一种可见光和远红外图像融合装置的制作方法

1.本实用新型涉及电视摄像机技术领域，具体涉及一种可见光和远红外图像融合装置。


背景技术：

2.在多源图像融合领域，应用最广泛的融合是红外和可见光的融合，红外和可见光的融合是将可见光与红外使用小波变换进行融合，融合后的图像包含了两种传感器的共同优质信息，最早通过人眼视觉的原理研究出可见光与远红外视觉系统，能够较好的适应夜间拍摄或录制。
3.现有技术中，如授权公告号为cn212628166u的实用新型专利文件中公开了低压电力柜双光谱温度监视仪，低压电力柜双光谱温度监视仪的监视仪主体设有红外热成像镜头、可见光高清摄像头，双光谱采用可见光和红外融合的技术，通过图层融合和边缘融合的方式，将热成像的画面与可见光的画面融合到一个画面上，方便安全监控人员查找故障位置，监视仪主体上还设有补光灯，以方便在黑暗环境时对柜内可见光的观测。
4.但是现有的这种监视仪应用在户外侦查时，户外环境变化多样，对侦查过程中的成像效果影响较大，成像质量有时好有时不好。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种可见光和远红外图像融合装置，以解决由于环境因素的影响，现有的可见光与红外融合成像的质量时好时坏的技术问题。
6.本实用新型的可见光和远红外图像融合装置采用如下技术方案：
7.可见光和远红外图像融合装置包括壳体，壳体的前端安装图像采集模块，所述图像采集模块包括可见光摄像头和红外摄像头，壳体内安装有数据分解处理模块，图像采集模块与数据分解处理模块电连接，壳体的顶部还配置有红外补偿灯，红外补偿灯处于壳体外侧，红外补偿灯配置有升降机构，而能够被升降机构带动在上下方向上调节高低，壳体内配置有控制模块，升降机构与控制模块连接，通过使用者主动控制或者根据配置的红外检测装置检测到的被拍摄物体的红外线辐射量，控制模块能够控制红外补偿灯开启和禁用以及控制升降机构带动红外补偿灯升降。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型的可见光和远红外图像融合装置中，在壳体外设置红外补偿灯，通过控制模块能够在需要进行红外补偿时，控制红外补偿灯额外提供红外补偿，而且，红外补偿灯配置升降机构，升降机构在控制模块的控制作用下带动红外补偿灯上下移动，以实现红外补偿灯的高度调节，主动调节被拍摄物体的红外线辐射量以及角度，提高成像质量，进而减小外界环境变化对摄像头成像质量的影响，提高可见光和远红外图像融合装置对不同环境因素的适应性。
9.进一步地，所述升降机构包括驱动部分和升降杆，驱动部分处于壳体内，升降杆穿过壳体的顶部壳壁，升降杆为空心杆，红外补偿灯的连接线路从空心杆中穿过并引入壳体
内。
10.其有益效果是：上述结构设置方便实现红外补偿灯的高度调节，并且驱动部分和连接线路被封闭在壳体内，有助于提高提高可见光和远红外图像融合装置的防尘防水效果，提高可见光和远红外图像融合装置的使用寿命。
11.进一步地，所述升降杆与壳体的顶部壳壁滑动密封配合。
12.其有益效果是：升降杆与壳体滑动密封配合的结构能够进一步提高可见光和远红外图像融合装置的防尘防水效果，进一步提高可见光和远红外图像融合装置的使用寿命。
13.进一步地，所述升降杆的顶部连接有圆形补光头，所述红外补偿灯有多个且间隔布置在圆形补光头的周面上，红外补偿灯朝前布置。
14.其有益效果是：上述结构设置有助于提高红外补偿灯的照射范围，有助于提高可见光和远红外图像融合装置的成像质量。
15.进一步地，图像采集模块包括图像采集面板，可见光摄像头和红外摄像头均集成于图像采集面板上，数据分解处理模块以及控制模块均处于壳体的内腔中，图像采集面板固定在壳体的前侧。
16.其有益效果是：上述结构设置中将摄像头均集成在壳体前侧的图像采集面板上，并将数据分解处理模块和控制模块设置在壳体内腔，以实现可见光和远红外图像融合装置的集成化、小型化以及模块化设计，并且方便通过前侧的摄像头对图像信息进行采集。
17.进一步地，壳体的前侧壳壁内沉设置而使壳体的前侧壳壁以及与其相邻的四个侧壁围成沉槽，图像采集面板与沉槽的形状匹配且安装于沉槽内，前侧壳壁上设有供摄像头与数据分解处理模块之间的线束穿过的穿线孔。
18.其有益效果是：沉槽的设置方便实现图像采集面板在壳体上的定位安装，有助于提高可见光和远红外图像融合装置的装配效率，并且沉槽的槽侧壁对安装在图像采集面板上的零部件具有防护作用，提高可见光和远红外图像融合装置的可靠性。
19.进一步地，所述壳体为长方体结构，所述可见光摄像头有一个且处于图像采集面板的中间位置，红外摄像头有偶数个，且分为两组，两组红外摄像头分别处于可见光摄像头的两侧，并关于可见光摄像头对称布置，可见光摄像头和红外摄像头在图像采集面板的长边方向上排成一行。
20.其有益效果是：上述结构设置中，将红外摄像头设置偶数个，且对称设置在可见光摄像头两侧，有助于提高图像信息数据融合后的图像质量，并且将摄像头在图像采集面板的长边方向上排成一行，能够使摄像头排列方向与壳体形状匹配，有助于实现可见光和远红外图像融合装置小型化、集成化设计。
21.进一步地，所述图像采集面板上还在排成一行的可见光摄像头和红外摄像头的外围设有多个补光灯，多个补光灯呈矩形分布。
22.其有益效果是：上述结构设置能够在摄像头采集物体图像信息过程中，通过补光灯在物体上发生的漫散射以提高可见光和远红外图像融合装置的成像质量，并且补光灯在摄像头外围呈矩形分布的结构能够在各个角度为物体补光，进一步提高可见光和远红外图像融合装置的成像质量。
23.进一步地，所述红外摄像头有四个，处于可见光摄像头两侧的靠近可见光摄像头的两个为第一红外摄像头，其余两个为第二红外摄像头，第一红外摄像头和第二红外摄像
头择一使用。
24.其有益效果是：由于第一红外摄像头、第二红外摄像头分别与可见光摄像头之间的相对位置的不同，第一、第二摄像头分别与可见光摄像头在进行融合时的图像质量也不同，因此上述结构设置能够根据被拍摄物体的红外辐射量的多少择一使用，以提高可见光和远红外图像融合装置对被拍摄物体红外辐射量的适应性，提高可见光和远红外图像融合装置的成像质量。
25.进一步地，所述壳体的后侧壳壁上安装有显示屏，后侧壳壁上设有穿线通道，以供数据分解处理模块与显示屏之间的连线通过。
26.其有益效果是：上述结构设置方便操作人员通过车载可见光和远红外图像融合装置壳体后侧的显示屏观察成像后的图像。
附图说明
27.图1是本实用新型的可见光和远红外图像融合装置在具体实施例1中的结构示意图；
28.图2是图1中可见光和远红外图像融合装置在壳体位置处的水平截面结构示意图；
29.图3是图1中可见光和远红外图像融合装置的图像采集面板的内部结构示意图；
30.图中：
31.1、壳体；2、图像采集模块；3、可见光摄像头；4、第二红外摄像头；5、数据分解处理模块；6、第一红外摄像头；7、红外补偿灯；8、图像采集面板；9、圆形补光头；10、补光灯；11、升降杆；12、显示屏；13、底座；14、支撑杆；15、红外探测器；16、视觉放大器；17、视觉响应；18、光学传感器；19、图像处理器。
具体实施方式
32.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
35.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
38.本实用新型所提供的可见光和远红外图像融合装置的具体实施例1：
39.如图1和图2所示，可见光和远红外图像融合装置包括底座13和通过支撑杆14支撑在底座13上的摄像头部，底座13为配重底座13，用于设置在侦查工作台上。摄像头部包括壳体1，壳体1为长方体结构，其包括前侧壳壁、后侧壳壁以及连接在前后壳壁之间的上下左右四个侧壁，前侧壳壁上安装有图像采集模块2，图像采集模块2用于采集图像信息，并将图像信息处理成电信号，壳体1内安装有数据分解处理模块5，图像采集模块2与数据分解处理模块5电连接，数据分解处理模块5用于将图像电信号进行处理融合，以得到融合后的图像。壳体1的后侧壳壁上还通过螺钉安装有显示屏12，数据分解处理模块5分析得到的图像呈现在显示屏12上，后侧壳壁上设有穿线通道，以供数据分解处理模块5与显示屏12之间的连线通过。
40.具体地，如图1所示，图像采集模块2包括图像采集面板8，壳体1的前侧壳壁内沉设置，以使壳体1的前侧壳壁以及与前侧壳壁相邻的四个壳体侧壁围成沉槽，图像采集面板8的形状为长方形，且与沉槽的形状相匹配，图像采集面板8通过螺钉安装在沉槽内，以实现图像采集面板8在壳体1上的定位安装，有助于提高可见光和远红外图像融合装置的装配效率。
41.本实施例中，如图1和图3所示，图像采集模块2还包括安装在图像采集面板8上的可见光摄像头3和红外摄像头，可见光摄像头3有一个且处于图像采集面板8的中间位置，红外摄像头有四个，且分为两组，两组红外摄像头分别位于可见光摄像头3的两侧。红外摄像头包括第一红外摄像头6和第二红外摄像头4，第一红外摄像头6和第二红外摄像头4分别设有两个，两个第一红外摄像头6处于可见光摄像头3的两侧，且距离可见光摄像头3的距离相等，两个第二红外摄像头4分别处于可见光摄像头3的两侧，且各侧的第二红外摄像头4分别位于相应侧的第一红外摄像头6的背向可见光摄像头3的一侧，且两个第二红外摄像头4距离可见光摄像头3的距离相等，以使红外摄像头关于可见光摄像头3对称布置。
42.前侧壳壁上设有供线束穿过的穿线孔，各摄像头均与数据分解处理模块5之间通过穿过穿线孔的线束连接，以将采集到的图像电信号传输给数据分解处理模块5。
43.可见光摄像头3配置有光学传感器18和图像处理器19，图像处理器19为可见光图像模数转换的处理组件，可见光摄像头3在拍摄物体时，物体光线由光学传感器18和图像处理器19处理后形成图像电信号，图像处理器19通过线束与数据分解处理模块5电连接，以将可见光摄像头3采集到的可见光图像电信号传输给数据分解处理模块5。
44.第一红外摄像头6和第二红外摄像头4均内嵌在图像采集面板8中，第一红外摄像头6的结构与工作原理与第二红外摄像头4相同。第二红外摄像头4配置有红外探测器15、视觉放大器16和视觉响应17，视觉响应17为红外图像模数转模的处理组件，第二红外摄像头4在拍摄物体时，被动捕捉物体散出的红外线，通过大气传输进行光学成像，光学成像在红外探测器15的作用下变为电信号，电信号的大小与红外辐射的强度呈正比，电信号再经过视觉放大器16放大后被视觉响应17处理成红外图像，视觉响应17通过线束与数据分解处理模块5电连接，以将第二红外摄像头4采集到的红外图像电信号传输给数据分解处理模块5。
45.本实施例中，三种摄像头采集到的图像电信号均传输给数据分解处理模块5，数据分解处理模块5为ncst分解模块，第一红外摄像头6和第二红外摄像头4采集到的红外图像电信号分别与可见光摄像头3采集到的可见光图像电信号进行数据融合，以分别形成呈现在显示屏12上的图像。
46.如图1和图3所示，可见光摄像头3、第二红外摄像头4以及第一红外摄像头6在图像采集面板8的长度方向上排成一行，能够使摄像头排列方向与壳体1形状匹配，有助于实现可见光和远红外图像融合装置小型化、集成化设计。
47.本实施例中，由于第二红外摄像头4距离可见光摄像头3的距离大于第一红外摄像头6距离可见光摄像头3的距离，所以第一红外摄像头6与第二红外摄像头43分别与可见光摄像头在进行融合时的图像质量不同。第一红外摄像头6适合拍摄红外辐射量较少的物体，第二红外摄像头4适合拍摄红外辐射量较多的物体，第二红外摄像头4与第一红外摄像头6择一使用，壳体1内还配置有控制模块，控制模块与第二红外摄像头4、第一红外摄像头6控制连接，能够控制第二红外摄像头4开启的同时关闭第一红外摄像头6、控制第二红外摄像头4关闭的同时开启第一红外摄像头6。
48.具体地，正常情况下，第一红外摄像头6处于关闭状态，第二红外摄像头4处于开启状态，通过第二红外摄像头4被动捕捉物体散发的红外线，并处理成红外图像，同时可见光摄像头3保持常开状态，可见光摄像头3采集的可将光图像电信号与第二红外摄像头4采集的红外图像电信号同步进入到数据分解处理模块5中，进行nsct多尺度分解，得到两个图像的高频子带图像和低频子带图像，将加权平均与绝对值取大相结合对低频子带进行融合，用相邻像素差值取大规则对高频子带进行融合，最后通过nsct逆变换将融合系数从变化域转换到空间域，得到可见光与红外融合后的图像，最后在显示屏12上显示出来，供操作者观看。
49.当可拍摄物体的红外辐射量不足，即第二红外摄像头4与可见光摄像头融合后的图像质量不佳时，操作者通过控制模块关闭第二红外摄像头4开启第一红外摄像头6，通过第一红外摄像头6主动捕捉物体散发的红外线，并处理成红外图像，同时可见光摄像头3保持常开状态，可见光摄像头3采集的可将光图像电信号与第一红外摄像头6采集的红外图像电信号同步进入到数据分解处理模块5中，进行处理后得到可见光与红外融合后的图像，最后在显示屏12上显示出来，供操作者观看，以提高可见光和远红外图像融合装置的成像质量。
50.上述设置三种摄像头，并通过控制模块控制第二红外摄像头4和第一红外摄像头6其中一个开启另一个关闭的结构，方便操作者根据成像质量，即根据所拍摄物体的红外辐射量，选择适合的红外摄像头进行拍摄，以提高红外成像数据与可见光成像数据融合后形
成的图像的质量，进而提高可见光和远红外图像融合装置对不同环境下具有不同红外辐射量的物体的适应性。
51.本实施例中，如图1所示，图像采集模块2还包括补光灯10，补光灯10设置有多个，且安装在图像采集面板8上，并且设置在摄像头的外围，靠近图像采集面板8边缘呈矩形分布，补光灯10用于在夜间拍摄物体时为拍摄物体补光，以提高可见光和远红外图像融合装置对夜间环境的适应性。
52.本实施例中，如图1所示，壳体1顶部配置有向上伸出的支腿，支腿包括与控制模块控制连接的升降机构，升降机构包括驱动部分和升降杆11，驱动部分位于壳体1内，升降杆11与壳体1顶壁密封滑动配合，升降杆11顶部设有圆形补光头9，圆形补光头9的轴线在上下方向上延伸布置，图像采集模块2还包括设置在圆形补光头9上的红外补偿灯7，红外补偿灯7设置有多个，且间隔设置在圆形补光头9的外周面上，红外补偿灯7朝前设置，以对拍摄物体补充红外光线。
53.红外补偿灯7与控制模块控制连接，在成像质量效果不佳即拍摄物体的红外线辐射量不足时，操作者能够通过控制模块控制红外补偿灯7开启以发出红外线，在物体上发生红外线的漫散射，被红外摄像头采集后形成红外图像电信号。红外补偿灯7的结构设置有助于提高红外成像质量，进一步提高红外摄像头与可见光摄像头对图像信息数据融合后的图像质量，提高可见光和远红外图像融合装置对不同环境下具有不同红外线辐射量的物体的适应性。
54.本实施例中，在开启红外补偿灯7后，操作者能够通过控制模块控制升降机构，进而控制圆形补光头9和红外补偿灯7在上下方向上的高度，以主动调节被拍摄物体的红外辐射量以及角度，提高红外成像的质量，提高可见光和远红外图像融合装置对具有不同红外辐射量的物体的适应性。升降机构中的驱动部分为驱动电机，驱动电机安装在壳体1内，驱动电机的输出轴为在上下方向上延伸的丝杠轴，升降杆11与壳体上侧壁滑动密封配合，升降杆11上设有与丝杠轴螺纹配合的螺母，启动驱动电机，驱动电机通过丝杠螺母机构带动升降杆11上升或下降，实现红外补偿灯7在高度方向上的位置调节。本实施例中的，升降杆11为空心杆，升降杆11上于螺母上侧且位于壳体内的侧壁上设有穿线孔，红外补偿灯7与控制模块之间的连接线路从空心杆以及穿线孔中穿过，以提高可见光和远红外图像融合装置的防尘防水效果。
55.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例2：
56.与具体实施例1的区别在于：红外摄像头设有六个，包括两个第一红外摄像头、两个第二红外摄像头和两个第三摄像头，同种摄像头分别位于可见光摄像头两侧，且与可见光摄像头之间的距离相等，操作者根据被拍摄物体的成像质量，通过控制模块选择任一种红外摄像头开启，其他红外摄像头关闭，以提高可见光和远红外图像融合装置对具有不同红外辐射量的物体的适应性。
57.其他实施例中，红外摄像头还可以是八个或者以上的其他偶数个。
58.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例3：
59.与具体实施例1的区别在于：可见光和远红外图像融合装置包括安装在图像采集面板上，且用于检测红外线辐射量的红外检测装置，在拍摄物体前，通过红外检测装置检测物体的红外辐射量，并将检测到的红外辐射量传输给控制模块，由控制模块根据红外辐射
量自动开启或关闭红外补偿灯。具体地，在检测到红外辐射量较少而使拍摄物体在红外摄像头拍摄下成像效果不佳时，控制模块自动开启红外补偿灯，在检测到红外辐射量足够而使拍摄物体在红外摄像头拍摄下成像效果良好时，控制模块自动关闭红外补偿灯。
60.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例4：
61.与具体实施例1的区别在于：壳体上不再单独设置前侧壳壁，图像采集密封装配在壳体的四个侧板的前端面上以形成壳体的前侧壳壁，这种结构设置无需另外设置供摄像头与数据分解处理模块实现电连接的穿线孔。
62.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例5：
63.与具体实施例1的区别在于：三种摄像头分别设有一个，第一红外摄像头和第二红外摄像头位于可见光摄像头的同侧，第一红外摄像头位于第二红外摄像头的朝向可见光摄像头的一侧，且三种摄像头排成一排，这种结构设置有助于减小可见光和远红外图像融合装置中壳体的体积，有助于实现车在可见光和远红外图像融合装置的小型化设计。
64.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例6：
65.与具体实施例1的区别在于：图像采集面板上不设置补光灯，红外补偿灯也能够为夜间拍摄提供照明，提高夜间拍摄的图像质量。
66.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例7：
67.与具体实施例1的区别在于：红外补偿灯的升降机构中的驱动电机的电机轴上设有齿轮，升降杆内侧壁上设有与齿轮配合的齿条，通过驱动电机和齿轮齿条结构带动升降杆在上下方向上移动，以实现红外补偿灯在上下方向上的移动。
68.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例8：
69.与具体实施例1的区别在于：不设置圆形补光头，红外补偿灯设有一个，且红外补偿灯朝前布置，红外补偿灯的光线呈散射状，以提高红外补偿灯的照射范围。
70.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例9：
71.与具体实施例1的区别在于：其他实施例中，红外补偿灯的升降机构中的驱动电机设置在壳体外，驱动电机的电机轴上设有齿轮，升降杆外侧设有与齿轮配合的齿条，升降杆为实心杆，红外补偿灯与控制模块之间的连接线路位于升降杆外侧，且从壳体顶壁穿过。
72.本实用新型可见光和远红外图像融合装置的具体实施例10：
73.与具体实施例1的区别在于：两个第一红外摄像头位于可见光摄像头的水平方向的两侧，两个第二红外摄像头位于可见光摄像头的竖直方向上的两侧，第二红外摄像头与可见光摄像头之间的距离大于第一摄像头与可见光摄像头之间的距离。
74.最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。