一种双视场热像仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双视场热像仪，更具体的说，尤其涉及一种采用调焦评价函数和优化的登山搜索算法进行聚焦判断的双视场热像仪。
【背景技术】
[0002]在低空红外预警系统中，需要红外热像仪的光学系统能够在多种模式下工作，以完成系统对目标的搜索，瞄准和跟踪的功能。定焦系统难以满足要求，连续变焦系统是最佳的选择，但在设计上的难度较大，而双视场红外光学系统是实现上述要求的一种简便实用的途径。双视场热像仪在大视场模式下可用于观察大的场景区域，搜索疑似目标;在小视场模式下，可用于仔细观察或放大目标，对目标进行识别，跟踪与瞄准，完成定焦系统不可能完成的任务。
[0003]我们发现，现有双视场热像仪在调试和使用过程中，使用焦距定位一段时间后，齿轮由于长时间的磨损，齿轮间的间隙会增大而引起焦距定位的误差，从而导致焦距定位不准，图像不清晰的问题。传统的手动调焦依靠人的目测和手调，耗时长，可重复性小，调整精度受人主观影响较大，不利于实现大视场与小视场切换之后的自动聚焦。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种双视场热像仪。
[0005]本实用新型的双视场热像仪，包括热成像镜头、红外探测器、信号处理与控制电路以及伺服电机控制系统，热成像镜头将外界辐射的红外光汇聚于红外探测器的光敏面上，红外探测器将接收的光信号转化为电信号，并输入至信号处理与控制电路中；信号处理与控制电路通过对采集的红外图像的处理，发送控制信号至伺服电机控制系统，伺服电机控制系统执行大视场与小视场切换和聚焦动作；其特征在于:所述信号处理与控制电路由FPGA控制器电路、图像处理电路和电源电路组成，图像处理电路对红外探测器输出的模拟视频信号进行放大和A/D转换处理，电源电路为热像仪的工作提供稳定的电压；
[0006]所述伺服电机控制系统由焦距定位控制器、伺服电机、电机驱动电路和对伺服电机的转动角度进行测量的编码器组成，焦距定位控制器根据编码器的反馈值，控制伺服电机完成大视场与小视场的切换和聚焦功能。
[0007]本实用新型的双视场热像仪，所述FPGA控制器电路连接有通讯电路和按键控制电路，通讯电路包括RS232通讯模块、RS485通讯模块和RS422通讯模块;所述焦距定位控制器与电机驱动电路之间设置有缓冲电路，以保证伺服电机的平稳运行，伺服电机的输出经减速箱驱使热成像镜头的大视场与小视场切换和聚焦动作。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型的双视场热像仪，通过设置由图像处理电路、FPGA控制器电路组成的信号处理与控制电路，图像处理电路将红外探测器输出的模拟信号进行放大和A/D转换后，输入至FPGA控制器电路中，以实现红外图像的处理;通过设置由焦距定位控制器、伺服电机和编码器组成的伺服电机控制系统，焦距定位控制器通过伺服电机驱使热成像镜头进行调焦，通过编码器的输出信号获取编码器的位置信息，以实现聚焦。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的双视场热像仪的原理图；
[0010]图2为本实用新型中信号处理与控制电路、伺服电机控制系统的原理图；
[0011]图中:I热成像镜头，2红外探测器，3信号处理与控制电路，4伺服电机控制系统，5FPGA控制器电路，6图像处理电路，7电源电路，8焦距定位控制器，9电机驱动电路，10伺服电机，11编码器，12通讯电路，13按键控制电路，14缓冲电路，15减速箱。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0013]如图1所示，给出了本实用新型的双视场热像仪的原理图，其由热成像镜头1、红外探测器2、信号处理与控制电路3和伺服电机控制系统4组成，热成像镜头I中设置有光学系统，并可在伺服电机控制系统4的控制下进行视场切换和聚焦，红外探测器2设置于热成像镜头I的后端，其可采用红外焦平面探测器。外界辐射的红外光透过热成像镜头I中光学系统的聚焦，汇聚到红外探测器2的光敏面上。
[0014]红外探测器2将光信号转换成与入射光成正比的电荷包，并经过读出电路转换成一组在时间上按序输出的视频信号，该信号经过模拟电路处理，A/D转换后，再输入至后端的信号处理与控制电路3中，以完成相应的处理。
[0015]如图2所示，给出了本实用新型中信号处理与控制电路、伺服电机控制系统的原理图，所示的信号处理与控制电路3由图像处理电路6、FPGA控制器电路5、电源电路7、按键控制电路13和通讯电路12组成，图像处理电路6主要是将红外探测器2输出的模拟视频进行放大，一路作为视频的输出，另一路再经过模拟/数字转换为数字视频信号，数字信号输入至FPGA控制器电路中，通过对数字图像的处理，实现自动聚焦。
[0016]电源电路7将外部输入的电源供电转化为系统各个模块需要的电压值，外部供电电源的电压是+12V，电源电路将其转化为+5V、+3.3V、+1.8V、+1.2V的直流电压。为了保证设备的安全性，电源电路中还可加入防电源反接电路，以提高了系统的可靠性。为了提供了丰富的对外接口，通讯电路12由RS232通讯模块、RS485通讯模块以及RS422通讯模块组成，用户可以根据需要，选择不同的通讯方式。按键控制电路即可通过RS232、RS485或RS422接口与FPGA控制器电路5相连接，也可采用直接与FPGA控制器电路5相连接的形式来实现。
[0017]所示的伺服电机控制系统4由聚焦定位控制器8、电机驱动电路9、伺服电机10、编码器11、缓冲电路14和减速箱15组成，所示的聚焦定位控制器8由微控制器组成，其具有采集、运算和输出功能，电机驱动电路9用于直接驱使伺服电机10的运行，聚焦定位控制器8输出的电机控制信号经缓冲电路14的处理后输入至电机驱动电路9中，以保证伺服电机10的平稳运行。编码器11设置于伺服电机10的输出端，用于将伺服电机10的位置信号反馈至焦距定位控制器8中；伺服电机10的输出经减速箱15的减速后驱使热成像镜头I变焦运动。
【主权项】
1.一种双视场热像仪，包括热成像镜头(I)、红外探测器(2)、信号处理与控制电路(3)以及伺服电机控制系统(4)，热成像镜头将外界辐射的红外光汇聚于红外探测器的光敏面上，红外探测器将接收的光信号转化为电信号，并输入至信号处理与控制电路中；信号处理与控制电路通过对采集的红外图像的处理，发送控制信号至伺服电机控制系统，伺服电机控制系统执行大视场与小视场切换和聚焦动作;其特征在于:所述信号处理与控制电路由FPGA控制器电路(5)、图像处理电路(6)和电源电路(7)组成，图像处理电路对红外探测器输出的模拟视频信号进行放大和A/D转换处理，电源电路为热像仪的工作提供稳定的电压； 所述伺服电机控制系统由焦距定位控制器(8)、伺服电机(10)、电机驱动电路(9)和对伺服电机的转动角度进行测量的编码器(11)组成，焦距定位控制器根据编码器的反馈值，控制伺服电机完成大视场与小视场的切换和聚焦功能。2.根据权利要求1所述的双视场热像仪，其特征在于:所述FPGA控制器电路(5)连接有通讯电路(12)和按键控制电路(13)，通讯电路包括1^232通讯模块、1?485通讯模块和1?422通讯模块;所述焦距定位控制器(8)与电机驱动电路(9)之间设置有缓冲电路(14)，以保证伺服电机(10)的平稳运行，伺服电机的输出经减速箱(15)驱使热成像镜头的大视场与小视场切换和聚焦动作。
【专利摘要】本实用新型的双视场热像仪，包括热成像镜头、红外探测器、信号处理与控制电路以及伺服电机控制系统，信号处理与控制电路由FPGA控制器电路、图像处理电路和电源电路组成；所述伺服电机控制系统由焦距定位控制器、伺服电机、电机驱动电路和编码器组成，完成大视场与小视场的切换和聚焦功能。本实用新型的双视场热像仪，通过设置由焦距定位控制器、伺服电机和编码器组成的伺服电机控制系统，焦距定位控制器通过伺服电机驱使热成像镜头进行调焦，通过编码器的输出信号获取编码器的位置信息，以实现聚焦。
【IPC分类】H04N5/232, H04N5/33
【公开号】CN205212948
【申请号】CN201521092020
【发明人】高倩, 丁鉴彬, 牛慧卓, 张帆
【申请人】山东神戎电子股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月25日