[发明专利]一种红外与可见光图像融合的视觉传感器及其使用方法

权利要求书

1.一种红外与可见光图像融合的视觉传感器，其特征在于是一种红外与可见光图像融合的视觉传感器，该视觉传感器是红外CCD和工业CCD一体化双目视觉传感器，2个CCD具有相同的采样频率和焦距，利用分光棱镜中的两个棱镜面有选择的反射红外光、通过可见光，使从同一镜头入射的红外光和可见光分别投射至红外CCD和可见光CCD，红外CCD和工业CCD同时采集目标同一点的红外图像和可见光图像，不需要配准就直接融合，该视觉传感器主要由镜头(1)、LED光源(2)、图像采集模块(3)、红外图像处理模块(4)、可见光图像处理模块(5)、图像融合模块(6)、通信模块(7)、电源模块(8)、外壳(9)、电线接口(10)组成，其中镜头(1)和LED光源(2)位于外壳(9)的外侧，图像采集模块(3)、红外图像处理模块(4)、可见光图像处理模块(5)、图像融合模块(6)、通信模块(7)、电源模块(8)、电线接口(10)均位于外壳(9)的内部，图像采集模块(3)、图像融合模块(6)、通信模块(7)、电源模块(8)用上下卡槽固定在外壳(9)内部，红外图像处理模块(4)和可见光图像处理模块(5)在外壳内部同一垂直面上并分别用卡槽固定在外壳(9)上部和底部，电线接口(10)固定在外壳(9)内部后侧，用于与外部计算机相连，其内部各模块之间通过电线依次相连，所述图像采集模块(3)包括分光棱镜(31)、红外CCD(32)和工业CCD(33)，其中红外CCD(32)的输出端连接红外图像处理模块(4)的输入端，工业CCD(33)的输出端连接可见光图像处理模块(5)的输入端，红外图像处理模块(4)和可见光图像处理模块(5)选用DSP模块和存储模块，存储模块包括SDRAM，主要用来存储采集的图像的数据和图像处理的结果，通信模块的通信协议为RS-485。

2.一种如权利要求1所述的红外与可见光图像融合的视觉传感器的使用方法，其特征在于该视觉传感器利用棱镜分光这一原理，以及高于绝对零度以上的物体都会辐射红外光和可见光源照射后物体会反射可见光的特点，通过分光棱镜(31)将镜头(1)聚焦的光分成红外光和可见光，图像采集模块(3)中的红外CCD(32)中的红外敏感元件接收分光棱镜分出的红外光，转换为含有目标场景信号，红外CCD(32)中的CCD图像传感器采集这一信号得到含有目标场景信号的红外图像，与此同时图像采集模块(3)中的工业CCD(33)中的敏感元件接收分光棱镜分出的可见光，转换为含有目标场景信号，工业CCD(33)中的CCD图像传感器采集这一信号得到含有目标场景信号的可见光图像，红外图像处理模块(4)首先对红外图像进行最大熵图像分割，将红外图像分为目标区域和背景区域，再对目标区域进行中值滤波去噪、图像增强、形态学处理，可见光图像处理模块(5)对可见光图像进行图像增强，以使可见光图像更加清晰，图像融合模块(6)将处理后的目标区域红外图像和可见光图像采用像素灰度取大法进行融合，即将红外与可见光图像相同点的灰度最大值作为融合图像在此点的灰度值，设红外图像为f(x,y)，可见光图像为h(x,y)，则融合后的图像为g(x,y)＝max{f(x,y),h(x,y)}，其中，(x,y)表示图像中对应像素点的位置，f(x,y)表示红外图像中对应相应位置(x,y)上的灰度值，h(x,y)表示可见光图像中对应相应位置(x,y)上的灰度值，g(x,y)表示融合图像中对应相应位置(x,y)上的灰度值；在通信模块(7)将图像融合模块(6)最终融合后的图像通过通信协议RS-485进行传输，电源模块(8)对图像采集模块(3)、红外图像处理模块(4)、可见光图像处理模块(5)、图像融合模块(6)和通信模块(7)进行供电，视觉传感器技术参数：

有效像素：1024(H)×768(V)

可调焦距：8mm-75mm

像元尺寸：4.56μm×4.56μm

水平分辨率：330TVL-480TVL

红外测量光谱范围：2.0-2.5μm/3-5μm/8-12μm

可见光测量光谱范围：400nm-700nm

工作温度：-20℃-60℃

图像帧频：30帧/s

图像颜色：黑白/彩色

调焦方式：自动/手动

电压：6-15V

功耗：小于等于6W

信噪比：大于48db

通信协议：RS-485。