【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及彩色图像获取,并且更具体地说,提供了一种用于光谱过滤用于创建彩色图像的光的系统和方法。
技术介绍
通过数码相机来生成彩色图像有几种已知技术。常规地讲,彩色图像基于通过分别居中于红(R)、绿(G)以及蓝(B)色光谱区中的过滤器来检测三个光谱范围。成为工业标准的、一种彩色图像获取方法利用一组固定滤色器(即,滤色器阵列(CFA))的布置,其被放置在单色传感器前面,以使传感器的每一个像素测量入射光的、来自为生成彩色图像所需的RGB三个分量的仅一个光谱分量的强度。例如,Bayer阵列是这种类型的一个具体CFA,其通常用于获取RGB图像(参见图1A)。为了生成彩色图像(其中,每一个像素都包含有关全部RGB三个分量的信息),通过该像素测量的其余两个颜色分量基于通过相邻像素所测量的这些分量的值来计算。该处理(已知为“去马赛克(de-mosaicing)”可以通过各种公知算法来执行。用于获取彩色图像的另选技术利用三个单色传感器和一个光谱分束器组件,该光谱分束器组件根据其颜色来分裂入射光,并将入射光的RGB三个分量分别引导至三个图像传感器。根据该技术配置的系统在图1C中按自我解释方式进行了例示(从www.zeiss.de取得的图像)。用于获取彩色图像的又一另外技术利用其中每一个像素都适于同时测量全部三个RGB颜色的颜色传感器,例如,X3传感器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于获取彩色图像的新颖技术。 ...
【技术保护点】
一种用于获取彩色图像的成像系统,该成像系统包括:图像传感器;可调谐光谱过滤器,该可调谐光谱过滤器设置在朝着所述图像传感器的光传播的光学路径中;以及控制器,该控制器连接至所述图像传感器并连接至所述可调谐光谱过滤器,并且该控制器适于通过在三个或更多个对应积分时间持续期间,顺序地操作所述可调谐光谱过滤器,以利用三个或更多个不同光谱过滤曲线顺序地过滤朝着所述图像传感器传递的光,来生成彩色图像;其中,所述可调谐光谱过滤器被配置为标准具,该标准具包括一对反射表面,并且其中,所述反射表面中的至少一个包括下列各项中的至少一个:(i)具有至少n=2.3的高折射率的层,或(ii)具有比n=1小的低折射率的层;由此,提供具有处于大约50nm至80nm的范围中的全宽度半最大值FWHM、至少300nm的自由光谱范围的所述光谱曲线的宽透射峰值,并且所述标准具的厚度不超出1mm。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.24 US 61/838,5251.一种用于获取彩色图像的成像系统,该成像系统包括:
图像传感器;
可调谐光谱过滤器,该可调谐光谱过滤器设置在朝着所述图像传感器的光传播的
光学路径中;以及
控制器,该控制器连接至所述图像传感器并连接至所述可调谐光谱过滤器,并且
该控制器适于通过在三个或更多个对应积分时间持续期间,顺序地操作所述可调谐光
谱过滤器,以利用三个或更多个不同光谱过滤曲线顺序地过滤朝着所述图像传感器传
递的光,来生成彩色图像;
其中,所述可调谐光谱过滤器被配置为标准具,该标准具包括一对反射表面,并
且其中,所述反射表面中的至少一个包括下列各项中的至少一个:(i)具有至少n=2.3
的高折射率的层,或(ii)具有比n=1小的低折射率的层;由此,提供具有处于大约
50nm至80nm的范围中的全宽度半最大值FWHM、至少300nm的自由光谱范围的所
述光谱曲线的宽透射峰值,并且所述标准具的厚度不超出1mm。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述控制器被配置且可操作用于在所述三
个或更多个积分时间持续期间操作所述传感器,以分别获取所述三个或更多个光谱过
滤曲线的光的三个或更多个图像;并且接收和处理来自所述传感器的、指示所述三个
或更多个图像的读出数据,并且生成指示彩色图像的数据,该数据包括与所述彩色图
像的每一个像素中的至少三个颜色的强度有关的信息。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,按照每一个光谱过滤曲线来限定所述
积分时间的持续。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统,其中,所述控制器可操作用于自
适应地基于要成像的场景来确定下列各项中的至少一个:所述三个或更多个不同光谱
过滤曲线,和所述积分时间的所述持续。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述控制器可操作用于在所述彩色图像的
所述生成之前执行校准阶段;所述校准阶段包括如下步骤:
-将所述光谱过滤器调谐成所述三个或更多个不同光谱过滤曲线中的至少一个
光谱过滤曲线;
-获取并处理来自所述传感器的、与通过所述至少一个光谱过滤曲线过滤的所述
光相对应的读出数据,并且估计所述场景中的、具有所述光谱过滤曲线的光的强度;
-利用所述强度来确定获得通过所述光谱过滤曲线过滤的光的图像的最佳积分
时间持续。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述控制器可操作用于估
计所述三个或更多个光谱过滤曲线的所述三个或更多个图像中的至少一个图像的亮
度,并且在确定所述亮度低于特定域值时,操作所述可调谐光谱过滤器和所述成像器,
以获得具有相似或相同光谱过滤曲线的另一图像。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,对来自所述传感器的、指
示所述三个或更多个图像的所述读出数据的所述处理包括以下步骤:将图像融合处理
应用至所述读出数据,以生成所述彩色图像;所述图像融合算法包括下列各项中的至
少一个:
-处理所述三个或更多个图像,以确定所述图像之间的空间配准;
-基于下列各项中的至少一个来标准化所述三个或更多个图像的相应强度:相应
图像的所述积分时间持续,与所述图像相对应的所述光谱过滤曲线,以及所述传感器
的针对与所述光谱过滤曲线相对应的波长的敏感度;以及
-合并来自所述三个或更多个图像的所述数据,以生成指示所述彩色图像的数
据。
8.根据权利要求7所述的系统,其中,所述合并包括颜色插值,该颜色插值用于
在和所述三个或更多个图像相关联的所述光谱过滤曲线与和所述彩色图像相关联的
特定调色板之间转换。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述三个或更多个不同光
谱过滤曲线包括处于可见光谱区段的三个RGB光谱过滤曲线。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述三个或更多个光谱过
滤曲线包括:与在可见光谱区段中的至少三个特定颜色相对应的至少三个光谱过滤曲
线;和至少一个附加光谱过滤曲线,与透射通过在被调谐成所述至少三个光谱过滤曲
线时的所述过滤器的光强度相比,所述至少一个附加光谱过滤曲线适于将相对较高的
光强度透射通过所述过滤器。
11.根据权利要求10所述的系统,所述系统被配置且可操作用于通过执行下列步
\t骤来生成所述彩色图像:
操作所述可调谐光谱过滤器,以利用所述至少一个附加光谱过滤曲线来过滤朝着
所述图像传感器传递的光,并且操作所述传感器达预定积分时间,以获取所述传感器
上的具有相对较高光强度的特定图像;
操作所述可调谐光谱过滤器,以通过与所述至少三个颜色相对应的所述至少三个
光谱过滤曲线来过滤朝着所述图像传感器传递的光,以从所述传感器获取与所述至少
三个颜色相对应的至少三个图像;并且
其中,具有相对较高强度的所述特定图像中的噪声内容低于所述至少三个图像的
噪声内容,并且所述系统还被配置且可操作用于基于具有较低噪声内容的所述特定图
像来执行去噪声处理,以缩减所述至少三个图像的噪声内容。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述去噪声处理是多帧去噪声。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的系统,其中,所述至少一个附加光谱
过滤曲线包括下列各项中的至少一个:
(i)使能够在亮成像条件下获取高强度图像的白光谱曲线;以及
(ii)使能够在暗成像条件下获取高强度图像的NIR光谱曲线。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述标准具的反射表面中
的至少一个安装在设置用于控制所述反射表面之间的光学距离的致动器上。
15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述一个或更多个致动器包括压电致动
器或静电MEMS致动器。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述标准具包括放置在所
述反射表面之间的空间中的光电介质;所述光电介质被配置且可操作用于在所述反射
表面之间的所述光学距离上提供控制。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,高反射率的所述层具有折
射率n>3,由此,改进通过所述标准具提供的光谱透射曲线与常规RGB颜色之间的
匹配。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,其中,所述反射表面包括防反射
涂层,该防反射涂层被具体选择成:在通过所述标准具改进所述光谱曲线的波长的透
射的同时,最优化所述标准具的所述光谱过滤曲线与常规RGB颜色的光谱曲线之间的
匹配。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的系统,所述系统包括:远心光学模块,
该远心光学模块位于朝着所述可调谐光谱过滤器传播的光的所述光学路径中;所述远
心透镜被配置且可操作用于缩减下列各项中的至少一个:入射在所述可调谐光谱过滤
器上的光束的主光线角的空间变化,和所述光束的角距;由此改进所述可调谐光谱过
滤器的光谱过滤操作的空间均匀性。
20.一种用于获取彩色图像的成像系统,该成...
【专利技术属性】
技术研发人员:D·门得洛维奇,A·雷茨,
申请(专利权)人:科技创新动量基金以色列参股有限公司,
类型:发明
国别省市:以色列;IL
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