[發(fā)明專利]一種基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法

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• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107493413A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃裕樂;李熾均;蔡澤廣;曹輝
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232;H04N5/76;G06K9/62;G06T5/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44100
• 代理人: 許英偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于擴(kuò)大景深的光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法。

背景技術(shù)

在光學(xué)成像領(lǐng)域中，景深是指在鏡頭或其他成像器前沿著成像器軸線所測定的能夠取得清晰圖像的物體距離范圍。在諸多成像領(lǐng)域中，往往會出現(xiàn)在拍攝兩個(gè)或多個(gè)被攝物體的時(shí)候會出現(xiàn)不能同時(shí)將所有被攝物體(被攝物體在成像系統(tǒng)的景深外)都能拍攝清晰的情況，由于被拍攝物體在成像系統(tǒng)的景深之外，成像系統(tǒng)無法同時(shí)對焦多個(gè)被拍攝物體，而不在系統(tǒng)對焦面的被拍攝物體，其圖像必然是模糊的。因此，當(dāng)成像系統(tǒng)景深過小時(shí)，成像系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)對所有被拍攝物體(被攝物體在成像系統(tǒng)的景深外)的清晰成像。

目前，國內(nèi)外常采用單鏡頭多透鏡拍攝技術(shù)、雙鏡頭多透鏡拍攝技術(shù)實(shí)現(xiàn)對大景深范圍內(nèi)多個(gè)拍攝物體的清晰成像。單鏡頭多透鏡拍攝技術(shù)在對兩個(gè)或多個(gè)被拍攝物體(被攝物體在成像系統(tǒng)的景深外)進(jìn)行清晰成像時(shí)，需分別對每個(gè)被拍攝物體進(jìn)行對焦一次，然后將系統(tǒng)拍攝所得的每張圖片進(jìn)行拼接，運(yùn)用數(shù)字處理技術(shù)合成一張清晰的圖片；雙鏡頭多鏡頭拍攝技術(shù)在對兩個(gè)或多個(gè)被拍攝物體(被攝物體在成像系統(tǒng)的景深外)進(jìn)行清晰成像時(shí)，運(yùn)用黑白鏡頭、彩色鏡頭兩種鏡頭的組合，并運(yùn)用復(fù)雜的軟件算法，最終可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多個(gè)被拍攝物體的清晰成像，該技術(shù)并未能實(shí)現(xiàn)一次精確對焦，一次清晰拍攝所有被攝物體，且未能在光學(xué)原理上很好地解決景深過小而導(dǎo)致的離焦問題，同時(shí)，運(yùn)用雙鏡頭、多透鏡增加成本，不利于在市場上進(jìn)行大范圍推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法，解決了在人機(jī)交互界面，控件一鍵生成完成集采集、圖像處理的技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法，所述方法包括以下步驟：

S1：通過光路系統(tǒng)對不同波長的光源進(jìn)行成像，所述光路系統(tǒng)采用單透鏡利用光學(xué)原理進(jìn)行成像；

S2：通過采集系統(tǒng)對光路系統(tǒng)中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集；

S3：通過圖像處理系統(tǒng)對采集的所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理。

更優(yōu)地，在步驟S2和步驟S3之間，還包括以下步驟：

S21：通過存儲系統(tǒng)對所述采集系統(tǒng)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；

S22：將以上步驟中的存儲的所述圖像數(shù)據(jù)傳輸至所述圖像處理系統(tǒng)。

更優(yōu)地，所述存儲系統(tǒng)采用控制SDRAM乒乓讀寫方法將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。

更優(yōu)地，在步驟S1前還包括以下步驟：

S0：通過曝光系統(tǒng)將所述光路系統(tǒng)中的光信息處理成所述圖像數(shù)據(jù)。

更優(yōu)地，所述圖像處理系統(tǒng)使用直方圖匹配法進(jìn)行圖像處理。

更優(yōu)地，所述圖像處理系統(tǒng)使用反銳化掩膜法進(jìn)行圖像處理。

更優(yōu)地，所述圖像處理系統(tǒng)使用高斯算法進(jìn)行圖像處理。

本發(fā)明的有益效果為：采集系統(tǒng)采集光路系統(tǒng)中的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；USB系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從采集系統(tǒng)到圖像處理系統(tǒng)的傳輸；使用圖像處理系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理，采用直方圖方法處理圖像，提高圖像的匹配率；采用反銳化掩膜法對圖像進(jìn)行銳化，形成邊緣突出的效果，提高圖像清晰度，使圖像特定區(qū)域的色彩更加鮮明；使用高斯算法進(jìn)行圖像處理可提高圖像質(zhì)量，能更好還原物體的真實(shí)感。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法示意圖；

圖2為本發(fā)明基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法的系統(tǒng)圖。

其中：

1為曝光系統(tǒng)，2為光路系統(tǒng)，3為采集系統(tǒng)，4為存儲系統(tǒng)，5為圖像處理系統(tǒng)，6為USB系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種基于單透鏡成像的大景深數(shù)字成像方法，所述方法包括以下步驟：

S1：通過光路系統(tǒng)2對不同波長的光源進(jìn)行成像，所述光路系統(tǒng)2采用單透鏡利用光學(xué)原理進(jìn)行成像；

S2：通過采集系統(tǒng)3對光路系統(tǒng)2中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集；

S3：通過圖像處理系統(tǒng)5對采集的所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理。

光路系統(tǒng)2是將能夠發(fā)出不同波長光的光源經(jīng)過可反射光的物體反射后，再經(jīng)單透鏡成像后，將成像的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。光路系統(tǒng)2使用單個(gè)單透鏡，利用光學(xué)原理進(jìn)行成像，簡化裝置，結(jié)構(gòu)簡單。

在步驟S1前還包括以下步驟：