一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备及其使用方法与流程

本发明涉及可见光视景和红外光视景的交织，特别地是，一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备及其使用方法。

背景技术：

1、中国发明专利申请cn107797371a“具有夜视兼容功能的激光投影仪”（公告日期：2018年03月13日）包括：通过设置昼模式与夜模式荧光粉色轮并列布局，并辅以微调机构控制蓝色激光光束切换路径，实现昼/夜模式自动切换。在昼模式下，蓝光激发r、g、b、y荧光粉获得广色域。在夜模式下，使用不含红外成分的o/g/b或a/g/b荧光粉，避开630–940nm波段，确保夜视兼容性。上述技术方案的缺点在于：昼模式与夜模式是择一选择的关系，即可见光视景图像和红外光视景图像无法同时出现在投影屏幕上。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有夜视投影设备无法在同一时刻投影可见光视景图像和红外光视景图像，而提供一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备及其使用方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备，包括：双路视景输入单元、可见光并行处理单元、红外光并行处理单元、光学合光单元和投影镜头单元，所述双路视景输入单元被配置为：分别向所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元提供可见光视景信号和红外光视景信号；所述可见光并行处理单元被配置为：根据接收到的所述可见光视景信号向所述光学合光单元输出对应的可见光视景光束；所述红外光并行处理单元被配置为：根据接收到的所述红外光视景信号向所述光学合光单元输出对应的红外光视景光束；所述光学合光单元被配置为：将接收到的所述可见光视景光束和所述红外光视景光束空间复合为可见光红外光复合视景光束并且向所述投影镜头单元输出；所述投影镜头单元被配置为：将接收到的所述可见光红外光复合视景光束投向到投影屏幕；其中，所述可见光并行处理单元与所述红外光并行处理单元作同步协调处理。有益效果至少在于：同时投影可见光视景图像和红外光视景图像，适用于飞机夜间起降训练、车载驾驶夜视训练、夜间城市模拟作战等专业场景。进一步地，所述可见光并行处理单元具有可见光光源、可见光成像驱动芯片和可见光成像芯片；所述可见光光源被配置为：向所述可见光成像芯片输出可见光光源光束；所述可见光成像驱动芯片被配置为：根据接收到的所述可见光视景信号，向所述可见光成像芯片输出对应的可见光成像驱动信号；所述可见光成像芯片被配置为：根据接收到的所述可见光光源光束和所述可见光成像驱动信号，向所述光学合光单元输出所述可见光视景光束；所述红外光并行处理单元具有红外光光源、红外光成像驱动芯片和红外光成像芯片；所述红外光光源被配置为：向所述红外光成像芯片输出红外光光源光束；所述红外光成像驱动芯片被配置为：根据接收到的所述红外光视景信号，向所述红外光成像芯片输出对应的红外光成像驱动信号；所述红外光成像芯片被配置为：根据接收到的所述红外光光源光束和所述红外光成像驱动信号，向所述光学合光单元输出所述红外光视景光束。有益效果至少在于：提供所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元的具体实施方案。

3、作为夜视投影设备的优选方案，所述光学合光单元具有二向色镜或偏振合光器。有益效果至少在于：提供所述光学合光单元的具体实施方案。

4、作为夜视投影设备的优选方案，进一步包括：机械微调机构，所述机械微调机构被配置为：对所述可见光并行处理单元和/或所述红外光并行处理单元的位置进行调节，和/或，对所述光学合光单元的角度进行调节。有益效果至少在于：消除所述可见光并行处理单元、所述红外光并行处理单元和所述光学合光单元三者因硬件加工精度、装配误差、热膨胀差异等因素对所述可见光视景图像与所述红外光视景图像的相对位置的影响。

5、本发明的另一技术方案：一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备的使用方法，其中，所述夜视投影设备选用上述的夜视投影设备，包括：由所述双路视景输入单元分别向所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元提供可见光视景信号和红外光视景信号；由所述可见光并行处理单元根据接收到的所述可见光视景信号向所述光学合光单元输出对应的可见光视景光束，由所述红外光并行处理单元根据接收到的所述红外光视景信号向所述光学合光单元输出对应的红外光视景光束；由所述光学合光单元将接收到的所述可见光视景光束和所述红外光视景光束空间复合为可见光红外光复合视景光束并且向所述投影镜头单元输出；以及，由所述投影镜头单元将接收到的所述可见光红外光复合视景光束投向到投影屏幕，使得所述投影屏幕显示可见光红外光复合视景图像。

6、有益效果至少在于：同时投影可见光视景图像和红外光视景图像，适用于飞机夜间起降训练、车载驾驶夜视训练、夜间城市模拟作战等专业场景。

7、作为使用方法的优选方案，进一步包括：所述可见光并行处理单元与所述红外光并行处理单元作同步协调处理，其中，所述同步协调处理包括：输入侧逻辑帧配对步骤、单元延迟均衡步骤和/或输出侧帧锁存协同步骤。

8、所述输入侧逻辑帧配对步骤包括：将所述可见光视景信号和所述红外光视景信号写入独立缓冲，仅当两路均就绪且各自的逻辑帧序号一致时，才允许同时帧释放。

9、所述单元延迟均衡步骤包括：为可见光链路和红外光链路分别统计自帧释放至成像芯片刷新完成的处理延迟lvis和lir，合光输出前设置释放门控：仅当两路当前待输出帧的帧时间戳差|δt|小于阈值时，同时触发成像芯片刷新；进一步地，若红外光链路因pq计算更重而滞后，在可见光链路插入等量帧缓冲，或对红外光链路启用硬件加速/降低非关键算法阶数，使得lvis≈lir。

10、所述输出侧帧锁存协同步骤包括：所述可见光成像芯片和所述红外光成像芯片的帧更新受同一脉冲控制。

11、有益效果至少在于：保证所述可见光视景图像与所述红外光视景图像对应的是同一时刻。

12、作为使用方法的优选方案，对所述可见光红外光复合视景图像作软对齐处理，所述软对齐处理包括：确定关于可见光图像坐标系与红外光图像坐标系的变换参数，作为几何校正的基准；以及，所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元两者在几何校正时采用统一投影坐标系+参考路与被校正路策略；其中，所述参考路选自可见光链路和红外光链路的其中一路，而所述被校正路选自可见光链路和红外光链路的另一路。有益效果至少在于：实现所述可见光视景图像与所述红外光视景图像两者在所述投影屏幕的精确重合。

13、除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将结合附图做出进一步详细的说明。

1.一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备，其特征在于，包括：双路视景输入单元、可见光并行处理单元、红外光并行处理单元、光学合光单元和投影镜头单元；所述双路视景输入单元被配置为：分别向所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元提供可见光视景信号和红外光视景信号；所述可见光并行处理单元被配置为：根据接收到的所述可见光视景信号向所述光学合光单元输出对应的可见光视景光束；所述红外光并行处理单元被配置为：根据接收到的所述红外光视景信号向所述光学合光单元输出对应的红外光视景光束；所述光学合光单元被配置为：将接收到的所述可见光视景光束和所述红外光视景光束空间复合为可见光红外光复合视景光束并且向所述投影镜头单元输出；所述投影镜头单元被配置为：将接收到的所述可见光红外光复合视景光束投向到投影屏幕；其中，所述可见光并行处理单元与所述红外光并行处理单元作同步协调处理。

2.根据权利要求1所述的夜视投影设备，其特征在于，所述可见光并行处理单元具有可见光光源、可见光成像驱动芯片和可见光成像芯片；所述可见光光源被配置为：向所述可见光成像芯片输出可见光光源光束；所述可见光成像驱动芯片被配置为：根据接收到的所述可见光视景信号，向所述可见光成像芯片输出对应的可见光成像驱动信号；所述可见光成像芯片被配置为：根据接收到的所述可见光光源光束和所述可见光成像驱动信号，向所述光学合光单元输出所述可见光视景光束；所述红外光并行处理单元具有红外光光源、红外光成像驱动芯片和红外光成像芯片；所述红外光光源被配置为：向所述红外光成像芯片输出红外光光源光束；所述红外光成像驱动芯片被配置为：根据接收到的所述红外光视景信号，向所述红外光成像芯片输出对应的红外光成像驱动信号；所述红外光成像芯片被配置为：根据接收到的所述红外光光源光束和所述红外光成像驱动信号，向所述光学合光单元输出所述红外光视景光束。

3.根据权利要求2所述的夜视投影设备，其特征在于，所述光学合光单元具有二向色镜或偏振合光器。

4.根据权利要求2所述的夜视投影设备，其特征在于，进一步包括：机械微调机构，所述机械微调机构被配置为：对所述可见光并行处理单元和/或所述红外光并行处理单元的位置进行调节，和/或，对所述光学合光单元的角度进行调节。

5.一种可见光视景和红外光视景空分复用的夜视投影设备的使用方法，其中，所述夜视投影设备选用权利要求2至4中任意一项所述的夜视投影设备，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，进一步包括：所述可见光并行处理单元与所述红外光并行处理单元作同步协调处理，其中，所述同步协调处理包括：输入侧逻辑帧配对步骤、单元延迟均衡步骤和/或输出侧帧锁存协同步骤。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述输入侧逻辑帧配对步骤包括：将所述可见光视景信号和所述红外光视景信号写入独立缓冲，仅当两路均就绪且各自的逻辑帧序号一致时，才允许同时帧释放。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述单元延迟均衡步骤包括：为可见光链路和红外光链路分别统计自帧释放至成像芯片刷新完成的处理延迟lvis和lir，合光输出前设置释放门控：仅当两路当前待输出帧的帧时间戳差|δt|小于阈值时，同时触发成像芯片刷新；若红外光链路因pq计算更重而滞后，在可见光链路插入等量帧缓冲，或对红外光链路启用硬件加速或降低非关键算法阶数，使得lvis≈lir。

9.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述输出侧帧锁存协同步骤包括：所述可见光成像芯片和所述红外光成像芯片的帧更新受同一脉冲控制。

10.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，对所述可见光红外光复合视景图像作软对齐处理，所述软对齐处理包括：确定关于可见光图像坐标系与红外光图像坐标系的变换参数，作为几何校正的基准；以及，所述可见光并行处理单元和所述红外光并行处理单元两者在几何校正时采用统一投影坐标系+参考路与被校正路策略；其中，所述参考路选自可见光链路和红外光链路的其中一路，而所述被校正路选自可见光链路和红外光链路的另一路。