基于聲光可調(diào)諧濾光器的紅外線成像取證系統(tǒng)及其校正像面漂移的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及法庭科學(xué)刑事案件現(xiàn)場(chǎng)取證的技術(shù)，尤其涉及基于聲光可調(diào)諧濾光器的紅外線成像取證系統(tǒng)及其校正像面漂移的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外線是一種人眼不可見(jiàn)的熱射線，它遵守光的直線傳播、反射和折射等定律。自然界里的很多物質(zhì)對(duì)紅外線的吸收、反射、穿透等能力與可見(jiàn)光、紫外線不同，紅外線穿透能力較強(qiáng)，可以進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部到達(dá)更深層部位，甚至可以穿透一些可見(jiàn)光和紫外線不能通過(guò)的物質(zhì)。因此，對(duì)物體進(jìn)行紅外成像，可以獲得與可見(jiàn)光和紫外成像不同的物體信息或細(xì)
-K-T。
[0003]在法庭科學(xué)和物證鑒定領(lǐng)域，經(jīng)常采用紅外照相技術(shù)來(lái)顯現(xiàn)和提取潛在物證。如:顯現(xiàn)各類書(shū)寫(xiě)文字及被涂抹的字跡；進(jìn)行真?zhèn)螏诺蔫b別；對(duì)燒焦紙張上的字跡進(jìn)行拍照還原；對(duì)室外陰霾煙塵現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拍照；對(duì)槍暈痕跡與灰塵足跡進(jìn)行顯現(xiàn)；對(duì)深色布上的字跡、印章、血跡等進(jìn)行拍照顯現(xiàn)。當(dāng)前受照相器件的限制，現(xiàn)場(chǎng)取證的紅外線濾光器通常采用長(zhǎng)波通濾光鏡，由于長(zhǎng)波通濾光鏡波長(zhǎng)范圍較寬，不利于物證的鑒別。
[0004]此外，在法庭科學(xué)和物證鑒定領(lǐng)域，常用的紅外照相波段為700_1200nm。由于紅外線波長(zhǎng)越長(zhǎng)其穿透能力也越強(qiáng)，因此，有必要研發(fā)波長(zhǎng)大于1200nm的紅外成像設(shè)備，以提高現(xiàn)場(chǎng)潛在物證的提取能力，為偵查破案提供技術(shù)支撐。
[0005]成像光譜儀由紅外行掃描儀和多光譜掃描儀等多種遙感儀的原理發(fā)展而來(lái)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)了掃描成像和精細(xì)分光。它是在掃描成像原理的基礎(chǔ)上，將成像輻射的波段劃分成更為狹窄的多個(gè)波段進(jìn)行成像，對(duì)同一景物獲得更多個(gè)光譜波段的圖像。成像光譜儀包括成像單元和光譜分光單元兩部分，成像單元用于對(duì)地物目標(biāo)的空間成像，分光單元用于光譜波段分割或光譜維掃描。光譜探測(cè)儀器按分光方式的不同可以分為濾光片型、光柵型、傅立葉型、二極管陣列型、聲光可調(diào)諧濾光器(Acousto-Optic Tunable Filter，簡(jiǎn)稱AOTF)型等。
[0006]聲光可調(diào)諧濾光器(AOTF)是一種電控濾光器，它基于聲光效應(yīng)的原理，當(dāng)一束復(fù)色光通過(guò)一個(gè)高頻振動(dòng)的具有光學(xué)彈性的晶體時(shí)，某一波長(zhǎng)的單色光將會(huì)在晶體內(nèi)部產(chǎn)生衍射，以一定角度從晶體中透射出來(lái)，未發(fā)生衍射的復(fù)色光則沿原光線傳播方向直接透射過(guò)晶體，由此達(dá)到分光的目的。聲光可調(diào)諧濾光器主要分為共線型聲光可調(diào)諧濾光器和非共線型聲光可調(diào)諧濾光器，由于非共線型聲光可調(diào)諧濾光器具有較大的口徑和視場(chǎng)角，同時(shí)衍射光和未衍射光有一定的分離角度，在空間上實(shí)現(xiàn)了分離，晶體材料易于獲得，可以對(duì)自然光進(jìn)行衍射，成為目前普遍使用的類型。當(dāng)晶體振動(dòng)頻率改變時(shí)，衍射光波長(zhǎng)也相應(yīng)改變，這就是聲光可調(diào)諧濾光器分光的基本原理。
[0007]由于聲光可調(diào)諧濾光器的分光原理區(qū)別于傳統(tǒng)的色散元件(如棱鏡和光柵)，它的衍射分離角，即衍射光與未衍射光的空間分離角隨波長(zhǎng)而變，并不是固定值，因此將會(huì)導(dǎo)致圖像的色散漂移問(wèn)題。色散漂移的根本原因是聲光可調(diào)諧濾光器的TeO2晶體本身所具有的色散特性，衍射光的衍射角隨波長(zhǎng)的變化而變化。因此，不同波段的圖像在面陣探測(cè)器上會(huì)有色差，發(fā)生漂移，從而會(huì)出現(xiàn)光譜圖像不清晰的現(xiàn)象，給聲光可調(diào)諧濾光器光譜數(shù)據(jù)的像元配準(zhǔn)帶來(lái)較大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能夠在刑事案件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行紅外線成像取證、具有較高的紅外線成像的精準(zhǔn)度、并帶有自動(dòng)校正像面漂移功能的紅外線成像取證系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明還提供了一種紅外線成像取證系統(tǒng)校正像面漂移的方法，其能夠克服現(xiàn)有聲光可調(diào)諧濾光器型光譜成像系統(tǒng)存在的由于圖像發(fā)生漂移造成對(duì)焦不清晰的缺陷。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種基于聲光可調(diào)諧濾光器的紅外線成像取證系統(tǒng)，包括紅外鏡頭、紅外聲光可調(diào)諧濾光器、紅外成像相機(jī)、聲光可調(diào)諧濾光器驅(qū)動(dòng)器、圖像采集模塊、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)校正像面漂移控制裝置；
紅外聲光可調(diào)諧濾光器位于所述的紅外鏡頭之后，紅外成像相機(jī)位于紅外聲光可調(diào)諧濾光器之后，圖像采集模塊用于采集紅外成像相機(jī)輸出的圖像信號(hào)，并將采集的圖像信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的第一接口與聲光可調(diào)諧濾光器驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接，聲光可調(diào)諧濾光器驅(qū)動(dòng)器的輸出端與紅外聲光可調(diào)諧濾光器的信號(hào)輸入端連接；
該自動(dòng)校正像面漂移控制裝置包括用于對(duì)紅外鏡頭進(jìn)行調(diào)焦的步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、用于檢測(cè)紅外鏡頭的調(diào)焦位置的位置檢測(cè)傳感器以及控制器；控制器的第一信號(hào)輸入端與計(jì)算機(jī)的第二接口連接，控制器的第二信號(hào)輸入端與所述位置檢測(cè)傳感器的信號(hào)輸出端連接，控制器的控制輸出端與所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與步進(jìn)電機(jī)連接。
[0011]本發(fā)明還公開(kāi)了一種上述的基于聲光可調(diào)諧濾光器的紅外線成像取證系統(tǒng)校正像面漂移的方法，包括以下步驟:
步驟一、自動(dòng)校正像面漂移控制裝置的控制器設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍及步長(zhǎng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)走完該步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍，根據(jù)從圖像采集模塊接收的圖像信號(hào)和從位置檢測(cè)傳感器接收的位置檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算出在紅外鏡頭的每一調(diào)焦位置的圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值，并通過(guò)比較得到該步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值及其相應(yīng)的步進(jìn)位置；
步驟二、然后，自動(dòng)校正像面漂移控制裝置的控制器再次設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍及步長(zhǎng)，再次設(shè)定的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍的起點(diǎn)設(shè)定在與前一次步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值相對(duì)應(yīng)的步進(jìn)位置的前一步進(jìn)位置，再次設(shè)定的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍的終點(diǎn)設(shè)定在與前一次步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值相對(duì)應(yīng)的步進(jìn)位置的后一步進(jìn)位置，再次設(shè)定的步長(zhǎng)小于前一次設(shè)定的步長(zhǎng)；通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)走完該再次設(shè)定的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍，根據(jù)從圖像采集模塊接收的圖像信號(hào)和從位置檢測(cè)傳感器接收的位置檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算出在紅外鏡頭的每一調(diào)焦位置的圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值，并通過(guò)比較得到再次設(shè)定的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值及其相應(yīng)的步進(jìn)位置； 步驟三，重復(fù)上述的步驟二達(dá)到N次，N大于等于O，該自動(dòng)校正像面漂移控制裝置的控制器通過(guò)比較得到在所有步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍中的一個(gè)最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值，并控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)紅外鏡頭移動(dòng)到與該所有步進(jìn)運(yùn)動(dòng)范圍中的最大圖像調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值相對(duì)應(yīng)的調(diào)焦位置。
[0012]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明以紅外聲光可調(diào)諧濾光器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長(zhǎng)波通紅外線濾光鏡，使紅外線的成像波段更精準(zhǔn)，從而增強(qiáng)了紅外線成像對(duì)相似物證的鑒別能力；
2、本發(fā)明設(shè)置了自動(dòng)校正像面漂移控制裝置，其能夠根據(jù)圖像采集模塊采集的圖像信號(hào)和位置檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的鏡頭調(diào)焦位置檢測(cè)信號(hào)調(diào)整紅外鏡頭的調(diào)焦位置，得到最清晰的圖像，從而解決了由于聲光可調(diào)諧濾光器本身特性造成的不同波段的圖像在面陣探測(cè)器上會(huì)有色差、發(fā)生漂移，從而會(huì)出現(xiàn)光譜圖像不清晰的現(xiàn)象；
3、本發(fā)明采用了銦鎵砷面陣CCD紅外圖像傳感器進(jìn)行成像，使紅外線成像取證的波段達(dá)到1000 nm -1700nm，具有更強(qiáng)的穿透能力，從而增強(qiáng)了紅外線成像對(duì)潛在物證的探測(cè)能力。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于聲光可調(diào)諧濾光器的紅外線成像取證系統(tǒng)的原理框圖。
[0014]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)校正像面漂移控制裝置的原理框圖。
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