一种成像装置及其成像方法与流程

本发明涉及成像技术领域，尤指一种成像装置及其成像方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，在医学生物等领域，为了更好的观测生物的特征和细节信息，在对生物以及生物所处环境进行拍摄成像时，所需的像素规模越来越大，随着需要观测的像素规模增大，为了获取大规模像素图像需要使用大规模像素的阵列对其进行探测，因此，单由探测器造成的成本将大幅度增加。与此同时，由于像素规模的上升，在使用探测器进行探测时也会造成存储困难和数据传输的困难。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种成像装置及其成像方法，用以使用小规模像色探测器获得大规模像素图像，以节约器件成本，减少数据存储量和传输量。

第一方面，本发明实施例提供一种成像装置，包括：透镜组，探测器，以及和所述探测器电连接的处理器；其中，所述探测器位于所述透镜组的像方焦平面上；

所述透镜组，用于对物体的光线进行透射，使所述物体成像于所述透镜组的像方焦平面上；

所述处理器，用于控制所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像，并对扫描到的所述频域图像进行处理获得所述物体的时域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述装置中，还包括：与所述探测器连接的驱动模块；

所述处理器，具体用于向所述驱动模块发送控制所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上移动的信号；

所述驱动模块，用于根据接收的信号驱动所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述装置中，还包括：连接在所述探测器和所述处理器之间的滤波器；

所述滤波器，用于对所述探测器扫描到的所述频域图像进行滤波处理后发送至所述处理器。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述装置中，所述探测器为阵列探测器。

第二方面，本发明实施例提供一种基于上述任一成像装置的成像方法，包括：

所述透镜组对物体的光线进行透射，使所述物体成像于所述透镜组的像方焦平面上；

所述处理器控制所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像；

所述处理器对扫描到的所述频域图像进行处理获得所述物体的时域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述处理器控制所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像，包括：

所述处理器向所述驱动模块发送控制信号；

所述驱动模块根据接收的所述控制信号驱动所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述处理器向所述驱动模块发送控制信号，包括：

所述处理器向所述驱动模块发送多个带有区域标识的扫描控制信号；

所述驱动模块根据所述控制信号驱动所述探测器在所述透镜组的像方焦平面上扫描所述物体的频域图像，包括：

所述驱动模块根据各所述扫描控制信号分别驱动所述探测器在各所述区域标识对应的所述像方焦平面的各区域内扫描所述物体的频域图像，获得各所述区域标识对应的频域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述处理器对扫描到的所述频域图像进行处理获得所述物体的时域图像，包括：

所述处理器对各所述区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的所述频域图像进行处理获得所述物体的时域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述处理器对各所述区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的所述频域图像进行处理获得所述物体的时域图像，包括：

所述处理器对各所述区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的所述频域图像进行反傅里叶变换，获得所述物体的时域图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，在所述处理器对各所述区域标识对应的频域图像进行叠加之前，还包括：

所述滤波器对所述探测器扫描到的各所述区域标识对应的频域图像进行滤波处理后发送至所述处理器；

所述处理器对各所述区域标识对应的频域图像进行叠加，包括：

所述处理器对经过滤波处理后的各所述区域标识对应的频域图像进行叠加。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的成像装置及其成像方法，通过透镜组对物体的光线进行透射，使物体成像于透镜组的像方焦平面上；处理器控制探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像；处理器对扫描到的频域图像进行处理获得物体的时域图像。由于物体在经过透镜组在其像方焦平面上成像时，其频域图像与时域图像相对应，包含了图像的全部特征信息。因此，将探测器置于透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，使用小规模像素的探测器即可获得频域图像的特征信息，通过将获得的频域图像中的特征信息进行变换处理即可获得物体的时域图像。由此，减少了探测器的像素规模，节约了器件成本；而使用小规模像素的探测器进行图像扫描，使其探测得到的数据也会减少，从而减少数据的存储量和传输量。

附图说明

图1为本发明实施例中成像装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例中成像装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例中成像方法的流程图之一；

图4为本发明实施例中成像方法的流程图之二。

具体实施方式

本发明实施例提供一种成像装置及其成像方法，用以使用小规模像色探测器获得大规模像素图像，以节约器件成本，减少数据存储量和传输量。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的成像装置及其成像方法。

如图1所示，本发明实施例提供的成像装置，包括：透镜组11，探测器12，以及和探测器12电连接的处理器13；其中，探测器12位于透镜组11的像方焦平面上；

透镜组11，用于对物体的光线进行透射，使物体成像于透镜组的像方焦平面上；

处理器13，用于控制探测器12在透镜组11的像方焦平面上扫描物体的频域图像，并对扫描到的频域图像进行处理获得物体的时域图像。

由于物体在经过透镜组在其像方焦平面上成像时，其频域图像与时域图像相对应，包含了图像的全部特征信息。因此，将探测器置于透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，使用小规模像素的探测器即可获得频域图像的特征信息，通过将获得的频域图像中的特征信息进行变换处理即可获得物体的时域图像。由此，减少了探测器的像素规模，节约了器件成本；而使用小规模像素的探测器进行图像扫描，使其探测得到的数据也会减少，从而减少数据的存储量和传输量。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述装置中，如图2所示，还包括：与探测器12连接的驱动模块14；

处理器13，具体用于向驱动模块14发送控制探测器12在透镜组11的像方焦平面上移动的信号；

驱动模块14，用于根据接收的信号驱动探测器12在透镜组11的像方焦平面上扫描物体的频域图像。

在具体实施时，处理器13通过驱动模块14对探测器进行控制，例如，处理器13可向驱动模块发送使探测器12开启或关闭的控制信号，再由驱动模块14驱动探测器12的启动和关闭；或者，处理器13可向驱动模块发送使探测器12的移动控制信号，驱动模块14根据该控制信号驱动探测器12移动到相应位置进行图像扫描。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述装置中，如图2所示，还包括：连接在探测器12和处理器13之间的滤波器15；

滤波器15，用于对探测器12扫描到的频域图像进行滤波处理后发送至处理器13。

由于物体的频域图像中，中心集中的为低频信息，对应时域图像中的轮廓；在中心的周围为高频信息，对应时域图像中的细节。因此，可根据时域图像中所需要观测的图像信息，对探测器12扫描到的频域图像进行相应的滤波处理。此外，滤波器15还可对扫描到的频域图像进行平滑或加强等处理。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述装置中，探测器12为阵列探测器。

由于单个探测器的扫描像素范围有限，在单个探测器的扫描范围无法覆盖频域图像所要获取的图像区域时，可采用阵列探测器进行频域图像的扫描。在具体实施时，在阵列探测器将扫描的频域图像发送至处理器13后，可由处理器13对其扫描的图像统一进行整合和后续处理。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种基于上述任一成像装置的成像方法，如图3所示，包括如下步骤：

S301、透镜组对物体的光线进行透射，使物体成像于透镜组的像方焦平面上；

S302、处理器控制探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像；

S303、处理器对扫描到的频域图像进行处理获得物体的时域图像。

由于频域图像与时域图像相对应，包含了图像的全部特征信息，将探测器置于透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，使用小规模像素的探测器即可获得图像的特征信息，通过将获得的频域图像中的特征信息进行变换处理即可获得物体的时域图像。由此，减少了探测器的像素规模，节约了器件成本；而使用小规模像素的探测器进行图像扫描，使其探测得到的数据也会减少，从而减少数据的存储量和传输量。

具体地，在上述的步骤S302中，处理器控制探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，具体可以包括：

处理器向驱动模块发送控制信号；

驱动模块根据接收的控制信号驱动探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像。

在具体实施时，处理器通过向驱动模块发送控制信号，以使驱动模块驱动探测器进行开启、关闭、扫描和移动等操作。

进一步地，在上述的步骤中，处理器向驱动模块发送控制信号，具体可以包括：

处理器向驱动模块发送多个带有区域标识的扫描控制信号；

相应地，驱动模块根据控制信号驱动探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，具体可以包括：

驱动模块根据各扫描控制信号分别驱动探测器在各区域标识对应的像方焦平面的各区域内扫描物体的频域图像，获得各区域标识对应的频域图像。

在具体实施时，物体的频域图像的中心部分为低频信息，周围部分为高频信息；其中，低频信息对应时域图像中的轮廓，高频信息对应时域图像中的细节，因此，在对频域图像进行扫描时，可将全部的频域图像划分区域，并分别对应一区域标识，处理器在发送扫描控制信号至驱动模块时，其发送的扫描控制信号中携带上述区域标识；驱动模块可根据接收的扫描控制信号中的区域标识，分别驱动探测器对相应的部分频域图像进行扫描。而根据实际所需要观测的时域图像，对应于频域图像中的频率，可灵活调整频域图像的扫描区域，无需对全部频域图像进行扫描，从而减少了扫描过程中的数据存储和数据处理。

进一步地，在上述的步骤S303中，处理器对扫描到的频域图像进行处理获得物体的时域图像，具体可以包括：

处理器对各区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的频域图像进行处理获得物体的时域图像。

由上述的扫描过程可知，由于探测器对区域标识对应的部分频域图像进行扫描后，会在需要进行观测的区域进行多次扫描的情况，而在本发明实施例提供的上述方法中，在频域空间中扫描的为多个离散的点，因此，需要对探测器扫描的频域空间中的离散点进行叠加处理，并在未扫描的频点处补充数据，通常情况下在未被扫描的频点处的数据为0。在经过图像叠加之后，将叠加后的频域图像进行恢复处理即可获得物体的时域图像。

具体地，在上述的步骤中，处理器对各区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的频域图像进行处理获得物体的时域图像，具体可以包括：

处理器对各区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的频域图像进行反傅里叶变换，获得物体的时域图像。

应该说明的是，透镜在其物方焦平面和像方焦平面内的光声场振幅互为傅里叶变换，即在物体的反射光或物体所发射的光经过透镜组后，其时域图像的灰度分布函数变换为频域图像的频率分布函数。因此，在确定了频域图像后，对其进行反傅里叶变换可获得物体的频域图像。在实际应用时，可调整透镜组与物体之间的距离，使物体位于透镜组的物方焦平面上；而在物体未位于透镜组的物方焦平面时，可在进行反傅里叶变换时对其增加的二次因子进行相应变换亦可获得物体成你的时域图像。

进一步地，在本发明实施例提供的上述方法中，在处理器对各区域标识对应的频域图像进行叠加之前，还包括：

滤波器对探测器扫描到的各区域标识对应的频域图像进行滤波处理后发送至处理器；

相应地，处理器对各区域标识对应的频域图像进行叠加，具体可以包括：

处理器对经过滤波处理后的各区域标识对应的频域图像进行叠加。

在具体实施时，可根据时域图像中所需要观测的图像信息，对探测器12扫描到的频域图像进行相应的滤波处理。此外，滤波器15还可对扫描到的频域图像进行平滑或加强等处理。

以下为基于上述任一成像装置的成像方法的实例，如图4所示，具体包括如下步骤：

S401、透镜组对物体的光线进行透射，使物体成像于透镜组的像方焦平面上；

S402、处理器向驱动模块发送多个带有区域标识的扫描控制信号；

S403、驱动模块根据各扫描控制信号分别驱动探测器在各区域标识对应的像方焦平面的各区域内扫描物体的频域图像，获得各区域标识对应的频域图像；

S404、滤波器对探测器扫描到的各区域标识对应的频域图像进行滤波处理后发送至处理器；

S405、处理器对经过滤波处理后的各区域标识对应的频域图像进行叠加，并对叠加后的频域图像进行反傅里叶变换，获得物体的时域图像。

本发明实施例提供的成像装置及其成像方法，通过透镜组对物体的光线进行透射，使物体成像于透镜组的像方焦平面上；处理器控制探测器在透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像；处理器对扫描到的频域图像进行处理获得物体的时域图像。由于物体在经过透镜组在其像方焦平面上成像时，其频域图像与时域图像相对应，包含了图像的全部特征信息。因此，将探测器置于透镜组的像方焦平面上扫描物体的频域图像，使用小规模像素的探测器即可获得频域图像的特征信息，通过将获得的频域图像中的特征信息进行变换处理即可获得物体的时域图像。由此，减少了探测器的像素规模，节约了器件成本；而使用小规模像素的探测器进行图像扫描，使其探测得到的数据也会减少，从而减少数据的存储量和传输量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。