中图像增强由SOC电路完成。

图3为像方扫描原理示意图，该原理把光学系统划分为前后两组光学镜组，前组为大视场成像镜组，其与载体或稳定平台固定，实现大视场、高像质的目标和背景成像；后组为扫描镜组，扫描前组的成像面，用较低像元的探测器实现高分辨率成像。

探测处理子系统配有图像增强技术，包括光学杜比成像技术、基于多次曝光的高动态成像技术以及图像优化技术。光学杜比成像技术将CCD成像传感器输出信号中的直流分量进行一定程度的抑制，再对有效的反应图像纹理细节的交流信号进行放大。首先在光信号处理环节通过调整通光量改变CCD传感器的响应工作范围，来实现增加景物目标的信号幅度，为后级电信号处理环节中通过改变增益图像对比度创造条件，然后在电信号处理环节中通过减除信号中的大直流分量，对得到的交流信号按照A/D转换的量程进行放大，最终实现提高目标成像对比度的目的。通过采用多次曝光技术，获取到不同曝光条件下的多幅图像数据，可以有效降低后级信息处理的难度，更便于实现传感器成像动态范围的扩展。图像优化技术用于对图像的光照成分进行评估，然后将光照成分从原图中直接去除或加以调整，从而得到一张不受环境光照影响的增强图像。图4为未采用图像增强技术采集的图像，图5为使用图像增强技术后采集的图像，通过两幅图对比可以明显看到采用图像增强技术处理过的图像细节更清晰，所获取的信息更多。