一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用技术方案

本发明专利技术的一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，多光谱模组成像系统包括镜头单元，以用于采集入射光线；感光单元，具有多种分色通道，以用于分别感应所述采集的入射光线中不同波段的可见光和非可见光光线；以及可分离成像单元，可分离地对所述感光单元所感应的不同波段光线分别成像，以用于可选择地提取各个不同光谱形成的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种成像系统，具体地说，是一种具有可见光和红外光多光谱组成的模组成像系统及其制造方法和应用。
技术介绍
随着时代的进步，数字生活已越来越被人们所接受，人们的日常生活和工作也越来越受到数字设备的影响。其中，数码摄像系统作为现代主流的摄像工具，应用于不同规格和功能的摄像设备。其工作原理简单来说就是光-电-数字信号的转变与传输，当被摄对象经过光学系统透镜的折射，在光电转换系统的感光元件上将光学图像的光信号转变为携带电荷的电信号，再将模拟电信号转变成数字信号，由芯片处理和过滤后得到成像画面。许多摄像镜头的成像应用只需要黑白两色或是可见光谱350～700纳米的光线，普通的摄像头一般采集可见光而过滤掉其他光谱，如红外光或紫外光。但某些应用需要其他部分的频谱包含的关键数据，如监控，虹膜识别图像、食品质量检查，金属检查，外观检查以及物品的细微特征，如果摄像装置只通过捕捉可见光来成像，势必无法进行全面的清晰拍摄。如摄像装置的日夜监控或拍摄，由于晚上的可见光较弱，成像模糊，需要用红外光进行拍摄，才能保证图片的成像清晰度，更不用说虹膜识别图像，需要通过红外线对眼镜内部的虹膜进行清晰成像。在某些机器视觉应用中，看到物体内部与看到物体外观是同样重要的能力，多年以来，摄像界一直在为同时实现这两个目标而努力奋斗，但解决方案不是太昂贵就是太难实施维护。在传统的解决方案中，由于要同时具有可见光成像功能和红外光的成像功能，一般同时为摄像装置配备两个摄像头，一个用于可见光谱成像，另一个用于红外光谱成像。用两种模组来实现两种成像功能，虽然看似简单，但对于广大用户来说，两个摄像头不仅昂贵，而且效率低下，还有可能调焦不准确，需要重新对焦以及更改相关参数，因而相机才能经常严格保持一致，以确保同一视野。此外，使用两种镜头模组，其中的设备复杂性也增加两倍，需要两套相机、镜头、电缆等，降低使用的可靠性，拍摄照片的清晰度可能会下降。还有一种替代方式是使用高端的4-CCD芯片，也就是在一个摄像装置中使用4块不同的感光芯片，分别捕捉红、绿、蓝和近红外光谱，尽管这种相机简化了操作，提升拍摄图像画质，但是价格和维护成本是及其昂贵的。另一种替代方式是使用两个感光芯片，第一块芯片使用Bayer彩色技术，只获取可见光，而第二个芯片作为一个单色的近红外成像芯片，其中，可见光芯片能捕捉红色、绿色和蓝色，即常规影像，而近红外芯片能捕捉红外光线进行成像。这两种方式都选用多块感光芯片组成，不仅增加产品的制造价格，也会破坏摄像模组的原始结构，增大其中的体积。同时，由于红外光与可见光的折射率不同，通过镜片后会产生折射而发生色散，色散后的红外光与可见光会聚焦在不同的焦平面上，使用多块感光芯片无法满足红外光与可见光同时呈像清晰，也无法复合可见光成像画面与红外光成像画面，这也成为摄像模组制造业多光谱成像发展的一大挑战。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其通过多光谱通道分离技术可选择地获取可见光和非可见光波段成像效果，以用于分别提取多种不同光谱的图像模式。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其通过一可见光红外模组可选择地获取可见光和红外波段成像效果，以用于分别提取多种图像模式，如可见光图像和红外图像。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其包括多种分色通道，通过所述可见光、红外通道及其中的分离算法，得以快速有效地分离出可见光图像和红外图像，从而，有助于一些机器视觉应用的延伸。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其通过多通道分离技术以及相应的分离算法，得以使用单个模组来完成两个独立模组的功能，有助于减少摄像设备的复杂性，降低操作难度，提高拍摄像质的准确度和可靠度。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其中，所述多通道分离技术以用于可见光与红外光的可分离成像，简化可见光红外模组镜头的设计要求，扩大其应用范围，有助于在不同领域中拍摄成像。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其充分利用红外波段的成像功能，结合可见光红外通道分离技术，可捕捉非可见光光线，提高图像的细微特征以及物体内部特征。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其具有多种应用方式，不需要在多种镜头之间更换，如可见光成像可用于日常拍照，红外成像可用于虹膜识别。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其通过可见光和红外波段共焦镜头，以用于分别提取多种图像模式，如可见光红外复合图像。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法、使用方法，其中，所述可见光红外复合图像得以应用于结构光模组重构的3D模型的颜色纹理映射，有助于获取3D模型的真实色彩信息。本专利技术的另一目的在于提供一种多光谱模组成像系统及其制造方法和应用，其不需要复杂地可分离成像器件，也没有对原始结构进行重大改变，不需要增加额外的体积，得以减少相关制造成本，形成紧凑型可见光红外模组。从而，为了实现以上提到的目的，一种多光谱模组成像系统包括一镜头单元，所述镜头单元以用于采集一入射光线；一感光单元，所述感光单元具有多种分色通道，以用于分别感应所述采集的入射光线中不同波段的可见光和非可见光光线；以及一可分离成像单元，所述可分离成像单元可分离地对所述感光单元所感应的不同波段光线分别成像，以用于可选择地提取各个不同光谱形成的图像。根据本专利技术的一实施例，所述多光谱模组成像系统包括一可见光红外模组，所述可见光红外模组中的分色通道包括一可见光通道以及一红外通道，所述可见光通道以用于感应所述入射光线中的可见光波段的光线，所述红外通道以用于感应所述入射光线中的红外光波段的光线。根据本专利技术的一实施例，所述感光单元的分色通道为R，G，B，IR四个通道，其中，所述R，G，B三通道形成所述可见光通道，所述IR通道形成所述红外通道。根据本专利技术的一实施例，所述可分离成像单元具有一可见光红外通道分离算法，所述通道分离算法以用于对所述感光单元的可见光波段和红外波段分离成像，得以可选择地获取可见光成像、红外成像和/或可见光红外复合成像。根据本专利技术的一实施例，所述镜头单元选用的是一可见光红外不共焦镜头单元，通过所述可见光通道和红外通道，分别可选择地获取所述可见光图像和所述红外图像。根据本专利技术的一实施例，所述多光谱模组成像系统的可见光成像适用于日常拍照，所述红外成像适用于虹膜识别。根据本专利技术的一实施例，所述镜头单元选用的是一可见光红外共焦镜头单元，以用于将所述可见光波段与所述红外波段达到同一共焦面，得以获取所述可见光红外复合成像。根据本专利技术的一实施例，所述多光谱模组成像系统的可见光红外复合成像适用于结构光模组3D重构的颜色纹理映射。一种多光谱模组成像系统的制造方法，其包括步骤：(A)提供一镜头单元，以用于采集一入射光线；(B)设计多种分色通道于一感光单元，以用于分别感应所述入射光线中的可见光和非可见光；以及(C)结合一通道分离算法，以用于可分离地对所述入射光线中的可见光和非可见光进行成像。根据本专利技术的一实施例，所述步骤(B)包括步骤：将所述感光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光谱模组成像系统，其特征在于，包括：一镜头单元，所述镜头单元以用于采集一入射光线；一感光单元，所述感光单元具有多种分色通道，以用于分别感应所述采集的入射光线中不同波段的可见光和非可见光光线；以及一可分离成像单元，所述可分离成像单元可分离地对所述感光单元所感应的不同波段光线分别成像，以用于可选择地提取各个不同光谱形成的图像。

【技术特征摘要】
1.一种多光谱模组成像系统，其特征在于，包括：一镜头单元，所述镜头单元以用于采集一入射光线；一感光单元，所述感光单元具有多种分色通道，以用于分别感应所述采集的入射光线中不同波段的可见光和非可见光光线；以及一可分离成像单元，所述可分离成像单元可分离地对所述感光单元所感应的不同波段光线分别成像，以用于可选择地提取各个不同光谱形成的图像。2.根据权利要求1所述的多光谱模组成像系统，其包括一可见光红外模组，所述可见光红外模组中的分色通道包括一可见光通道以及一红外通道，所述可见光通道以用于感应所述入射光线中的可见光波段的光线，所述红外通道以用于感应所述入射光线中的红外光波段的光线。3.根据权利要求2所述的多光谱模组成像系统，所述感光单元的分色通道为R，G，B，IR四个通道，其中，所述R，G，B三通道形成所述可见光通道，所述IR通道形成所述红外通道。4.根据权利要求2或3所述的多光谱模组成像系统，所述可分离成像单元具有一可见光红外通道分离算法，所述通道分离算法以用于对所述感光单元的可见光波段和红外波段分离成像，得以可选择地获取可见光成像、红外成像和/或可见光红外复合成像。5.根据权利要求4所述的多光谱模组成像系统，所述镜头单元选用的是一可见光红外不共焦镜头单元，通过所述可见光通道和红外通道，分别可选择地获取所述可见光图像和所述红外图像。6.根据权利要求5所述的多光谱模组成像系统，所述多光谱模组成像系统的可见光成像适用于日常拍照，所述红外成像适用于虹膜识别。7.根据权利要求4所述的多光谱模组成像系统，所述镜头单元选用的是一可见光红外共焦镜头单元，以用于将所述可见光波段与所述红外波段达到同一共焦面，得以获取所述可见光红外复合成像。8.根据权利要求7所述的多光谱模组成像系统，所述多光谱模组成像系统的可见光红外复合成像适用于结构光模组3D重构的颜色纹理映射。9.一种多光谱模组成像系统的制造方法，其特征在于，包括步骤：(A)提供一镜头单元，以用于采集一入射光线；(B)设计多种分色通道于一感光单元，以用于分别感应所述入射光线中的可见光和非可见...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扣文，鲁丁，郑杰，卢鹏，
申请(专利权)人：宁波舜宇光电信息有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33