一种双波段成像探测装置及方法与流程

本发明涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种双波段成像探测装置及方法。

背景技术：

双波段成像探测装置是能够实现两个光谱波段成像探测的装置，通过两个波段图像的差分，可以提取出包含某种光谱特征的目标物质的空间分布信息。传统的双波段成像探测装置采用两套成像系统，需要两个焦平面探测器。每个焦平面探测器前有一个窄带滤光片，分别透过第一波段和第二波段。工作时通过同步触发信号触发采集焦平面探测器的图像，然后通过两个波段图像的差分，提取处目标物质的空间分布信息。由于使用了两套成像系统，整个双波段成像探测装置的尺寸、重量以及成本都比较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双波段成像探测装置及方法，具有体积小、重量轻、成本低和图像处理简单的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双波段成像探测装置，包括：双峰滤波片、二向色镜、反射镜、成像系统和焦平面探测器，入射光经过所述双峰滤波片后，射向所述二向色镜，经所述二向色镜反射的光记为第一波段，经所述二向色镜透射的光记为第二波段，所述第一波段经过所述成像系统后，进入所述焦平面探测器，所述第二波段经过所述反射镜的反射后，再次射入所述二向色镜，经所述二向色镜透射后，经过所述成像系统，进入所述焦平面探测器。

可选的，所述双波段成像探测装置还包括扩束系统，所述扩束系统设置在所述入射光与所述二向色镜之间的光路中。

可选的，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，经所述二向色镜透射的所述第二波段依次经过所述第一反射镜和第二反射镜的反射后再次射入所述二向色镜。

可选的，经所述二向色镜反射的所述第一波段和经所述反射镜的反射后再次射入所述二向色镜的第二波段在所述二向色镜处相交。

可选的，所述第一波段射在所述焦平面探测器的第一探测区域，所述第二波段射在所述焦平面探测器的第二探测区域。

可选的，所述第一探测区域探测到的图像与所述第二探测区域探测到的图像成镜像关系。

可选的，所述成像系统的数量为一套。

可选的，所述焦平面探测器的数量为一个。

本发明还提供了一种双波段成像探测方法，所述方法应用于本发明提供的双波段成像探测装置，所述方法包括：

根据第一波段和第二波段在焦平面探测器上的入射位置，将焦平面探测器采集到的图像进行分割，提取第一波段的图像和第二波段的图像；

对第一波段的图像或第二波段的图像做镜像处理；

对镜像处理后的两幅图像进行图像匹配处理；

将第一波段的图像和第二波段的图像相减，得到双波段探测图像。

可选的，所述方法还包括：对双波段探测图像进行图像增强处理。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的双波段成像探测装置及方法，使用双峰滤光片消除其他波段的光，仅透过第一波段和第二波段的光，场景发出的包含第一波段的光被二向色镜反射，而后经过成像系统进入焦平面探测器，场景发出的包含第二波段的光被光学元件透射，而后经过两次反射，再经过二向色镜后经过成像系统进入焦平面探测器，只使用了一套成像系统，尺寸、重量以及成本仅是原来的一半，大大地提高了装置的实用性。而且，第二波段的图像与第一波段的图像成镜像关系，镜像第二波段的图像减去第一波段的图像，即可得到双波段探测结果，由于使用了镜像方式，两幅图像对应位置处像差一致，因此，不需要复杂的图像拉伸和匹配，简化了图像处理过程，提高了目标探测的速度。此外，本发明还设置了扩束系统，增大了装置的视场。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例双波段成像探测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例双峰滤光片透过率曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种双波段成像探测装置，具有体积小、重量轻、成本低和图像处理简单的特点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例双波段成像探测装置的结构示意图，如图1所示，本发明提供的双波段成像探测装置包括：双峰滤波片2、二向色镜3、反射镜4、成像系统5和焦平面探测器6，入射光经过双峰滤波片2后，射向二向色镜3，经二向色镜3反射的光记为第一波段，经二向色镜3透射的光记为第二波段，第一波段经过成像系统5后，进入焦平面探测器6，第二波段经过反射镜4的反射后，再次射入二向色镜3，经二向色镜3透射后，经过成像系统5，进入焦平面探测器6。

双波段成像探测装置还包括扩束系统1，扩束系统1设置在入射光与二向色镜3之间的光路中。

反射镜4包括第一反射镜和第二反射镜，经二向色镜3透射的第二波段依次经过第一反射镜和第二反射镜的反射后再次射入二向色镜3。

经二向色镜3反射的第一波段和经反射镜4的反射后再次射入二向色镜3的第二波段在二向色镜3处相交。第一波段射在焦平面探测器6的第一探测区域，第二波段射在焦平面探测器6的第二探测区域。第一探测区域探测到的图像与第二探测区域探测到的图像成镜像关系。

成像系统5的数量为一套，焦平面探测器6的数量为一个。

本发明提供的双波段成像探测装置中的双峰滤光片是指一个滤光片上可以同时透过两个波段，如图2所示，双峰滤光片是通过优化膜系实现的，其制作工艺与窄带滤光片一样，但不需要进行拼接，降低了制作难度，同时，降低了安装要求。更进一步，本发明通过将第一波段和第二波段的光线在二向色镜处相交，以及在二向色镜前加装扩束系统，达到增大视场的目的。

本发明还提供了一种双波段成像探测方法，应用于本发明的双波段成像探测装置，处理器根据第一波段和第二波段在焦平面探测器上的入射位置，将焦平面探测器采集到的图像进行分割，提取第一波段的图像和第二波段的图像；对第一波段的图像或第二波段的图像做镜像处理；对镜像处理后的两幅图像进行图像匹配处理；将第一波段的图像和第二波段的图像相减，得到双波段探测图像；对双波段探测图像进行图像增强处理。

本发明提供的双波段成像探测装置及方法，使用双峰滤光片消除其他波段的光，仅透过第一波段和第二波段的光，场景发出的包含第一波段的光被二向色镜反射，而后经过成像系统进入焦平面探测器，场景发出的包含第二波段的光被光学元件透射，而后经过两次反射，再经过二向色镜后经过成像系统进入焦平面探测器，只使用了一套成像系统，尺寸、重量以及成本仅是原来的一半，大大地提高了装置的实用性。而且，第二波段的图像与第一波段的图像成镜像关系，镜像第二波段的图像减去第一波段的图像，即可得到双波段探测结果，由于使用了镜像方式，两幅图像对应位置处像差一致，因此，不需要复杂的图像拉伸和匹配，简化了图像处理过程，提高了目标探测的速度。此外，本发明还设置了扩束系统，增大了装置的视场。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。