[发明专利]用于观察远距离处的对象、尤其是用于在夜晚、烟雾、灰尘或雨中监视目标对象的相机系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于观察远距离处的对象、尤其是用于在夜晚、烟雾、灰尘或雨中监视目标对象的一种相机系统和一种方法。“远距离”在此表示大于5km的任一距离。

背景技术

例如，在军事侦察领域，借助多光谱传感器检测尤其地形中的场景，所述地形中的场景应根据设备、人员、车辆、基础设施特征以及类似物的存在来检查。为此，借助多光谱监视相机提供大量的图像，这些图像应在预先确定的时间条件下评估。待识别的对象具有任意尺寸并且可以具有表征对象的结构，所述结构具有更大或更小的复杂性。借助已知的系统，能够在空气中大区域（例如具有数公里深度的100公里至1000公里边界区域）实现对人、驮货的牲口和车辆目标对象的地面侦查、地面发现和持续不断的地面监视。为此，通常使用装配在飞行器上、记录飞行中的数据的多光谱相机。

但这些已知的相机仅仅在充足的自然光照和充分良好的能见度条件—也就是说，空气中很少阴霾、灰尘、雨等-的情况下能够使用。

这些数据在飞行之后在地面上分析，这通常持续数小时至数天，直至得到侦查结果和发现结果。因此，24小时昼夜不停的实时监视是不可能的并且经常由于差的能见度条件受阻。

另一方面，部分还配备有发现辅助装置的视频相机用于持久监视空气中的较小区域，其中目标搜索和位置判定留给观察者，并且记录数据仅仅用于以后的再加工。为了监视大区域，由于为此极高的成本并且由于对良好能见度条件的依赖性，所述方法不适合。

由DE 10 2005 009 626 A1公开了一种用于跟踪对象的相机。在该相机中，通过所拍摄图像与数据库的比较来鉴定目标对象。由DE 199 55 919 C1 公开了一种用于目标识别的类似方法。

这些已知方法的缺点是，目标的识别很慢地并且仅仅在能见度和光照良好的情况下发生。

本发明的任务是，在一开始提到的类型的观察下，降低观察质量对当前的自然能见度条件或光照条件的依赖性，以便尤其在不利的能见度条件或天气条件下也实现高的观察质量，例如用于空气中超过更大的距离（例如超过10km）的军事侦察。

发明内容

根据本发明，所述任务通过根据权利要求1所述的红外线相机系统或在使用这类相机系统的情况下、根据权利要求6所述的红外线观察方法来解决。从属权利要求涉及本发明的有利改进方案。

根据本发明的相机系统包括：

- 可选地，用于调整相机系统的视线的一个或多个可转动的目标跟踪镜，

- 凸副镜和焦距超过1m的凹主镜，它们一起形成反射望远镜，

- 可选地，用于反射望远镜的巴罗透镜系统，

- 设置在反射望远镜的图像平面内的红外线敏感的电子图像传感器，

- 用于图像传感器的可控高速快门系统，

- 用于通过多种不同颜色的窄带红外线光照脉冲来光照被观察对象的可控红外线光照装置，以及

- 控制装置，其被构造用于协调地控制红外线光照装置和高速快门系统，以便借助图像传感器检测根据“选通观测”技术拍摄的多光谱图像。

本发明的基本思想在于，为了进行观察，将用于检测IR（红外线）辐射的高品质反射望远镜与有源可控红外线光照装置并且与可控高速快门系统结合，以便因此根据所谓的“选通观测”技术拍摄多次（不同颜色地）曝光的图像。

在本发明的范畴内，术语“选通观测技术”应表示红外线光照装置和高速快门系统的任何协调的控制，其中不仅间断地实现（通过红外线光照装置的）有源光照，而且不连续地实现（通过图像传感器；在由快门系统控制的情况下）拍摄并且该不连续性导致干扰光抑制。干扰光抑制基于主要或甚至完全在以下时间段内实现拍摄（快门打开）这一情况：在所述时间段内，可预期在相机系统的位置上由对象（或目标区域）往回反射的（rueckreflektiert）红外线光照脉冲强度。

在“选通观测技术”中，例如可以将很短的红外线光脉冲用于光照，所述红外线光脉冲的脉冲持续时间例如在1μs至30μs的范围中。优选，总是仅仅如此长时间地打开相机快门，直至有关的回波脉冲已通过集成在相机系统中的快门。该脉冲持续时间可以由控制装置例如根据已知的或之前求得的观察间距来确定并且在观察间距改变时相应地匹配。