一种RGB+IR图像采集设备的制作方法

文档序号:14680799发布日期:2018-06-12 22:13阅读:1055来源:国知局
一种RGB+IR图像采集设备的制作方法

本实用新型涉及图像采集装置,具体涉及一种RGB图像和IR图像采集设备。



背景技术:

图像采集处理主要有真彩色、伪彩色和调配色图像三种深度与色彩的映射关系,图像采集处理设备主要有多路视频的专业图像采集卡和便携式USB总线图像采集盒对图像进行处理。

图像中的每个像素值都分成R、G、B三个基色分量,每个基色分量直接决定其基色的强度,这样产生的色彩称为真彩色。

传统的图像传感器在读取RGB与IR两种格式的数据时需要借助复杂的算法,通过这种方式得到的RGB图像与IR图像会存在一定的颜色失真,导致图像质量下降,并且运算过程造成大量的时间损耗,所获得的IR图像无论在图像质量还是耗时方面都对虹膜识别性能产生了不利影响。因此,我们亟待在图像传感器的RGB与IR数据读取方式上展开深入调研,研发更加满足实际应用需求的新型图像传感器。



技术实现要素:

本实用新型提供一种RGB图像和IR图像的采集设备,本实用新型采用图像传感器的微滤镜层中R、G、B、IR微滤镜单元特殊的排列方式,通过现有的Bayer格式即可读取RGB数据与IR数据,省去了复杂的算法运算过程。

本实用新型的技术方案:一种RGB+IR图像采集设备,自下到上依次包括电路板、图像传感器、对焦马达、镜片座、镜片组,以及设置在电路板两端的红外照明单元;

其中,所述红外照明单元与所述电路板电连接;

所述图像传感器置于电路板上方,与所述电路板电连接,其中,所述图像传感器包括靠近镜片组布置的微滤镜层、远离镜片组布置的感光传感器以及图像信号处理器;

所述对焦马达通过紧固件固定于所述图像传感器上方;

所述镜片座通过紧固件固定于所述对焦马达两端,其中所述镜片座设置卡扣阵列,通过所述卡扣阵列用于固定镜片组;

所述微滤镜层包括成阵列排列的多个微滤镜单元,所述微滤镜单元包括可见光微滤镜单元和红外光微滤镜单元,所述感光传感器包括与各个微滤镜单元上下垂直对应布置的多个像元单元,所述图像信号处理器用于读取感光传感器的原始图像阵列数据,还原出RGB图像和IR图像;

所述微滤镜层的微滤镜单元的排列方式为包括若干微滤镜组,所述微滤镜组由上下左右相邻的组成一个正方形的十六个微滤镜单元构成,所述微滤镜组以横纵两条分割线划分成四个正方形子区域,每个子区域包括四个微滤镜单元,四个子区域分别设置为透射红光与红外光、绿光与红外光、蓝光与红外光、绿光与红外光的微滤镜单元,各个微滤镜单元只能透射相应的色光,其他色光全部被微滤镜单元吸收,相应的像元单元对通过微滤镜单元的相应的色光进行成像。

优选的,所述红外照明单元,用于在IR图像采集模式下发射红外光线,红外照明单元还用于,在暗光环境中RGB图像采集模式下发射红外光线,提升拍摄场景的环境亮度,增强RGB图像的亮度信息与清晰度。

优选的,所述微滤镜单元包括可见光微滤镜单元和红外光微滤镜单元,其中所述可见光微滤镜单元能够透射400nm~650nm的可见光,红外光微滤镜单元能够透射700nm~1000nm的红外光。

一种包括所述RGB+IR图像采集设备的电子设备,所述电子设备包括人脸识别设备、手势识别设备、景深估计设备、虹膜识别设备、活体检测和夜间监测设备。

一种利用所述RGB+IR图像采集设备,对原始图像阵列依次读取每个微滤镜组对应的像元单元数据,进行采样和量化处理,还原RGB图像的工作状态为:

1)如果一个像元单元感应的颜色是红色,那么图像信号处理器根据该像元单元周围的三个红色像元单元的数值来计算R分量值,如果一个像元单元感应的颜色是绿色,那么图像信号处理器根据该像元单元周围的三个绿色像元单元的数值来计算G分量值,如果一个像元单元感应的颜色是蓝色,那么图像信号处理器根据该像元单元周围的三个蓝色像元单元的数值来计算B分量值,这样原始图像阵列的排列方式转变成上下左右相邻组成一个正方形的四个像素点分别为红色、绿色、蓝色、绿色,其分辨率为原始图像阵列的四分之一;

2)图像信号处理器依次读取每一个红色像元单元及其周围的绿色、蓝色像元单元,计算出RGB值,还原RGB图像,其分辨率为原始图像阵列的四分之一。

一种利用所述RGB+IR图像采集设备还原IR图像的工作状态为:

图像信号处理器依次读取每一个红外像元单元,还原IR图像,其分辨率为原始图像阵列的四分之一。

本实用新型的有益效果:本实用新型一种RGB+IR图像采集设备,能够同时对RGB图像和IR图像进行成像,并读取出RGB和IR图像数据,适用于基于红外照明的人脸识别、手势识别、景深估计、虹膜识别、以及暗光拍摄等多种应用场景,同时本实用新型的RGB图像和IR图像的读取方式能够简化为传统的Bayer格式数据读取方法,采用现有的硬件技术即可实现数据读取,无需引入大量复杂计算。

应当理解,前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释,并不应当用作对本实用新型所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图,本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明,其中:

图1示意性示出本实用新型图像采集设备的结构示意图;

图2a~2e示意性示出本实用新型图像采集设备的图像传感器的结构示意图;

图3a~3b示意性示出本实用新型图像采集设备的还原RGB图像和IR图像的工作状态示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例,本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而,本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例;可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中,将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的部件,或者相同或类似的步骤。

图1所示为本实用新型RGB+IR图像采集设备结构示意图,如图1所示,图像采集装置自下到上依次包括电路板106、图像传感器104、对焦马达103、镜片座102和镜片组101,以及设置在电路板两端的红外照明单元105。

所述红外照明单元105与所述电路板电连接,本实施例中红外照明单元105的组数为1组。

其中,所述红外照明单元105,用于在IR图像采集模式下发射红外光线;红外照明单元105还用于在暗光环境中RGB图像采集模式下发射红外光线,提升拍摄场景的环境亮度,增强RGB图像的亮度信息与清晰度。

所述图像传感器104置于电路板106上方,并与所述电路板电连接,其中,所述图像传感器104包括靠近镜片组101布置的微滤镜层、远离镜片组101布置的感光传感器以及图像信号处理器。

所述对焦马达103通过紧固件固定于所述图像传感器104上方。

所述镜片座102通过紧固件固定于所述对焦马达103两端,其中所述镜片座102设置卡扣阵列,本实施例中卡扣阵列为两组。

通过所述卡扣阵列用于固定镜片组101。

所述镜片组101包括1片或多片镜片组成,所述镜片组101镜片数目与镜片座102设置的卡扣阵列数目一致,所述镜片组101能够汇聚或者发散光。

图2a~2e所示为本实用新型图像采集设备的图像传感器的结构示意图。

如图2a所示,图像传感器20包括靠近镜头的微滤镜层201、远离镜头的感光传感器202以及图像信号处理器(图中未画出)。

其中,所述微滤镜层201包括成阵列排列的多个微滤镜单元,微滤镜单元被划分成若干微滤镜组A,其构成规则为每个微滤镜组由十六个相邻的形成正方形的微滤镜单元组成,这十六个微滤镜单元被划分成上下左右四个不重叠的正方形子区域A1-A4,每个子区域包括四个微滤镜单元,第一子区域A1的四个微滤镜单元设置为透射红光、红光、红光与红外光,第二子区域A2的四个微滤镜单元设置为透射绿光、绿光、绿光与红外光,第三子区域A3的四个微滤镜单元设置为透射蓝光、蓝光、蓝光与红外光,第四子区域A4的四个微滤镜单元设置为透射绿光、绿光、绿光与红外光,各个微滤镜单元只能透射相应的色光,其他色光全部被微滤镜单元吸收。

感光传感器202包括与各个微滤镜单元上下垂直对应设置的多个像元单元,对通过微滤镜单元的相应的色光进行成像,每个像元单元对应图像的一个像素点。

图2b、2c、2d、2e分别为红色、绿色、蓝色、红外微滤镜单元透射相应色光示意图,各个微滤镜单元只能透射相应的色光,其他色光全部被微滤镜单元吸收。

如图2b所示为红色微滤镜单元透射相应色光示意图,透射红色光,绿色光、蓝色光和红外光被红色微滤镜单元吸收。

如图2c所示为绿色微滤镜单元透射相应色光示意图,透射绿色光,红色光、蓝色光和红外光被绿色微滤镜单元吸收。

如图2d所示为蓝色微滤镜单元透射相应色光示意图,透射蓝色光,红色光、绿色光和红外光被蓝色微滤镜单元吸收。

如图2e所示为红外微滤镜单元透射相应色光示意图,透射红外光,红色光、绿色光和蓝色光被红外微滤镜单元吸收。

图3a~3b所示为本实用新型图像采集设备还原RGB图像和IR图像的工作状态示意图。

其中,图3a所示为本实用新型图像采集设备的还原RGB图像的工作状态示意图,如图3a所示,如果一个像元单元感应的颜色是红色,那么图像信号处理器根据所述像元单元周围的三个红色像元单元的数值来计算R分量值,如果一个像元单元感应的颜色是绿色,那么图像信号处理器根据该像元单元周围的三个绿色像元单元的数值来计算G分量值,如果一个像元单元感应的颜色是蓝色,那么图像信号处理器根据该像元单元周围的三个蓝色像元单元的数值来计算B分量值,这样原始图像阵列的排列方式转变成上下左右相邻组成一个正方形的四个像素点分别为红色、绿色、蓝色、绿色,其分辨率为原始图像阵列的四分之一。

图像信号处理器依次读取每一个红色像元单元及其周围的绿色、蓝色像元单元,计算出RGB值,还原RGB图像,其分辨率为原始图像阵列的四分之一。

图3b所示为本实用新型图像采集设备还原IR图像的工作状态示意图,具体步骤为:图像信号处理器依次读取每一个红外像元单元,还原IR图像,其分辨率为原始图像阵列的四分之一。

其中,一种包括本实用新型的RGB+IR图像采集设备的电子设备,所述电子设备包括人脸识别设备、手势识别设备、景深估计设备、虹膜识别设备、活体检测和夜间监测设备。

应用实施例

1.近红外人脸识别机场自助通关系统

由于传统的人脸识别技术主要是基于可见光图像来进行人脸识别,这种方式难以适应环境光照的变化,识别性能会随着环境光照的随机变化而急剧下降,无法满足机场、港口等场所自助通关系统的身份认证准确性的需求。例如采集图像时遇到测光出现的阴阳脸则无法正常进行人脸识别。

基于本实用新型的RGB+IR图像采集设备可应用于机场自助通关系统的人脸采集设备中,用于对通行人员采集人脸图像进行人脸识别身份认证。当采集图像时,红外照明设备开启照射通行人员的人脸区域,人脸区域的光线通过摄像头模组在图像传感器上成像,图像信号处理器分别读取RGB格式的人脸图像和IR格式的人脸图像,用于进行人脸识别,判断是否允许通行。

2.红外智能手势识别交互系统

具有本实用新型的RGB+IR图像采集设备的智能手势识别交互系统,可以实现IR成像,用于进行手势识别;同时该摄像头模组还可以支持进行RGB成像,能够将智能手势识别交互系统推广到手机、PAD等移动设备上,在设备执行交互任务时读取IR图像,在设备执行自然场景的图像采集时读取RGB图像。

3.景象深度估计设备

具有本实用新型的RGB+IR图像采集设备的景象深度估计设备能够同时进行IR与RGB图像成像,图像信号处理器读取IR图像数据用于进行景深估计,读取RGB图像数据用于界面显示。由此能够实现在做出精确的景深估计的同时,向用户显示实际的景物图像,增强可视化效果。

4.虹膜识别支付手机

本实用新型的RGB+IR图像采集设备适用于安装在智能手机上,在用户进行基于虹膜识别的支付操作时,红外灯开启,读取图像传感器中的IR图像数据进行虹膜识别,判断当前用户是否为银行授权用户,并查询与之匹配的银行账户执行扣款操作。IR图像同时也可以用于活体检测,增强支付的安全性,防止不法人员采用仿冒的假体攻击支付系统,保护已授权用户的身份信息与账户信息安全。在用户使用手机进行自然场景拍摄时,红外灯保持关闭状态,图像信号处理器读取图像传感器中的RGB图像数据。

5.夜间监控仪

大多监控摄像机在白天光照充足的环境中能够拍摄到清晰的图像,但是在黑暗环境中性能往往大幅度下降,具有本发明的RGB+IR图像采集设备的监控仪能够解决这一问题,在夜间光线较暗的环境中,红外照明装置开启,提升环境光照亮度,增强图像中的亮度信息。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践,本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的,本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

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