一种基于微振的多目高清成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数字图像处理领域，涉及一种基于微振的多目高清成像装置，即利用 多相机构造类复眼光学系统和系统的微小振动在临近图像之间的亚像素像移重构高分辨 率图像帧。
【背景技术】
[0002] 数字成像设备不仅广泛使用到数字电视、网络播放、视频监控、医学诊断、交通管 理等日常生活中，也广泛应用到天文探测、宇航、遥感、制导、预警等军事和科研领域中，且 成为不可缺少的一项技术。为了能从图像视频中获取更多场景或目标的细节信息和动态信 息，就迫切需要提高图像视频的空间分辨率和时间分辨率。
[0003]但是，任何视频摄像设备均具有一定的空间和时间分辨率，空间分辨率主要取决 于光电传感器件的空间分布密度和空间点扩散函数，而时间分辨率主要取决于传感器件的 采样帧率和曝光时间。也就是说受成像系统物理条件和拍摄环境等影响，实际得到的图像 质量差、分辨率低。要提高图像的分辨率可以通过减小像素尺寸、增加芯片规模、改变探测 元排列方式和超分辨率图像重建几种方式。提高工艺水平，减小探测元尺寸，增加CCD相机 探测元密度，虽然可以达到减小像素尺寸和提高图像分辨率的目的，但这同时会使每个像 素获得的光照减少，相应地使曝光噪声更加明显，引起图像质量恶化，因此像素尺寸不可能 无限地减小。如果像素尺寸难以减小，则另一种提高分辨率的方法就是增加成像芯片的尺 寸，以增加成像的总像素数，但这又会导致电容增大，影响电荷交换速度，因而也不那么有 效。一个光学成像系统存在一个不导致曝光噪声退化的最优像素尺寸，目前成像系统几乎 都达到了这个最小像素尺寸，要进一步减小像素尺寸，技术和经济成本都要求较高。将成像 系统探测元的正方形排列方式改成梅花形、超模式、或六边形排列，虽然可将图像空间分辨
，但通过改变探测元排列提高分辨率非常有限，而且对于 一般的图像应用，根据需要随时去调整探测元排列方式也不一定可行。
[0004] 在数字成像中，成像器在成像过程中受到内外等各种因素的影响造成图像分辨率 下降，严重时视频会出现图像模糊和大量噪声干扰，这不利于图像的细节信息获取和使用。
【发明内容】
[0005](一）要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是：提供一种基于微振的多目高清成像装置，充分利用 多相机构造类复眼光学系统模块和系统的微小振动在临近图像之间的亚像素像移，以避免 成像过程中内外因素影响所带来的图像分辨率下降、图像模糊、噪声干扰的现象。
[0007](二）技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于微振的多目高清成像装置，其包括： 光学系统模块、成像电路处理模块和微振动结构模块；微振动结构模块连接光学系统模块， 用于在光学系统模块成像过程中对光学系统模块产生微振动，成像电路处理模块接收光学 系统模块所成图像并对图像进行处理和重建高清图像视频帧。
[0009] 其中，所述光学系统模块为由多个相机排列形成的复眼结构，多个相机的排列规 则满足每个相机对同一场景成像；相机包括光学组件和CCD传感器。
[0010] 其中，所述成像电路处理模块中，对应每个相机的CCD传感器设置一个CCD驱动电 路，时序控制器根据预设的控制时序通过CCD驱动电路启动其对应的CCD传感器成像，每个 CCD传感器连接其对应的图像预处理模块，预处理模块连接其对应的数据缓存区，时序控制 器对图像预处理模块和数据缓存区进行时序控制，多个数据缓存区连接数据处理单元；成 像电路处理模块在接收到外部脉冲触发时，时序控制电路依次控制启动各个CCD传感器成 像；成像同时，CCD驱动电路启动光电信号转换，把光信号转换成电信号并通过电荷转移电 路和图像预处理模块将数据输出至数据缓存区，进一步由数据处理单元根据所接收数字图 像，在多个视频序列中提取特征点并根据相似性原则进行特征点匹配，进一步运用RANSAC 鲁棒估计方法估计视频间的时空配准参数建立图像帧间映射关系，再用超分辨率重建方法 重建出高分辨率图像帧。
[0011] 其中，所述微振动结构模块包括固定杆和风轮，固定杆垂直于光学系统面沿光学 系统模块轴心设置；成像电路处理模块固定在以固定杆为中心的圆面上，位于成像系统后 部；风轮固定在固定杆上并位于成像电路处理模块后部，风轮在加电时高速旋转，产生的风 对前方光学系统模块降温减小热噪声对成像的干扰，同时风轮高速旋转产生的高频振动使 光学系统模块产生微小像移，数据处理单元可依据这个微小偏移量重建高清图像视频帧。
[0012](三）有益效果
[0013] 上述技术方案所提供的基于微振的多目高清成像装置，充分利用了类复眼光学结 构，克服了高分辨率成像器制作工艺困难问题，降低了成本；充分利用了多相机获取同场景 的时空信息，增加了所获场景图像的细节信息；充分利用了不同视频图像间亚像素级互补 信息和超分辨率重建算法，提高了视频图像的分辨率和图像质量；充分利用了时序控制电 路控制多相机独立成像，提高了重建视频帧图像的采样帧率；充分利用了系统的微小振动 构造单成像器在一段时间内对同一场景多次成低分辨率图像，减少了系统的结构复杂度和 降低了成本。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明实施例中类复眼光学系统模块示意图。
[0015] 图2是本发明实施例基于微振的多目高清成像装置的原理示意图。
[0016] 图3本发明实施例基于微振的多目高清成像装置中微振动结构模块示意图
[0017] 图4是本发明实施例基于微振的多目高清成像装置结构分解示意图。
[0018] 图中，1-相机，2-成像电路处理模块，3-风轮，4-固定杆。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具 体实施方式作进一步详细描述。
[0020] 为了实现本发明的目的，参照图1至图4所示，本实施例基于微振的多目高清成像 装置包括光学系统模块、成像电路处理模块和微振动结构模块，光学系统模块用于实现多 目成像，微振动结构模块连接光学系统模块，用于在光学系统模块成像过程中对光学系统 模块产生微振动，成像电路处理模块接收光学系统模块所成图像并对图像进行处理和重建 高清图像视频帧。
[0021] 其中，如图1所示，光学系统模块为由多个相机1排列形成的复眼结构，多个相机1 的排列规则满足每个相机对同一场景成像。复眼结构的设计来源于动物的复眼原