一种新型夜视仪及其夜视方法与流程

本发明涉及成像探测技术领域，特别是一种新型夜视仪及其夜视方法。

背景技术：

现有的微光成像技术的运用基本在大型设备上，在微光探测成像时,都需要与显示器对接，其设备体积较大，需要人工操作，便携能力差，不适合户外活动或不易于操作的领域。

目前微光成像技术也有应用到夜视仪上，现有的微光夜视仪是利用夜间目标反射的低亮度自然光，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦察、观察、瞄准、车辆驾驶和其它战场作业。

微光夜视仪是根据光电效应的物理学原理制作而成的，光子进入夜视仪后打在金属板上，产生光电子，这些电子又通过安放在光屏前的薄盘片，盘片上有数百万个微通道，电子进入微通道后实现电子倍增，成像。

这种微光夜视仪不能采集微光环境的彩色图像，同时在光线亮度极低的环境下，无法清晰成像，在无光环境下，更是完全无法使用。

专利申请号：201010161522.1公开了一种直视型微光立体成像夜视仪，该发明包括物镜光学系统、光电阴极、微通道板、具有180°扭像特性的荧光面板和目镜系统，物镜光学系统的前端设有记录变焦镜头阵列，形成双变焦透镜阵列组成的多视角成像系统结构，荧光面板置于重构变焦微透镜阵列的焦平面位置处，且在重构变焦透镜阵列的各对应透镜单元空间范围内，以实现微光立体图像深度可逆的校正。该发明主要利用传统的微光成像方法，利用光学信号转变成电信号，再由电信号转变成光信号，由多视角成像进行修正图像，该方法无法解决自然光极低的环境下成像的根本问题，只是从图像修正的角度出发，与本发明的超感光成像探测技术和近红外照明成像技术相差甚远。

技术实现要素：

基于此，针对上述问题，有必要提出一种新型夜视仪及其夜视方法，解决传统无法实现无光或光照强度低于0.005Lux的极微光环境成像的问题，解决传统无法实现彩色成像的问题，解决传统需要人工操作调整探测区域和变焦系统的问题，解决传统电子释放在荧光屏上人眼观测荧光屏不清晰的问题，解决传统无法实现人眼同时观测微光成像的视频画面和近区真实环境的问题。

本发明的技术方案是：一种新型夜视仪，其包括

具有穿戴作用，且能带动整个设备随着使用者头部的摆动而调节指向区域的头箍；

设于头箍上，具有采集微光环境下目标物体的形态和色彩的超感光成像探测模块；

用于提升微光成像能力的小F数成像镜片；

分离目标物体的形态和色彩，并将模拟信号转换为数字信号的视频读出模块；

接收视频读出模块传输的数字信号，并将数字信号滤波、增强处理后，转换为光学信号的图像处理模块；

接收图像处理模块传输的光学信号，并以半透光方式投影成像到人眼上的虚拟眼镜。

该发明采用星光级以上的高灵敏度超感光成像探测模块，具备对微光环境下的彩色探测能力，同时以人员不可见的近红外DL激光对无光环境的辅助照明，实现对无光环境的清晰成像，且避免了传统红外和激光照明容易引起敌方人员注意的弊端。

该发明将超感光成像探测模块与穿戴式设备有机结合起来，在探测过程中，可通过头箍安装在使用者头部，构成头戴式探头，能够随着头部的摆动，改变探测的位置。

优选地，所述超感光成像探测模块上设有用于无光环境辅助照明的近红外DL激光投射系统和用于调制激光输出功率的激光光阀。

优选地，所述超感光成像探测模块上还设有用于检测自然光照强度的光电传感器。

优选地，其还包括对设备各模块提供电能的移动电源。

优选地，所述移动电源上设有用于系挂在腰带上的挂扣。

一般来讲，移动电源的重量偏大，不适宜戴在头上，因此，将移动电源和探测设备分开，采用腰带系带移动电源，部署在腰间，其设计合理，使用方便。

优选地，所述小F数成像镜片的F数值范围为F<1，提升探测器的成像能力。

一种新型夜视仪的夜视方法，包括以下步骤：

a、光电传感器检测探测区域的自然光照强度；

b、超感光成像探测模块根据实时自然光照强度，自动调节光学变焦装置，采集探测区域下目标物体的形态和色彩；

c、视频读出模块分离出目标物体的形态和色彩，并将模拟信号转换为数字信号；

d、图像处理模块将接收视频读出模块的数字信号进行处理和增强后，转换为光学信号传递给虚拟眼镜；

e、虚拟眼镜通过半透光方式，将实时图像直接投影到使用者肉眼中。

该发明可实现对0.005Lux照度环境下的目标进行彩色成像，通过使用者的头部摆动指向关注的观测区域，并通过虚拟成像将探测视频直接投影到使用者眼中，在使用过程中无需人工操作，充分解放操作者的双手，利用超感光成像探测技术、近红外照明成像技术和虚拟成像技术，提升了微光夜视仪的性能。

优选地，无光环境时，开启近红外DL激光投射系统进行辅助照明，该近红外DL激光投射系统能避免被人眼观测以及被感应设备识别，增加了人员使用的可靠性，适用于抢险、救援、军事和野外出行等使用。

本发明的有益效果是：

（1）采用小F数成像镜片和超感光成像探测模块，可实现无光或光照强度低于0.005Lux的极微光环境成像；

（2）能实现物体的色彩捕捉，并转换增益后，实现微光环境的彩色成像；

（3）将成像模块与头箍结合，充分解放操作者的双手，使用便捷性提高；

（4）利用近红外DL激光系统实现对无光环境的辅助照明，可避免被感应设备发现；

（5）利用虚拟成像技术避免传统需要荧光屏显示成像画面的弊端；

（6）利用半透光的虚拟投影，使得使用者不仅可观测到成像后的虚拟画面，还可通过人眼直接观测近处真实环境。

附图说明

图1是本发明实施例所述基于微光成像的夜视仪结构示意图；

图2是本发明实施例所述基于微光成像夜视仪的夜视方法流程图；

图中，1-小F数成像镜头，2-超感光成像探测模块，3-视频读出模块，4-头箍，5-图像处理模块，6-虚拟眼镜，7-近红外DL激光投射系统。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明，以下示例性实施例中所描述的实施例方法并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的，本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1：

一种新型夜视仪，如图1所示，其包括

具有穿戴作用，且能带动整个设备随着使用者头部的摆动而调节指向区域的头箍4；

设于头箍4上，具有采集微光环境下目标物体的形态和色彩的超感光成像探测模块2；

用于提升微光成像能力的小F数成像镜片1；

分离目标物体的形态和色彩，并将模拟信号转换为数字信号的视频读出模块3；

接收视频读出模块3传输的数字信号，并将数字信号滤波、增强处理后，转换为光学信号的图像处理模块5；

接收图像处理模块5传输的光学信号，并以半透光方式投影成像到人眼上的虚拟眼镜6。

该发明采用星光级以上的高灵敏度超感光成像探测模块2，具备对微光环境下的彩色探测能力。

该发明将超感光成像探测模块2与穿戴式设备有机结合起来，在探测过程中，可通过头箍4安装在使用者头部，构成头戴式探头，能够随着头部的摆动，改变探测的位置。

实施例2：

一种新型夜视仪的夜视方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一、光电传感器检测探测区域的自然光照强度；

步骤二、超感光成像探测模块2根据实时自然光照强度，自动调节光学变焦装置，采集探测区域下目标物体的形态和色彩；

步骤三、视频读出模块3分离出目标物体的形态和色彩，并将模拟信号转换为数字信号；

步骤四、图像处理模块5将接收视频读出模块3的数字信号进行处理和增强后，转换为光学信号传递给虚拟眼镜6；

步骤五、虚拟眼镜6通过半透光方式，将实时图像直接投影到使用者肉眼中。

该发明可实现对0.005Lux照度环境下的目标进行彩色成像，通过使用者的头部摆动指向关注的观测区域，并通过虚拟成像将探测视频直接投影到使用者眼中，在使用过程中无需人工操作，充分解放操作者的双手。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，无光环境时，开启近红外DL激光投射系统7进行辅助照明，该近红外DL激光投射系统7能避免被人眼观测以及被感应设备识别，增加了人员使用的可靠性，适用于抢险、救援、军事和野外出行等使用。

实施例4：

本实施例与其他实施例的区别在于，所述小F数成像镜片1的F数值范围为F<1，成像镜片的F值是影响微光环境成像的关键，该设计可实现对0.005Lux照度环境下的目标进行彩色成像。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。