一种阵列热成像仪的制作方法

本发明涉及热成像设备领域，尤其是一种阵列热成像仪。

背景技术：

由于可以根据物品的热量生成图像，热成像仪广泛应用于军事、民用等各个领域内，尤其是在近年来，随着无人机技术的不断进步，由于无人机航测具有速度快、范围广、精度高的优点，热成像仪在无人机航测的应用也日益增多，特别是在军事、防火、搜救、工业探测等领域内。目前，热成像仪多直接采购现有的成品，由于制造成本和技术原因的限制，现有的热成像仪的成像传感器的面阵尺寸过小，导致所获取的影像范围狭小，像场范围较窄，无法应对范围较大的待测区域，例如，在无人机航测时，无法在一个测点内获得较大的像场范围，因而需要连续布置多个测点，不仅拍摄、拼合图像较为繁琐，并且，由于热量的不稳定性，使得热成像具有一定的时效性，导致难以合成较大范围的成像影像，极大的限制了热成像技术在航测中的应用。

为了解决热成像仪像场较小的问题，现有技术从多个技术角度进行了尝试，专利文件cn201420772847.7通过采用广角镜，以增加整个热成像仪的视角，但是采用广角镜，不仅成像不清晰，还使得整个画面易变形，会极大的影响成像质量，进而影响图像的使用；目前，也有部分无人机在航测时，采用在航测时携带多个相机(非夜视)，各相机的镜头分列在不同的角度处，以获得较大的像场范围，采用该种方法，由于倾斜设置的相机视角倾斜，使得获得的图像为斜视图像，各镜头内所获得图像的角度均具有较大的差异，在后续处理时较为困难，尤其是不易辨别图像上点的位置信息。

显然，现有的热成像装置已经无法有效满足人们的需求。

技术实现要素：

本发明提供了一种阵列热成像仪，它结构巧妙，设计合理，既能够获得较大像场范围的图像，还可以保证图像的精度和准确度，便于后续处理图像。显然，本发明能够有效满足人们的需求。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种阵列热成像仪，包括一热成像仪本体，在热成像仪本体的一侧设有n个镜头，n为大于1的自然数，各镜头的光轴均相互平行，在各镜头位置处的热成像仪本体上分别设有一成像传感器；其中，所述镜头的像场直径大于成像传感器对角线的长度，将各镜头与其对应的成像传感器相对固定，将各镜头重合后，各成像传感器在镜头内阵列排布，所述镜头与成像传感器如此设置，以使得相邻成像传感器之间抵接或部分重合。

进一步的，所述阵列为线性阵列，共设有三个镜头，分别为位于中间位置的第一镜头、位于左侧的第二镜头、位于右侧的第三镜头，第一镜头对应的成像传感器相较于其光轴居中设置，第二镜头对应的成像传感器相较于其光轴靠左设置，第三镜头对应的成像传感器相较于其光轴靠右设置。

进一步的，所述热成像仪本体包括分别与各成像传感器对应的n个存储单元和n个控制单元。

进一步的，所述镜头的像场直径大于或等于三个成像传感器并排放置时对角线的长度；将各镜头与其对应的成像传感器相对固定，在各镜头重合后，两相邻成像传感器重合区域的的宽度大于或等于十分之一的成像传感器的宽度。

进一步的，所述镜头与热成像仪本体之间可拆卸连接。

进一步的，所述可拆卸连接选自螺纹连接、螺栓连接、卡接连接或其任意组合。

进一步的，所述镜头对应位置处滑动设有一安装板，所述安装板的滑动方向与所述线性阵列的长度方向一致，所述镜头的内端穿过所述安装板并深入热成像仪本体的内侧；其中，所述安装板与热成像仪本体之间通过锁紧件固连。

或者，所述阵列为方形阵列。

本发明的有益效果在于，它结构巧妙，设计合理，通过设置多个具有较大像场范围的镜头，通过各图像传感器分别获取像场范围内不同区域的图像，既能够获得较大像场范围的图像，还可以保证图像的精度和准确度，便于后续处理图像，同时可有效的降低时效对成像的影响。显然，本发明能够有效满足人们的需求。

附图说明：

图1为本发明第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明第一实施方式的侧视内部结构示意图；

图3为各成像传感器之间相对位置关系图；

图4为各成像传感器所拍出的图像；

图5为各成像传感器所拍出的图像重叠后的图像；

图6为各成像传感器所拍出的图像拼接后的图像；

图7为本发明第二实施方式的结构示意图；

图8为本发明第二实施方式的侧视内部结构示意图；

图9为本发明第三实施方式的侧视结构示意图；

图10为本发明第三实施方式中取下部分镜头后的结构示意图；

图中，1、热成像仪本体；2、镜头；3、成像传感器；4、控制单元；5、存储单元；7、安装板；8、锁紧件；9、螺栓；10、弹性抵接块。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

本发明的实施方式如图1到10所示，在第一实施方式中，一种阵列热成像仪，包括一热成像仪本体1，在热成像仪本体1的一侧设有n个镜头2，n为大于1的整数，各镜头的光轴均相互平行，在各镜头2位置处的热成像仪本体1上分别设有一成像传感器3；其中，所述镜头2的像场直径大于成像传感器3对角线的长度，将各镜头2与其对应的成像传感器3相对固定，将各镜头2重合后，各成像传感器3在镜头2内阵列排布，所述镜头2与成像传感器3如此设置，以使得相邻成像传感器3之间抵接或部分重合。

本发明的热成像仪在使用时，由于镜头2的像场直径大于传感器对角线的长度，相较于现有的单一镜头2配合单一成像传感器3的热成像仪，本发明的镜头2能够获得较大像场，在将各镜头2与其对应的成像传感器3相对固定，将各镜头2重合后，各成像传感器3在镜头像场内阵列排布，从而可以通过多个成像传感器3相互配合，能够接受较大的像场内的图像，从而可以在后续处理时，将一个测点内的各成像传感器3所获得的图像进行拼接，从而可以在一个测点内获得较大像场的图像；

并且，在将各镜头2重合后，各成像传感器3在镜头2的像场内阵列排布，且相邻成像传感器3抵接或者有部分重合。由此可以在远距离拍摄时，各镜头内的像场图像基本一致，保证各成像传感器3所获得的图像之间距离为零或距离极小，便于后续处理；在相邻成像传感器3有部分重合时，能够使得所获得的图像有部分重合，能够防止出现图像分离、漏拍等作业事故；

另外，由于本发明的各镜头2的光轴均平行设置，由此可以在将本发明应用在无人机航测时，镜头2可以均呈竖直或大致竖直的状态，使得获得的图像呈正投影图像，便于后续处理，能够有效保证航测的精度；且其图像变形小，便于确定图像上物体的位置；

值得一提的是，由于热成像仪所获得的图像具有一定的实效性，现有的多测点、后拼接式的成像方法，在由某一测点前往下一测点这一时间段内，待拍摄区域内热量分布极有可能会发生变化，因此会给后续的图像拼接、图像分析、图像定位带来诸多困难。采用本发明可在一测点位置处，获得较大的像场内的图像，多个成像传感器3所获得的图像均为同时拍摄，在一定程度上极大的消除了实效对成像的影响。

应当注意的是，在本发明中镜头的像场直径至少大于一个成像传感器的对角线的长度，从而使得设置多个成像传感器时，相较于现有的单一镜头、单一成像传感器的设置方式，可以比一个成像传感器额外接收较多的图像。在一些实施例中，像场的外部轮廓可以大于或等于各成像传感器相抵接、阵列排布时的整体轮廓，由此可以充分利用各成像传感器，在一些实施例中，在各成像传感器在同一镜头内阵列排布时，各成像传感器具有一定的重合区域，此时，可依据实际拍摄需求确定重合区域的大小，相应的，镜头的像场轮廓可刚好大于各成像传感器在同一镜头阵列排布的轮廓。例如，在设置了两个镜头时，镜头的像场直径可大于或等于并排放置的两个成像传感器的对角线长度，也可以略大于一个成像传感器对角线的长度，此时，两个成像传感器在同一镜头内阵列排布时，具有一定的重合区域，当然，此处应用的镜头的像场直径大于成像传感器专用的单一镜头的像场直径，从而可获得相对较大的图像。

需要说明的是，在本实施方式中，成像传感器采用非制冷微测辐射热计焦平面阵列，在实际使用时，也可采用其他的成像传感器。

具体的说，在本实施方式中，所述阵列为线性阵列，共设有三个镜头2，分别为位于中间位置的第一镜头2、位于左侧的第二镜头2、位于右侧的第三镜头2。具体的如图所示，在第一镜头2处，第一镜头2对应的成像传感器3位于第一镜头2的光轴处，第二镜头2对应的成像传感器3位于第二镜头2光轴的左侧，该成像传感器3的边界与第二镜头2的光轴之间的距离，小于成像传感器3一半的宽度；第三镜头2对应的成像传感器3位于第三镜头2光轴的右侧，该成像传感器3的边界与第三镜头2的光轴之间的距离，小于成像传感器3一半的宽度。

进一步的具体的说，在本实施方式中，为了保证各成像传感器3在成像时成像的稳定性、存储的稳定性，热成像仪本体1包括n个分别与各成像传感器3对应的控制单元4和n个分别与各成像传感器3对应的存储单元5。各成像传感器3分别与对应的控制单元4电性连接，各控制单元4分别与一存储单元5电性连接，由此可以使得各成像传感器3分开存储、分开控制，便于控制各成像传感器成像，还有效防止数据丢失，还可有利于各部件的散热性。在对一些待测区域较小的区域进行拍摄时，还可有选择的关闭部分控制单元4和存储单元，以降低电量损耗。

具体的说，热成像仪本体1的的存储单元和控制单元分离设置于不同的壳体内，具体可为现有的热成像仪主机样式，通过外部的固定框架将各壳体连成一体，且镜头2通过与固定框架相连呈阵列分布，或者各壳体之间相连。在另一些实施例中，热成像仪本体1的控制单元4和存储单元5可设置于同一壳体内。

当然在一些实施例中，为了提高整个装置的集成度，也可将存储单元5和控制单元4集成。或者，所述热成像仪本体1包括一个控制单元4和n个分别与各成像传感器3对应的存储单元5，各成像传感器3分别与控制单元4电性连接，控制单元4分别与一存储单元5电性连接，由此可以使得各成像传感器3分开存储、统一控制，便于控制各成像传感器成像，还有效防止数据丢失，还可有利于各部件的散热性。

具体的说，线性阵列排布设有三个镜头2为了充分利用成像传感器3，所述镜头2的像场直径大于或等于三个成像传感器3并排放置时对角线的长度，在本实施方式中具体为，镜头2的像场直径大于三个成像传感器3并排放置时对角线的长度，三个成像传感器3全部位于镜头的像场范围内；在镜头2重合后，两相邻成像传感器3重合区域的的宽度大于或等于十分之一的成像传感器3的宽度，在本实施方式中，该重合宽度为十分之一。各镜头2及成像传感器3的排布如图1所示，在将各镜头2重合后，各成像传感器3的排布方式如图3所示，最终所获得的图像4如图所示，各图像重叠后如图5所示，经拼接处理后的图像如图6所示。由图中可以毫无疑义的得出，本发明所获得的各图像的拍摄角度一致，各图像拼接后所获得的图像具有较大的像场范围。

在一些优选的实施例中，所述镜头2与热成像仪本体1之间可拆卸连接。由此可以根据待拍摄区域的范围，能够灵活的调整航测时所需携带镜头2的数量，可调节整个热成像仪的整机重量。

具体的，所述可拆卸连接选自螺纹连接、螺栓连接、卡接连接或其任意组合。在本实施方式中，采用螺纹连接的形式。

在第二实施方式中，作为对上述实施例的进一步优化，如图7和图8所示，所述镜头2对应位置处滑动设有一安装板7，所述安装板7的滑动方向与所述线性阵列的长度方向一致，所述镜头2的内端穿过所述安装板7并深入热成像仪本体1的内侧；其中，所述安装板7与热成像仪本体1之间通过锁紧件8固连。在本实施方式中，热成像仪本体1上设有供镜头2活动的空间，安装板在移动过程中始终可以保持封闭该空间，从而可以保证成像传感器3处于稳定的工作环境内。由此可以，调整各镜头2与对应的成像传感器3之间的相对位置、各镜头2之间的相对位置，能够调整各成像传感器3所获得图像的重叠区域，进而调整整个装置所获得图像的像场范围，可根据实际拍摄需求进行调整，例如，待航测区域相对较小，且航测区域内热量分布不规律时，可调整各镜头2，使得各成像传感器3之间重叠区域增大，整个装置的像场相对变小，从而可以既能够满足像场范围的需求，还可通过重叠区域提高整个装置的拍摄精度，便于后续处理图像。

安装板7与热成像仪本体1之间滑动连接的形式如下，在安装板7朝向热成像仪本体1的一侧上，位于镜头2的两侧分别设有一t型滑轨，在热成像仪本体1上相对设有t型滑槽，锁紧件8包括与安装板7螺纹旋合的螺栓9，螺栓9朝向热成像仪本体1的一侧活动设有一弹性抵接块10。为了保证安装板7与热成像仪本体1之间的密闭性，安装板7与热成像仪本体1之间设有弹性层，在弹性抵接块10处的安装板7上设有容纳弹性抵接块10的凹腔，在需要锁紧安装板7与热成像仪本体1之间的相对位置时，仅需向内侧旋紧螺栓9，将弹性抵接块10与热成像仪本体1之间抵紧即可。

在第三实施方式中，如图9所示，所述阵列为方形阵列，共设有四个镜头2，各镜头呈矩阵排布，各镜头内对应的成像传感器也呈矩阵排布。各镜头2分别位于以成像传感器中心位置为中心的正方形的四角处。在实际使用时，也可根据航测需求确定成像传感器3的阵列方式，例如，为了提高镜头2像场的利用率，可采用圆周阵列的方式。若将镜头2设置为可拆卸连接，还可根据设计需求，如图10所示，将部分镜头2取下，可变换为获得线性阵列图像的的热成像仪。

此外，在上述实施方式中，各镜头均阵列排布设置，在实际使用时，镜头的排布可依据实际需求排布，例如，为了使得结构紧凑，降低镜头像场之间偏差对成像的影响，可将镜头设置为圆周阵列，将各镜头传感器与其对应的成像传感器相对固定，将各镜头重合后，各成像传感器在镜头内呈线性阵列排布方式、或方形阵列排布方式。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。