基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光成像系统以及控制电路，红外成像系统和可见光成像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，特征在于：变倍电机和聚焦电机上分别设置变倍编码器和聚焦编码器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变倍、聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可见光成像系统的视场同步。本实用新型的双光谱观测仪视场同步控制系统，只要人工调节一个光谱的镜头位置，即可自动实现另一光谱视场的自动同步，方便高效，精确可靠。能有效提高设备的工作效率，实现双光谱观测仪的智能监控。
【专利说明】基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，更具体的说，尤其涉及一种根据两成像系统的变倍值和聚焦值具有一致对应关系来进行同步调节的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统。
【背景技术】
[0002]随着监控行业的发展，不同环境下，不同的光谱成像呈现出各自的优势。在昼间观测时，可见光成像具备像素高、色彩全、分辨能力强等优势；在夜间观测时，红外成像具备探测距离远，隐蔽性强，可穿透烟雾、雨雪等恶劣环境等特点。单一的光谱成像监控系统，已经满足不了越来越复杂的应用环境要求。双光谱观测仪可以实现双光谱同时成像，将可见光成像与红外成像的优势集成为一体，可实现24小时昼夜监控。已经出现带预置位设置和调用功能的变焦红外热像仪及方法(专利申请号为201210531032.5)，配合载重云台，可实现对不同场景、不同目标的巡航监控，无需人工调节，即可实现对不同监控目标的清晰成像，方便高效。目前的双光谱成像系统中，在观测场景或目标变化时，需要对不同光谱的镜头分别进行控制，才能达到相同的视场，工作效率低，调节时间长，视场同步效果不够准确。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统。
[0004]本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光成像系统以及用于变倍、聚焦和采集成像数据的控制电路，所述红外成像系统和可见光成像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，红外成像聚焦镜组的后端设置有红外成像探测器组件，可见光聚焦镜组的后端设置有可见光摄像机；其特别之处在于:变倍电机和聚焦电机上分别设置有对其转动步数进行检测的变倍编码器和聚焦编码器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变倍、聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可见光成像系统的视场同步。
[0005]可见光用于昼间成像，可获取目标清晰的可见光图像；红外成像系统用于夜间或低光照条件下的成像，可获取目标的红外热图。控制电路具有采集、运算和控制作用。通过变倍电机对变倍镜组的驱使，可实现可见光和红外成像系统的变倍作用，通过聚焦电机对聚焦镜组的驱使，可实现可见光和红外成像系统的聚焦作用。红外成像探测器组件和可见光摄像机用于将接收到的图像光信号转化为模拟电信号，输出至控制电路中。
[0006]在双光谱观测仪处于红外图像(或可见光图像)采集状态且画面聚焦清晰时，通过获取红外成像系统(或可见光成像系统)的变倍、聚焦数值，来调节可见光成像系统(或红外成像系统)的变倍、聚焦值，使可见光图像系统与红外成像系统的视场相匹配，在可见光成像和红外成像切换时，无需再变倍和聚焦，即可获取清晰的可见光图像和红外图像。
[0007]本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，在红外成像系统和可见光成像系统的视场同步过程中，控制电路首先获取当前成像系统的变倍值、聚焦值，并根据变倍值确定出当前成像系统的视场角，由视场角确定出待调节成像系统的变倍值；控制电路由当前成像系统的聚焦值确定出待调节成像系统的聚焦值，根据求出的变倍值、聚焦值对待调节成像系统进行调节，实现红外成像系统和可见光成像系统视场的同步，，同时保证红外成像系统与可见光成像系统的成像清晰度相一致。
[0008]本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述控制电路由主控制器和EEPROM存储器组成，可见光摄像机和红外热成像探测器的模拟视频信号输出端与主控制器的输入端相连接；变倍电机和聚焦电机的控制端与主控制器的输出端相连接，变倍编码器和聚焦编码器的输出端与主控制器的输入端相连接。
[0009]本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述主控制器通过RS485总线和PAL制模拟视频信号线连接有上位机；上位机用于接收和存储图像和视频数据，并通过主控制器控制可见光成像系统和红外成像系统进行变倍和聚焦。
[0010]本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，所述变倍电机和聚焦电机均采用步进电机。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，控制电路通过变倍电机、聚焦电机分别对变倍镜组、聚焦镜组的驱使，可实现可见光成像系统和红外成像系统的变倍和聚焦；通过对变倍编码器和聚焦编码器输出脉冲个数计数，即可实现对变倍、聚焦位置信息的检测，以确定变倍和聚焦镜组的位置。本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，通过采集一个成像系统画面聚焦清晰时的变倍值、聚焦值，根据红外成像系统与可见光成像系统之间的对应关系，获取另一个成像系统在该场景下也可清晰成像的变倍值、聚焦值，驱使另一个成像系统进行变倍、聚焦，使得两个成像系统视场同步。在同一场景下，无需进行变倍、聚焦动作，即可实现红外成像系统与可见光成像系统的快速切换时，方便了使用。
[0012]在对多个场景目标巡航监控时，只要人工调节一个光谱的镜头位置，自动实现另一光谱视场的自动同步，方便高效，精确可靠。结构简单耐用、布局清晰合理，能有效提高设备工作效率，实现双光谱观测仪的智能监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的原理图；
[0014]图2为本实用新型中控制电路及其与外围电路的连接电路图。
[0015]图中:I红外成像变倍镜组，2红外成像聚焦镜组，3红外成像探测器组件，4红外成像变倍电机，5红外成像变倍编码器，6红外成像聚焦电机，7红外成像聚焦编码器，8可见光变倍镜组，9可见光聚焦镜组，10可见光摄像机，11可见光变倍电机，12可见光成像变倍编码器，13可见光聚焦电机，14可见光成像聚焦编码器，15控制电路。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017]如图1所示，给出了实用新型的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统的原理图，其由红外成像系统、可见光成像系统和控制电路15组成，红外成像系统由红外成像变倍镜组1、红外成像聚焦镜组2、红外成像探测器组件3、红外成像变倍电机4和红外成像聚焦电机6组成，红外成像变倍电机4、红外成像聚焦电机6分别驱使红外成像变倍镜组I和红外成像聚焦镜组2进行变倍、聚焦，以获取清晰的红外图像。红外成像探测器3用于将图像的红外光信号转化为电信号，并输入至控制电路15中。红外成像变倍电机4和红外成像聚焦电机6上分别设置有对其转动角度进行测量的红外成像变倍编码器5和红外成像聚焦编码器7，对变倍、聚焦电机转动角度的测量，以确定红外成像系统的变倍值和聚焦值。
[0018]所示的可见光成像系统由可见光变倍镜组8、可见光聚焦镜组9、可见光摄像机10组成、可见光变倍电机11和可见光聚焦电机13组成，可见光变倍电机11和可见光聚焦电机13分别驱使可见光变倍镜组8和可见光聚焦镜组9进行变倍和聚焦。可见光摄像机10由CCD图像传感器组成，用于将图像的可见光信号转化为电信号，并输入至控制电路15中，实现对可见光图像和视频信息的采集。可见光变倍电机11和可见光聚焦电机13上分别设置有可见光成像变倍编码器12和可见光成像聚焦编码器14，以分别对可见光变倍电机11和可见光聚焦电机13的转动角度进行测量，获取可见光成像系统的变倍值、聚焦值。虽然红外成像系统和可见光成像系统的变倍电机和聚焦电机均采用步进电机，但步进电机可能会发生失步，通过变倍编码器可获得电机的实际转动步数，故通过统计脉冲个数即可获知步进电机的转动步数。在编码器输出脉冲数与步进电机转动的步数相等的情况下，可通过统计脉冲个数即可获知步进电机的转动步数。
[0019]如图2所示，给出了本实用新型中控制电路及其与外围电路的连接电路图，所示的控制电路15由主控制器和EEPROM存储器组成，主控制器通过PAL制式模拟视频信号线和RS485总线与上位机相连接，以将视频数据上传至上位机以及接收上位机的控制信息。可见光摄像机10和红外热成像探测器3均与主控制器相连接，以便将采集的模拟视频信号输入至主控制器。可见光成像系统和红外成像系统的变倍电机和聚焦电机均与主控制器的输出端相连接，以实现对成像系统的变倍、聚焦控制。可见光成像系统和红外成像系统的变倍编码器和聚焦编码器均与主控制器的输入端相连接，以实现对变倍值和聚焦值的检测。
[0020]在视场同步的过程中:人工聚焦画面清晰后，主控制器通过变倍编码器和聚焦编码器，获取当前成像系统下的变倍值和聚焦值，依据红外成像系统和可见光成像系统的视场角与变倍值具有一致对应关系，获取当前成像系统的视场角。根据获取的视场角，确定出待调节成像系统的变倍值。根据同一视场角条件下，可见光成像系统与红外成像系统的聚焦值具有一致的对应关系，由当前成像系统的聚焦值确定出待调节成像系统的聚焦值。最后，由求出的待调节成像系统的变倍值和聚焦值，对待调焦成像系统进行变倍、聚焦，即可实现红外成像系统和可见光成像系统视场的同步，无需进行变倍、聚焦动作，即可实现红外成像系统与可见光成像系统的视场同步，同时保证红外成像系统与可见光成像系统的成像清晰度相一致。
【权利要求】
1.一种基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，包括红外成像系统、可见光成像系统以及用于变倍、聚焦和采集成像数据的控制电路，所述红外成像系统和可见光成像系统均由变倍镜组、聚焦镜组、变倍电机和聚焦电机组成，红外成像聚焦镜组(2)的后端设置有红外成像探测器组件(3)，可见光聚焦镜组(9)的后端设置有可见光摄像机(10);其特征在于:变倍电机和聚焦电机上分别设置有对其转动步数进行检测的变倍编码器和聚焦编码器；控制电路通过变倍编码器和聚焦编码器获取红外成像系统和可见光成像系统的变倍、聚焦信息，并通过变倍电机、聚焦电机驱使其进行变倍和聚焦，使得红外成像系统和可见光成像系统的视场同步。
2.根据权利要求1所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在于:在红外成像系统和可见光成像系统的视场同步过程中，控制电路首先获取当前成像系统的变倍值、聚焦值，并根据变倍值确定出当前成像系统的视场角，由视场角确定出待调节成像系统的变倍值；控制电路由当前成像系统的聚焦值确定出待调节成像系统的聚焦值，根据求出的变倍值、聚焦值对待调节成像系统进行调节，实现红外成像系统和可见光成像系统视场的同步，同时保证红外成像系统与可见光成像系统的成像清晰度相一致。
3.根据权利要求1所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在于:所述控制电路(15)由主控制器和EEPROM存储器组成，可见光摄像机(10)和红外热成像探测器(3)的模拟视频信号输出端与主控制器的输入端相连接；变倍电机和聚焦电机的控制端与主控制器的输出端相连接，变倍编码器和聚焦编码器的输出端与主控制器的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在于:所述主控制器通过RS485总线和PAL制模拟视频信号线连接有上位机；上位机用于接收和存储图像和视频数据，并通过主控制器控制可见光成像系统和红外成像系统进行变倍和聚焦。
5.根据权利要求1或2所述的基于步进电机的双光谱观测仪视场同步控制系统，其特征在于:所述变倍电机和聚焦电机均采用步进电机。
【文档编号】G02B7/04GK204228274SQ201420751332
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】丁鉴彬, 刘维栋, 刘涛, 刘国兴 申请人:山东神戎电子股份有限公司