[发明专利]一种低成本主动式近红外夜视系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种夜视系统，特别适合于汽车夜间行驶的主动式近红外成像系统及其工作方法。

背景技术

据美国国家公路交通安全管理局统计，汽车夜间行驶的时间只占总驾驶时间的25%，却有50%的重大交通事故发生在夜间。夜间驾驶者的能见度差，汽车灯光的照射范围和明亮度都有限,因此夜间行车对于驾驶者来说是最危险的。开车时，多数人从发现前方有人或障碍物，到做出刹车动作的应急反应时间大约为1秒，即汽车在120km/h的速度时已经跑了33m，而从120km/h到完全停止的制动距离在50m以上。因此，当驾驶员在120km/h的速度时，必须看到前方80m以外的视野，至少要给驾驶员3秒的应急处理时间。汽车近光灯的有效可视距离为30-50m，远光灯的有效可视距离60-80m，故在夜晚行车必须注意力非常集中,一点都不能分神，否则后果很严重。因此常常采用红外夜视系统，提高驾驶的安全性。

物体距离驾驶者100m以上时需要借助红外技术、微光技术等来增强驾驶者的可视距离。按照成像原理，红外夜视系统分为被动红外夜视系统和主动红外夜视系统。被动红外夜视系统利用热成像相机接受人、动物等发热物体发出的不同的红外辐射（远红外线）影射不同的图像，进行放大和处理后输出到显示装置上。行人等发热物体在图像中特别突出，图像对比度高，但是详细的道路信息，如车道标线和边界，由于是“无生命”的冷目标而探测不到。此外，由于汽车前挡风玻璃不能传输长波的远红外线，相机必须安装在车外，需要经常清洁，并且当汽车前端碰撞时易受损伤。主动红外夜视系统采用红外光源发出的近红外线主动照射目标，红外CCD或CMOS探测器接受目标反射的红外光线，通过处理器处理后输出到显示装置上，成像清晰、自然，能显示道路的详细信息（如行人、车辆、车道标志线、交通信号、道路上散落的物体等），即使不发热的物体也能清晰可见。

基于LED近红外光源照明系统的主动式夜视仪在夜晚行车时,无论路上光线明暗，都可以把100-200m的人或障碍物，经过图像处理器处理后，将人或者障碍物的轮廓提取出来，显示在显示器并对驾驶者进行警示，可以让驾驶员提前3秒发现人或障碍物，为夜晚行车的安全性提高100%以上。

 

发明内容

       本发明的目的在于提供一种主动式近红外夜视系统及其工作方法，对汽车前150米处的人或者障碍物成像，经过平板电脑处理，对人或者其他障碍物的轮廓进行提取，在显示屏上显示并对驾驶者进行警告提醒，提高驾驶者夜间驾驶的安全性，具体技术方案如下。

一种低成本主动式近红外夜视系统，包括近红外图像处理装置，其还包括近红外主动光学系统和近红外图像获取装置；所述的近红外主动光学系统包括中心波长为850nm的LED灯珠、透镜、LED灯珠驱动电路和散热器；所述的近红外图像获取装置由USB可见光相机去除感光面上的可见光滤光片，并在镜头前面加一个中心波长为850nm,带宽为30nm的滤光片构成。

优选的，所述近红外图像处理装置为7寸平板电脑，包含ARM处理器、图像获取与处理算法及液晶显示屏。

所述的一种低成本主动式近红外夜视系统的工作方法：首先平板电脑从相机采取的图像中读入一帧图像，利用梯度最小正则化方法来去除图像的噪声，然后将去噪后的图像进行多尺度分解，对各个尺度的图像进行显著性特征提取，提取出各个尺寸上的感兴趣的移动或者固定障碍物体轮廓，分别对目标兴趣物体与背景给予不同的权重系数，突出目标兴趣物体与背景之间的对比差异，然后给予不同尺度上的图像不同的权重系数，得到各个尺度上的权重图，将不同尺度上的权重图合成，得到经过增强处理后的近红外图像，并显示于液晶显示器上。

       本发明中的光源为LED光源，中心波长为850nm。光源透镜采用小角度出射透镜，保证红外光源集中在车前150米处3个车道宽度范围内。LED灯珠置于铝基板或者陶瓷基板上，散热铝片置于铝基板或者陶瓷基板下方。

       本发明中的红外相机采用普通的USB接口CCD或者CMOS可见光相机改造而成。将普通可见光CCD或者CMOS光敏感面上中的可见光滤光片去除，在相机镜头前叠加通过中心波长为850nm,带宽30nm的滤光片，只让850nm的近红外光通过镜头到达CCD或者CMOS相机敏感器，去除可见光及长波红外光的影响。