[發明專利]一種基于差異性復眼透鏡的成像裝置及其成像方法

在審

• 申請號: 201510087544.0
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104793335A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 樊兆華;黃灝;高秀敏
• 申請（專利權）人: 杭州清渠科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B3/00;H04N5/225
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種復眼透鏡制作方法及裝置，特別是一種可調控復眼透鏡制作方法及裝置，主要應用于光學成像、光電成像、光電檢測、物質分析、激光加工、光學照明、投影技術、光學顯微、光學操控、光通訊、人工智能、機器人、移動終端等領域中的透鏡陣列制作及裝置應用。

背景技術

成像廣泛存在于移動終端、機器人、光電系統、光電檢測、物質分析、光學照明、投影技術、光學顯微、光學操控、光通訊、人工智能、物聯網、環境感知、制導導航、文物保護等領域，例如，在移動終端領域更加突顯圖像采集的重要性，智能手機上設置有圖像采集處理部件已成為一種廣泛存在的硬件和軟件配置，得到了快速發展。復眼是相對于單眼而言的，自然界中的復眼是昆蟲的主要視覺器官，通常在昆蟲的頭部占有突出的位置，復眼由多數小眼組成?；趶脱酃ぷ髟黹_發的透鏡成為復眼透鏡，是由一系列小透鏡組合形成，在本質上，復眼透鏡是微小透鏡陣列，所以在一些光學系統涉及到的透鏡陣列也屬于復眼透鏡。

在先技術中存在一種復眼透鏡的成像方法，參見美國授權專利(United?States?Patent)，專利名稱：Compound?lens?imaging?device，專利號為US8760558B2，專利日期為2014年6月24日，專利申請人是日本理理光公司，即Ricoh?Company，Ltd.，Tokyo(JP)，發明人為Nobuhiro?Morita等六人。此在先技術雖然具有一定的優點，但是仍然存在本質不足：1)本方法包含面向物方的復眼透鏡和面向像方的復眼透鏡，有兩組復眼透鏡，并且這兩組復眼透鏡要同軸，因此制作工藝復雜、光電結構復雜、系統難于實現；2)在構建過程中，要求復眼透鏡中的透鏡單元開口直徑一致，并且要求每個透鏡單元的后焦距一致，限制了復眼透鏡選擇、設計和優化，同時增加了系統的實施難度，影響系統構建的靈活性；3)本方法中處理和得到的均是焦平面圖像信息，并且基于物理量是照度，影響采集和處理圖像的效果，獲得圖?像信息量有限，影響方法的集成和功能擴充靈活性。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題提出了一種基于差異性復眼透鏡的成像裝置及其成像方法，具體方案如下：

一種基于差異性復眼透鏡的成像裝置，包括圖像光源以及沿光源光束出射方向依次設置的復眼透鏡和用于采集經過所述復眼透鏡圖像信息的光電傳感器，所述的復眼透鏡包括多個子透鏡單元，且所述復眼透鏡包含的多個子透鏡單元中具有多個焦距值，其特征在于，還包括：

圖像采集處理模塊：與所述光電傳感器連接，用于對光電傳感器上光電信號進行整體采集并進行子成像區域分割，最終得到圖像特性與復眼透鏡初始條件之間的關系；

傳遞函數處理模塊：與所述圖像采集處理模塊連接，用于對每個子成像區域的圖像信息進行傳遞函數處理和傳遞函數特征提??；

信息差異處理模塊：與所述圖像采集處理模塊連接，用于對每個子成像區域的圖像信息進行圖像信息差異處理；

圖像融合模塊：分別于所述傳遞函數處理模塊和所述信息差異處理模塊連接，用于對經所述傳遞函數處理模塊和所述信息差異處理模塊處理后的圖像信息進行超分辨率圖像信息處理和三維信息提取，實現所需關注的圖像信息進行信息輸出。

上述方案中基于仿生學復眼透鏡成像原理，同時結合傳播函數特征提取技術和差異圖像處理技術，物空間的圖像經過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上，復眼透鏡中不同區域的子透鏡單元具有不同的焦距，即對于單個子透鏡單元而言，其焦距值固定；但每個子透鏡單元之間的焦距值不同。二維光電傳感器上呈現圖像是存在信息差異的物空間圖像陣列，經過成像區域分割后，進行傳遞函數處理模塊和信息差異處理模塊進行處理；輸出信息由圖像融合模塊進行超分辨率圖像信息處理和三維信息提取，實現所需關注圖像特征信息成像和信息輸出。

作為優選，所述的復眼透鏡為玻璃復眼透鏡、樹脂復眼透鏡、塑料復眼透鏡、復合機構復眼透鏡的一種。

作為優選，所述的光電傳感器為電荷耦合器件、互補金屬氧化物半導體?光電傳感器的一種。

作為優選，每個所述的子透鏡單元的開口直徑唯一。即不要求每個子透鏡單元的開口直徑保持一致，同樣也不要求每個子透鏡單元的焦距保持一致，因此，系統構建靈活并且對機械要求低。

一種基于差異性復眼透鏡的成像方法，包括以下步驟：

(1)圖像光源將圖像投射于復眼透鏡，圖像光束經復眼透鏡后入射至光電傳感器并被光電傳感器采集；其中，復眼透鏡的每個子透鏡具有不同焦距值，并分別對圖像光束在光電傳感器的不同區域進行成像；