一種基于高速擺鏡的紅外成像系統及紅外成像方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于紅外成像技術領域，具體涉及一種基于高速擺鏡的紅外成像系統及紅外成像方法。
【背景技術】
[0002]目前，大多數安防領域使用非成像式監控系統對監控區域進行監控，其中，非成像式監控方式主要包括光纖振動傳感監控方式、紅外對射式監控方式以及被動紅外入侵監控方式等。
[0003]上述各類監控方式的特點分別為:(一)光纖振動傳感監控方式:該種監控方式能夠高精度、快速的監測到從其他區域闖入安防區域的人或物，并且，由于光波在光纖中傳播損耗小，因此，可以長距離布防。(二)紅外對射式監控方式:通過在安防區域四周布置紅外發射接收裝置，可以在一定的空間范圍快速監測侵入對象。(三)被動紅外入侵監控方式:可以在縱深上規劃一定區域為防范區域，并且，由于采用被動紅外，因此，對有紅外體征的物體非常敏感，且電能損耗小。
[0004]然而，上述各類非成像式監控系統，由于均是通過特定的觸發方式進行警示，所以，對于一些不需要監測的物體，當滿足觸發條件時也會產生報警信號；因此，具有監控精度有限和監控針對性弱的問題，尤其在夜晚，當產生誤報警時，為安防人員帶來很大的麻煩，甚至造成經濟上的重大損失。因此，如何提高對安防領域的監控精度，尤其是在夜晚的監控精度，在安防領域具有重要意義。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統及紅外成像方法，通過成像的方式有效的避免非成像監測具有的誤判問題，可以在夜晚高速、靈敏的監測入侵安防領域的人或物。
[0006]本發明采用的技術方案如下:
[0007]本發明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統，包括:紅外鏡頭、擺鏡、凝視型紅外面陣、視頻處理及顯示系統、電機驅動系統和控制終端；在所述擺鏡的前方固定安裝所述紅外鏡頭，在所述擺鏡的后方固定安裝所述凝視型紅外面陣；所述凝視型紅外面陣的輸出端與所述視頻處理及顯示系統的輸入端連接；所述控制終端的一端與所述視頻處理及顯示系統連接，所述控制終端的另一端與所述電機驅動系統連接，所述電機驅動系統的輸出端與所述擺鏡連接，用于控制所述擺鏡的掃描運動。
[0008]優選的，所述電機驅動系統為雙閉環反饋控制系統，包括:電機、電流檢測模塊、轉速檢測模塊、滯環電流控制器、三相整流電路、功率放大電路和DSP控制模塊；
[0009]所述三相整流電路的輸出端與所述功率放大電路的第一輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與所述電機的輸入端連接；
[0010]所述轉速檢測模塊的輸入端與所述電機連接，所述轉速檢測模塊的輸出端與所述DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端連接到所述滯環電流控制器的第一輸入端；
[0011]所述電流檢測模塊的輸入端與所述電機連接，所述電流檢測模塊的輸出端連接到所述滯環電流控制器的第二輸入端；
[0012]所述滯環電流控制器的輸出端反饋連接到所述功率放大電路的第二輸入端。
[0013]本發明還提供一種基于高速擺鏡的紅外成像方法，包括以下步驟:
[0014]S1，紅外鏡頭接收安防區域中物體所發出的紅外線；
[0015]S2，控制終端按控制策略向電機驅動系統發送控制指令，進而通過電機驅動系統控制擺鏡對紅外鏡頭所接收到的紅外線進行周期性掃描；
[0016]S3，凝視型紅外面陣不斷對所述擺鏡掃描到的紅外線進行成像操作，得到多個追蹤目標圖像；
[0017]S4，控制終端控制視頻處理及顯示系統，使其實時獲取所述凝視型紅外面陣得到的追蹤目標圖像，對獲取到的多個追蹤目標圖像進行視頻拼接處理，將多點追蹤目標同時顯示在一個屏幕上。
[0018]優選的，S2中，電機驅動系統控制擺鏡對紅外鏡頭所接收到的紅外線進行周期性掃描，具體為:
[0019]S2.1，三相整流電路將整流后的電流傳輸給功率放大電路，功率放大電路將功率放大后傳輸給電機，進而驅動電機轉動；在電機轉動過程中，轉速檢測模塊檢測電機的當前轉速信息，并將檢測到的當前轉速信息傳輸給DSP控制模塊；同時，電流檢測模塊檢測電機的當前電流信號，并將檢測到的當前電流信號傳輸給滯環電流控制器；
[0020]S2.2，DSP控制模塊對接收到的當前轉速信息進行信號處理，將其轉化為電流信號，并將轉化后的電流信號傳輸給滯環電流控制器；
[0021 ] S2.3，所述滯環電流控制器比對來自所述DSP控制模塊的轉化后的電流信號以及來自所述電流檢測模塊的當前電流信號，得到用于控制電機穩態旋轉的調控指令，并將該調控指令作用于功率放大電路，改變功率放大電路的功率放大倍數，進而調整電機的供電電源，使電機穩態旋轉，由此實現對電機的雙閉環反饋控制；
[0022]S2.4，通過控制電機穩態旋轉，控制擺鏡穩態掃描而搜索目標。
[0023]本發明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統及紅外成像方法具有以下優點:
[0024](1)與其他現有夜視成像系統相比，本發明所采用的基于高速擺鏡的紅外成像系統，能夠遠距離、快速、多目標的跟蹤目標；
[0025](2)本發明中，紅外鏡頭、擺鏡和凝視型紅外面陣相互配合，可在夜晚對多目標進行實實精確跟蹤，視頻處理及顯示系統可以對跟蹤的多目標視頻進行拼接，在一個顯示屏上實實顯示多目標跟蹤圖像；
[0026](3)高精度電機驅動系統可以對電機進行雙閉環反饋控制，進而實現高精度、高速控制擺鏡旋轉，搜索檢控目標。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統的結構原理圖；
[0028]圖2為本發明提供的基于高速擺鏡的紅外成像系統的外部結構示意圖；
[0029]圖3為本發明提供的電機驅動系統的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0031]本發明提供一種基于高速擺鏡的紅外成像系統，如圖1所示，為基于高速擺鏡的紅外成像系統的結構原理圖；包括:紅外鏡頭、擺鏡、凝視型紅外面陣、視頻處理及顯示系統、電機驅動系統和控制終端；在所述擺鏡的前方固定安裝所述紅外鏡頭，在所述擺鏡的后方固定安裝所述凝視型紅外面陣；所述凝視型紅外面陣的輸出端與所述視頻處理及顯示系統的輸入端連接；所述控制終端的一端與所述視頻處理及顯示系統連接，所述控制終端的另一端與所述電機驅動系統連接，所述電機驅動系統的輸出端與所述擺鏡連接，用于控制所述擺鏡的掃描運動。
[0032]如圖2所示，為基于高速擺鏡的紅外成像系統的外部結構示意圖，其中，1為紅外鏡頭，2為擺鏡，3為凝視型紅外面陣，4為電機，5為控制箱，在控制箱中放置視頻處理及顯示系統、電機驅動系統以及控制終端。
[0033]實際應用中，紅外鏡頭為高精度、長焦距鏡頭，如焦距為300mm的長焦距紅外鏡頭，可接收光線范圍最長可達到30公里；擺鏡可以為掃描頻率為10kHz高速擺鏡，可以高頻率快速掃描紅外鏡頭接收到的物體所發出的紅外線；凝視型紅外面陣可采用3um的640*480像元InSb凝視型紅外面陣，可快速靈敏的對擺鏡掃描圖像進行成像；視頻處理及顯示系統通過對視頻進行快速處理拼接，可以將多點追蹤目標結果同時顯示在一個屏幕上；控制終端可采用PC機實現，其作為系統的核心控制端，可以與視頻處理及顯示系統、高精度電機驅動系統實時通訊，向視頻處理及顯示系統或高精度電機驅動系統發送控制命令，或者，接收視頻處理及顯示系統以及高精度電機驅動系統所采集到的數據。
[0034]如圖3所示，為電機驅動系統的結構原理圖，電機驅動系統為高精度電機驅動系統，為一種雙閉環反饋控制系統，包括:電機、電流檢測模塊、轉速檢測模塊、滯環電流控制器、三相整流電路、功率放大電路和DSP控制模塊；其中，電機可選用PMSM電機；
[0035]所述三相整流電路的輸出端與所述功率放大電路的第一輸入端連接，所述功率放大電路的輸出端與所述電機的輸入端連接；
[0036]所述轉速檢測模塊的輸入端與所述電機連接，所述轉速檢測模塊的輸出端與所述DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端連接到所述滯環電流控制器的第一輸入端；
[0037]所述電流檢測模塊的輸入端與所述電機連接，所述電流檢測模塊的輸出端連接到所述滯環電流控制器的第二輸入端；
[0038]所述滯環電流控