基于EMCCD和单色CCD的彩色夜视成像装置及方法

摘要

本发明公开一种基于EMCCD和单色CCD的彩色夜视成像装置及方法，由EMCCD、单色CCD、聚焦透镜、运动控制平台、电动滤光片转轮、PC机和目标图像等构成，把标准比色卡作为目标图像，通过白平衡、色度调整和色彩校准将由YUV转换得到的RGB格式图像还原为色彩保真度较高的图像，由此得到映射色彩校正矩阵；然后对实物进行拍摄，根据映射色彩校正矩阵较好的还原低照度下的彩色图像。本发明可以在低照度的环境下，以不牺牲重构图像分辨率为前提，较好的还原彩色信息；同时利用近红外波段和可见光波段的光子，尽可能避免EMCCD在低照度下的噪声较大的问题。

主权项

一种基于EMCCD和单色CCD的彩色夜视成像装置，其特征在于包括PC(1)、EMCCD(2)、单色CCD(3)、运动控制平台(4)、带有红绿蓝滤光片的电动滤光片轮(5)、第一聚焦透镜(6)、第二聚焦透镜(7)、分束镜(8)、目标图像(9)，PC(1)分别与EMCCD(2)、单色CCD(3)、运动控制平台(4)连接，PC(1)通过运动控制平台(4)控制电动滤光片轮(5)转动；由EMCCD(2)、单色CCD(3)、电动滤光片轮(5)、第一聚焦透镜(6)、第二聚焦透镜(7)和分束镜(8)组成光路系统，该光路系统设置在密封遮光的盒体内，其中分束镜(8)与外界有一个接触面；在该光路系统中，第二聚焦透镜(7)放置在EMCCD(2)和面向EMCCD(2)的分束镜端口之间，且EMCCD(2)、第二聚焦透镜(7)和面向EMCCD(2)的分束镜端口的中心线重合，电动滤光片轮(5)和第一聚焦透镜(6)置于单色CCD(3)和面向单色CCD(3)的分束镜端口之间，其中第一聚焦透镜(6)靠近分束镜(8)，该单色CCD(3)、电动滤光片轮(5)上正在使用的滤光片、第一聚焦透镜(6)、面向单色CCD(3)的分束镜端口的中心线重合；在低照度环境下，目标图像(9)的反射光直接通过分束镜(8)分为相同的两束，其中一束通过第二聚焦透镜(7)进入EMCCD(2)得到高分辨率的灰度图像，另外一束依次通过第一聚焦透镜(6)、电动滤光片轮(5)上的滤光片分别在单色CCD(3)上得到三幅低分辨率的红绿蓝光谱下的灰度图像；其中EMCCD(2)得到的高分辨率图像的分辨率是单色CCD(3)得到图像分辨率的整数倍n*n，EMCCD(2)和单色CCD(3)得到的4幅灰度图像传回PC(1)，在PC(1)端的matlab中进行重构和彩色还原。