一种多聚焦图像生成装置及多聚焦图像文件处理方法_3

文档序号:8363952阅读:来源:国知局
据人眼的视觉暂留,一般最低为24Hz,如果选取运动驱动装置的扫描频率为24Hz,即周期约0.04秒,成像单元图像帧周期必须小于0.04秒,如选取1/500秒,则一个运动周期内可以容纳20帧不同像距的图像,这样就可以形成多聚焦活动图像。
[0091]对于振子运动方式,考虑到震动物体的固有频率,实施时通过调节成像单元的附加质量及固定装置的弹性使固有频率和驱动扫描信号频率一致。
[0092]所述运动方式即运动扫描方式,即成像单元按运动方式在透镜成像区域来回往复扫描运动。
[0093]对于拍摄一组图像的照相机装置,可以采用拍摄拍摄过程中成像单元仅完成一个运动扫描周期,拍摄过程记录所有图像像素点的坐标(X,y, Z),形成多聚焦图像文件。
[0094]图6为本发明多聚焦图像生成装置采用线阵感光单元布置在契形斜面上并跟随斜面在X轴方向往复运动扫描成像的实施方案。601、602、603为不同距离的物体,604为成像透镜,605为契形斜面,契形斜面605上布置有线阵感光单元,606为线阵感光单元之一,线阵感光单元由点光电芯片组成,目前扫描仪就是采用的这种线阵感光单元扫描成像的,两个相邻线阵感光单元在z轴方向的垂直投影距离为h,h值可以作为像距值参数,线阵感光单元布置在z轴投影距离f~2f之间,可以是等距布置或不等距布置,如靠近2f的位置布置密集,靠近f位置布置稀疏。装置在摄像时,契形斜面605在X投影方向来回往复运动,这样不同像距的线阵感光单元通过X方向扫描,获取不同像距的聚焦面图像。契形斜面605在X投影方向以匀速来回往复运动的方式,或振子运动方式,即契形斜面605在X投影方向以正弦波震动方式来回往复运动。
[0095]所述运动方式即运动扫描方式,即线阵感光单元按运动方式在透镜成像区域来回往复扫描运动。
[0096]所述线阵感光单元的扫描运动为平行扫描,即线阵感光单元在X轴方向的往复运动轨迹是相互平行的。
[0097]线阵感光单兀的构造是将感光点光电芯片排列在一直线上,光电芯片一般为(XD或C0MS,同时,每个感光点还负责像素点的三基色分离,现有技术有:滤光片色分离技术、三CCD色分离技术、单CCD色分离扫描技术。线阵感光单元的感光点获取的像素点信号是模拟信号,所以还有将模拟信号转化为数字信号的过程,即A/D转换。线阵感光单元是一种一维图像传感器,现有的一维图像传感器用于传统的扫描仪。
[0098]图7为本发明多聚焦图像生成装置采用双臂线阵感光单元旋转扫描成像的实施方案。701、702、703为不同距离的物体,704为成像透镜,705、706、707、708、709、710为双臂线阵感光单元,711为转轴,双臂线阵感光单元的中心点连接在转轴711上。装置摄像时,双臂线阵感光单元705、706、707、708、709、710随转轴711转动扫描不同像距的聚焦面,生成不同像距聚焦面的图像。
[0099]本实施方案的运动方式是双臂线阵感光单元在透镜成像区域旋转形成聚焦面的运动扫描方式。
[0100]图8为图7中双臂线阵感光单元z轴方向的视图。双臂线阵感光单元可以均匀布置也可以不均匀布置。或关键像距位置密集布置。或双臂线阵感光单元布置在某一段,双臂线阵感光单元之间的距离可调,双臂线阵感光单元和成像透镜之间的距离可调,即双臂线阵感光单元可以在z轴方向来回移动进行调节。
[0101]图9为图7中双臂线阵感光单元z轴方向立体布置图。双臂线阵感光单元布置在f~2f之间,可以是等距布置或不等距布置,如靠近2f的位置布置密集,靠近f位置布置稀疏。或关键像距位置密集布置。或双臂线阵感光单元布置在某一段形成线阵多聚焦成像堆,双臂线阵感光单元之间的距离可调,双臂线阵感光单元和成像透镜之间的距离可调,即线阵多聚焦成像堆可以在z轴方向来回移动进行调节。
[0102]图10为本发明多聚焦图像生成装置采用单臂线阵感光单元旋转扫描成像的实施方案。1001、1002、1003 为不同距离的物体,1004 为成像透镜,1005、1006、1007、1008、1009、1010为单臂线阵感光单元,1011为转轴,单臂线阵感光单元的一端连接在转轴1011上。装置摄像时,单臂线阵感光单元1005、1006、1007、1008、1009、1010随转轴1011转动扫描不同像距的聚焦面,生成不同像距聚焦面的图像。
[0103]本实施方案的运动方式是单臂线阵感光单元在透镜成像区域旋转形成聚焦面的运动扫描方式。
[0104]图11为图10中单臂线阵感光单元z轴方向的视图。单臂线阵感光单元可以均匀布置也可以不均匀布置;或关键像距位置密集布置;或单臂线阵感光单元布置在某一段形成线阵多聚焦成像堆,单臂线阵感光单元之间的距离可调,单臂线阵感光单元和成像透镜之间的距离可调,即线阵多聚焦成像堆可以在z轴方向来回移动进行调节。
[0105]图12为图10中单臂线阵感光单元z轴方向立体布置图。单臂线阵感光单元布置在f~2f之间,可以是等距布置或不等距布置,如靠近2f的位置布置密集,靠近f位置布置稀疏;或关键像距位置密集布置;或单臂线阵感光单元布置在某一段形成线阵多聚焦成像堆,单臂线阵感光单元之间的距离可调,单臂线阵感光单元和成像透镜之间的距离可调,即线阵多聚焦成像堆可以在z轴方向来回移动进行调节。
[0106]图13为本发明多聚焦图像生成装置采用线阵感光单元布置在直径不同的圆柱结构上旋转扫描成像的实施方案。1301、1302、1303为线阵感光单元,1304为转轴,1305为柱状失真矫正透镜,线阵感光单元布置在不同半径的圆周上且前后不遮光,布置的径向距离Sf~2f之间,通过线阵感光单元在不同半径的圆周转动扫描生成不同像距聚焦面的图像。
[0107]本实施方案的运动方式是线阵感光单元在透镜成像区域柱状旋转形成聚焦柱面的运动扫描方式。
[0108]线阵感光单元在径向布置的方式可以是径向等间距布置或径向不等间距布置,如靠近2f的位置布置密集,靠近f位置布置稀疏。或线阵感光单元在关键像距位置密集布置。或线阵感光单元布置在&2€之间的某一段形成线阵多聚焦成像堆,线阵感光单元径向间距可调,转轴和成像透镜之间的距离可调,即转轴1304可以在z轴方向来回移动调节,或者说线阵多聚焦成像堆可以在z轴方向来回移动调节。
[0109]事实上,照相机、摄像机所拍摄的物体一般在远大于2f的位置,所以成像区域一般位于接近f的位置,显微镜的成像一般在远大于物镜2f的位置,所以实际应用中是关键像距位置密集布置成像单元,较佳的实施方案是采用一定像距方向厚度的线阵多聚焦成像堆作为成像单元,应用于所需的成像区域。
[0110]本实施方案即圆柱状扫描实施方案,考虑到圆柱状扫描会产生柱状图像失真,可以在成像透镜的光路中设置柱状失真矫正透镜1305来矫正柱状图像失真,具体可以设置在成像透镜和线阵感光单元之间的光路中。
[0111]图14为本发明图像文件格式属性表。传统图像文件格式属性表中有:宽度、高度、水平分辨率、垂直分辨率、位深度、帧数、设备、焦距、颜色表示、ISO速度、时间、地址等,图14例的图像文件格式中包含数个不同聚焦面的图像,由不同聚焦面图像封装而成,除传统图像属性外增加聚焦面间距、像距参数。
[0112]聚焦面间距即像间距。
[0113]所述不同聚焦面的图像即成像透镜的成像区域空间中某一截面图像。
[0114]图14例中,聚焦面间距是等距的,即2mm,聚焦面间距可以是不等距的,如靠近2f的位置布置密集,靠近f位置布置稀疏。或关键像距位置密集布置。
[0115]另外,聚焦面间距及像距在本发明多聚焦图像文件格式中不是必需的,不同像距的图像可以排列打包到多聚焦图像文件中,仅用排列序号区分不同像距的图像。
[0116]另外,对于多聚焦图像中不同像距的图像也可以利用现有的软件进行打包处理,形成一个由不同像距图像组成的文件包,所述不同像距图像根据像距值大小进行排序编号,所述编号可以作为不同像距图像的文件名。
[0117]图15为本发明文件格式结构图。文件由文件头、信息头、像距值、位图颜色表、位图像素数据组成,文件中封装数个不同聚焦面的图像,分别为l~n,像距值可以是绝对像距值,也可以是相邻聚焦面的间距,信息头中还可以包含焦距值。
[0118]另外,像距值及像间距在本发明多聚焦图像文件格式中不是必需的,不同像距的图像可以排列打包到多聚焦图像文件中,仅用排列序号区分不同像距的图像。
[0119]进一步,所述信息头中增加多聚焦图像中图像清晰度值摘要或索引。
[0120]或所述信息头中包含分区坐标及像距组成的索引列表;或分区坐标及像距标签组成的索引列表。
[0121]另外,对于多聚焦图像中不同像距的图像也可以利用现有的软件进行打包处理,形成一个由不同像距图像组成的文件包,所述不同像距图像根据像距值大小进行排序编号,所述编号写入各自对应的图像文件的文件头或信息头。
[0122]图17为本发明成像单元合成多聚焦图像文件的步骤图。成像单元获取的图像文件由像距编码器进行编码处理,生成多聚焦图像文件,像距编码器的编码参数来自像距数据,像距数据可以是绝对像距,或相对像距如成像单元之间的相对距离。另外,像距数值在本发明多聚焦图像文件格式中不是必需的,不同像距的图像可以排序打包到多聚焦图像文件中,仅用排列序号区分不同像距的图像。当然,不排除用现有的软件对不同像距的图像进行排序打包。
[0123]对于图2本发明多聚焦图像生成装置采用分光镜的实施方案及图3本发明多聚焦图像生成装置采用透明成像单元的实施方案。这两个实施方案的成像单元间隔距离是预定的或确定的,即像距数据是确定值,提取像距数据确定值通过像距编码器写入封装文件形成多聚焦图像文件格式。
[0124]对于图5本发明多聚焦图像生成装置采用成像单元往复运动的实施方案。这个方案的像距数值由运动驱动装置确定,运动驱动装置的运动方式由运动扫描信号控制,运动扫描信号根据运动方式相应地分为:1、线性扫描信号,即可以驱动成像单元沿z轴方向以均匀速度来回往复运动,像距的位置可以表达为:v=P*(U/T)*t,V为即时像距,β为固定系数,U为扫描电压峰值,T为扫描周期,t为某一时刻时间;2、正弦波扫描信号,即可以驱动成像单元沿z轴方向以正弦波震动方式来回往复运动,像距的位置可以表达为:v=0.5*f*sin(2 Π t/T),V为即时像距,振幅为焦距f,震动
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