[實用新型]成像裝置

有效

• 申請號: 201821323698.0
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN208461946U
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 朱炳強
• 申請（專利權）人: 朱炳強
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G02B27/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 黃耀鈞

本申請公開了一種成像裝置，用于拍攝具有多個區域的被拍攝物體；成像裝置包括相機單元、結構光源、運動和處理單元，結構光源用于將產生的結構光投射至被拍攝物體；運動單元用于改變所述相機單元在所述被拍攝物體的區域的聚焦高度；相機單元用于在多個聚焦高度下拍攝所述結構光投射下的被拍攝物體的區域對應的多張第一備選圖像；處理單元連接于運動單元和所述相機單元，用于接收相機單元發送的多張第一備選圖像，并從多張第一備選圖像中從中選擇該區域對應的區域圖像，并利用多張區域圖像合成被拍攝物體的圖像。本申請采用了結構光照明，不僅適用于有顯著紋理的物體，同樣適用于弱紋理和無紋理的物體，極大的擴展了成像的應用場景。

技術領域

本申請涉及成像技術領域，特別是涉及一種成像裝置。

背景技術

相機拍照時由于鏡頭存在景深的物理限制，只有在距離鏡頭一定范圍內的物體才可清晰成像，超出景深范圍越遠，成像則越模糊。一般的，隨著鏡頭的分辨能力越大，景深越小。如在顯微應用中，10倍的顯微物鏡對應的景深只有20微米左右，使用時需要仔細的調節鏡頭與被攝物體的距離，造成使用上的不便；同時，假如被拍攝物體表面的高低起伏超出了景深，則單張圖像存在局部區域因為超出景深而失焦模糊的情況，無法得到全局處處清晰的圖像。

圖1所示為現有技術中的被拍攝物體和景深的示意圖。圖2和圖3為顯微鏡下被拍攝物體的示意圖。如圖1、圖2和圖3所示，對于被測物體100來說，其表面區域A和區域B處于不同的高度，當相機10’聚焦于區域A時，聚焦高度匹配于其最佳聚焦面20’，所得圖像中區域A為清晰的，而區域B則處于失焦的狀態；當相機10’聚焦于區域B時，已偏離了A的最佳聚焦面20’，所得圖像中區域A處于失焦狀態。區域A與區域B無法同時對焦。

為解決業內存在的問題，業界提出了一些技術方案，試圖解決現有技術存在的問題。例如，美國專利US 2012/0050562 A1提出一種使用微陣列透鏡和光場成像原理獲得景深擴展圖像的方案。此種方案在圖像傳感器和相機鏡頭之間，放置由很多微小透鏡組成的陣列單元，稱之為微透鏡陣列；每個微小透鏡可有不同的孔徑、焦距等；每個微小透鏡和相機鏡頭組成了一個子光路，每個子光路有著不一樣的等效焦距、觀察視角等特點；通過微透鏡陣列，整個光學系統則等效于多個子光路成像的綜合結果；通過合適的圖像處理算法，綜合各個子光路在對應圖像傳感器成像的局部信息，可以重建出物體表面三維信息和景深擴展合成圖像。此方案的優點是只需要拍攝一張圖像，就可通過各個子光路成像信息，綜合獲得景深擴展圖像。

但是，該方案存在如下缺陷：

第一，該方案本質上是綜合各個微透鏡陣列形成的子光路信息綜合判斷被攝物體距離相機的遠近，所以對圖像傳感器分辨率有著很高的要求。

第二，重建算法本質上屬于多視角成像的原理范疇。對于沒有明顯紋理的物體，如完全均勻的單一材質表面，多視角成像會出現無法區分對應點的問題，此方法仍會失效。

第三，此種成像方法對微透鏡陣列的安裝精度有很高的要求，同時需要相對復雜的過程對相機內參進行標定，造價較高。

第四，該方案對圖像傳感器分辨率要求很高，同時對可清晰成像的物體表面高度起伏范圍有物理限制。

第五，鑒于高分辨率鏡頭景深都很小，該方案不適合高分辨率的成像使用場景。

第六，景深擴展范圍由微透鏡陣列單元的焦距等硬件信息決定，一般僅僅為相機鏡頭自身景深的6倍左右，對于高倍率顯微應用，景深擴展的范圍非常有限，使用場景受限，不適合高清成像應用。

實用新型內容

鑒于上述問題，本申請一實施例提出一種成像裝置，以解決現有技術存在的問題。

為了解決上述問題，本申請一實施例公開一種成像裝置，用于拍攝具有多個區域的被拍攝物體；所述成像裝置包括相機單元、結構光源、運動單元和處理單元，其中：