一种基于热成像相机的非视域成像装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113109787A(43)申请公布日2021.07.13(21)申请号202110405070.5(22)申请日2021.04.15(71)申请人东南大学地址211102江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人张宇宁何津辉(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人孙建朋(51)Int.Cl.G01S7/481(2006.01)G01S17/06(2006.01)G01S17/08(2006.01)G01S17/894(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于热成像相机的非视域成像装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种基于热成像相机的非视域成像装置及其方法，将被遮挡的目标物体是做光源，使用热成像相机捕捉目标物辐射出的，经由中介面漫反射之后的远红外光，间接获取视域外目标物体的信息。结合中介面的双向折射率分布函数以及斯特藩‑玻尔兹曼定律实现对目标物体位置的准确估计。该装置引入了由脉冲激光器、光电探测器及透镜系统组成的辅助成像系统，在复杂场景中辅助进行非视域场景深度以及目标物位置的估计，显著扩大了装置的适用性。CN113109787ACN113109787A权利要求书1/2页1.一种基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，包括热成像相机(5)、辅助定位系统(2)、计算单元(1)；所述热成像相机(5)用于捕捉目标物(4)经中介面(3)反射来的红外光；所述辅助定位系统(2)是在使用热成像相机(5)进行测量前对目标物(4)的位置进行估计，提升测量准确度；所述辅助定位系统(2)包括脉冲激光器(7)，光电探测器(10)，第一光学系统(8)和第二光学系统(9)；所述脉冲激光器(7)用于发出近红外激光脉冲；所述光电探测器(10)，用于捕捉经中介面(3)及目标物(4)反射回来的激光脉冲，将其转换为电信号，传递给计算单元处理；所述第一光学系统(8)和第二光学系统(9)用于对激光脉冲进行准直、扩束并调整光路；所述计算单元(1)是用于处理数据的微处理器，将热成像相机(5)及光电探测器(10)返回的电信号进行分析处理，计算得到所需成像信息。2.根据权利要求1所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述热成像相机(5)前置有一个带通滤波器，用于过滤射向热成像相机(5)的红外光，使远红外波段的光进入所述热成像相机(5)。3.根据权利要求2所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，捕捉的所述远红外波段为1.5～400μm。4.根据权利要求3所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述脉冲激光器(7)采用激光二极管，由脉冲调制电路调制后发出高频，具有相同上升时间、下降时间以及持续时间的近红外光脉冲。5.根据权利要求4所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述辅助定位系统(2)的发射端设有第一光学系统(8)，所述辅助定位系统(2)的接收端设有第二光学系统(9)；所述发射端的第一光学系统(8)包括：扩束镜，用于对所述激光脉冲进行扩束；准直镜，用于将扩束后的激光脉冲准直；反射镜，用于改变所述激光脉冲的光路。所述接收端的第二光学系统(9)包括：汇聚透镜，用于将非视域场景反射回来的激光脉冲进行汇聚；准直镜，用于将汇聚后的激光脉冲准直；反射镜，用于调整光路，使激光脉冲射向光电探测器(10)。6.根据权利要求5所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述发射端的准直镜在测量中通过变换角度，使激光脉冲以不同角度入射中介面，获取不同的数据。7.根据权利要求6所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述光电探测器(10)前端安装窄带通滤波器，用于过滤环境光噪声，仅使脉冲激光器(7)发出的对应波段的近红外光进入光电探测器(10)中。8.根据权利要求7所述的基于热成像相机的非视域成像装置，其特征在于，所述脉冲激2CN113109787A权利要求书2/2页光器(7)与所述光电探测器(10)均与控制单元(6)连接，所述控制单元(6)用于控制脉冲激光器(7)发出经调制的近红外激光脉冲，与此同时控制光电探测器(10)中的电子快门的开闭。9.根据权利要求1‑8任一项所述的基于热成像相机的非视域成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：使用辅助定位系统(2)照射中介面(3)，调整反射镜方向改变激光脉冲射向中介面(3)的角度；步骤二：利用辅助定位系统(2)返回的激光脉冲的飞行时间数据，由计算单元(1)处理得到目标物的位置；步骤三：根据辅助定位系统(2)的定位结果确定热成像相机(5)的合适照射角度，使用热成像相机(5)捕捉目标物(4)辐射的远红外光；步骤四：基于热成像相机(5)的测量数据，结合中