[發明專利]計算型視覺成像光線調制裝置和方法

有效

• 申請號: 201710218540.0
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107085296B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 趙首博;趙羽晴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種計算型視覺成像光線調制裝置和方法，屬于計算型視覺成像領域。所述的計算型視覺成像光線調制裝置包括物鏡、DMD、壓電位移器、中繼透鏡和CCD。所述的計算型視覺成像光線調制方法，通過調整壓電位移器帶動DMD沿中繼透鏡光軸前后運動，得到DMD在正負位移差狀態下的成像光線調制公式，在CCD與DMD所在面不共軛的條件下實現DMD對成像光線的調制。與現有技術相比，本發明提供的計算型視覺成像光線調制裝置和方法對CCD與DMD所在面共軛精度要求低，光學系統的調配要求低，具有普遍意義，且簡便易行，適用性強。

技術領域

本發明涉及一種計算型視覺成像光線調制裝置和方法，屬于計算型視覺成像領域。

背景技術

計算型視覺技術的顯著特點是具有對成像光線的空間調制功能。目前對成像光線的空間調制方法是利用CCD與DMD的物像關系，通過DMD微鏡翻轉完成與CCD對應像元相關的成像光線調制。這種成像光線的空間調制方法要求CCD與DMD所在面理想共軛，以實現DMD微鏡元與CCD像元之間的點對點調制。這樣增加了成像光線的空間調制難度，且絕對物像關系條件不具有普遍意義，會帶入成像光線調制的原理誤差。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種計算型視覺成像光線調制裝置和方法，用以解決上述存在的問題。

本發明計算型視覺成像光線調制裝置予以實現的技術方案是：該裝置包括物鏡、DMD、壓電位移器、中繼透鏡和CCD；所述的物鏡、物方工作面和DMD基準面三者符合斜置場面成像條件，即物鏡主面、物方工作面和DMD基準面相交于一線，物方工作面和DMD基準面互為共軛；所述的DMD通過控制時間占空比調制投射其上的光線強度；所述的壓電位移器帶動DMD沿中繼透鏡光軸前后運動，與DMD基準面構成正、負位移差；所述的中繼透鏡將經DMD調制的光線成像到CCD上；所述的CCD分別對DMD在正、負兩種位移差狀態下的調制光線感光成像。

本發明提出的一種計算型視覺成像光線調制方法，是利用上述計算型視覺成像光線調制裝置，并按照以下步驟：

設置DMD圖案為二維點陣，調整壓電位移器帶動DMD沿中繼透鏡光軸前后運動，觀察CCD上彌散斑從大變小再變大，記錄下彌散斑尺寸相等的DMD兩個位置P₁和P₂，分別與DMD基準面構成正、負位移差±Δ。

Δ＝(P₂-P₁)/2???????????(1)

設中繼透鏡的通光孔徑為2a，CCD相對DMD基準面的垂軸放大率β＝l/l’，l是中繼透鏡到CCD的距離，l’是中繼透鏡到DMD基準面的距離，則彌散斑的半徑值r為：

r＝aΔl/l'²??????????????(2)

通過CCD記錄的彌散斑尺寸可以求得中繼透鏡的通光孔徑參數2a。

對于CCD坐標(x,y)的光強由DMD一個圓斑區域上指向(x,y)的成像光線貢獻。

DMD在負位移差-Δ狀態下，這個圓斑區域S_u-,v-以aΔ/l’為半徑的區域，以(u₀^-,v₀^-)為圓心：

DMD在正位移差Δ狀態下，這個圓斑區域S_u+,v+以aΔ/l’為半徑的區域，以(u₀⁺,v₀⁺)為圓心：

與CCD坐標(x,y)共軛的DMD基準面上點(u₀,v₀)：

可得DMD在負位移差-Δ狀態下CCD坐標(x,y)的光強為：