[發明專利]基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備及方法

有效

• 申請號: 202010133526.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111182191B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳嘉敏;方璐;郭鈺鐸;肖紅江;熊博
• 申請（專利權）人: 浙江荷湖科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 劉立義

1.一種基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于包括：光學輸入模塊、掃描微透鏡陣列模塊和成像模塊；其中，光學輸入模塊包括光學鏡頭；掃描微透鏡陣列模塊包括位移裝置和微透鏡陣列；成像模塊包括像感器；其中，光學輸入模塊通過任意的光學鏡頭對場景進行拍攝來收集光學信息，掃描微透鏡陣列模塊通過位移裝置帶動微透鏡陣列進行周期性移動掃描，并進一步傳播光學鏡頭收集的光學信息至成像模塊中的像感器上；所述攝像設備還包括：處理單元，用于通過數字自適應算法，將光場數據重新排列成不同光入射角度的相空間圖像用于矯正像差并結合計算出的理想點擴散函數或直接標定而得的點擴散函數，重建獲得大于等于原圖像分辨率的無像差圖像或視頻；掃描微透鏡陣列模塊的微透鏡陣列通過掃描收集空間信息以及角度信息，用于像感器的數字計算像差補償算法和圖像重建算法的計算。

2.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，光學鏡頭處于對焦狀態或者處于在預定的散焦范圍，微透鏡陣列放置在光學鏡頭的后焦面處，像感器處于微透鏡陣列的后焦點的預定軸向范圍內。

3.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，微透鏡陣列擺放在鏡頭的像點處，在獲得鏡頭采集光照的空間信息同時獲得光束的角度信息。

4.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，掃描微透鏡模塊的掃描速度與成像模塊中像感器的采集速度匹配。

5.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，微透鏡陣列的尺寸剛好覆蓋像感器有效采集區域面積。

6.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，光學輸入模塊中光學鏡頭的數值孔徑與微透鏡陣列中每個微透鏡的數值孔徑相匹配。

7.根據權利要求1所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備，其特征在于，在周期性移動掃描中，每次掃描周期以單個微透鏡覆蓋的像素數目為依據，像感器采集一個周期內每次移動對應的拍攝圖像，以通過數字算法矯正像差，重建清晰圖像。

8.一種基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像方法，其特征在于，包括：

建立根據權利要求1至7之一所述的基于計算像差補償的寬視場高分辨率攝像設備的仿真模型，根據系統需求設計微透鏡陣列的尺寸，同時仿真計算出物空間的點擴散圖像以及相空間的理想點擴散函數；

利用上述仿真模型參數，拍攝包含一個或多個掃描周期的光場數據；其中，選擇拍攝的場景后，光學輸入模塊收集目標場景的光束，對掃描微透鏡陣列模塊和成像模塊中相機的幀率以及微透鏡陣列的掃描速度進行調整，再通過像感器進行成像；

通過數字自適應算法，將光場數據重新排列成不同光入射角度的相空間圖像用于矯正像差并結合計算出的理想點擴散函數或直接標定而得的點擴散函數，重建獲得大于等于原圖像分辨率的無像差圖像或視頻。