微透镜阵列的成像方法与成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微透镜阵列的成像方法与成像装置，该成像方法包括：获取图像传感器输出的原始场景图像；根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布；根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布；将所述亮度均一的场景辐照度分布重新变换为亮度均一的场景数字图像，解决微透镜阵列所成的原始图像中亮度分布不均的问题，提高原始图像的质量，降低对微透镜所成图像做匹配和拼接的难度。

Micro lens array imaging method and imaging device

The present invention provides a method for imaging and imaging of micro lens array device, the image forming method includes: the original image to obtain output image sensor; according to the response curve of the image sensor to the original scene image and stored in advance, get the original scene irradiance distribution; according to the pre stored irradiance distribution of micro lens uniform luminance transformation of the original scene irradiance distribution model, obtain the scene irradiance distribution uniformity; to transform the scene irradiance distribution uniformity for scene image brightness uniformity of brightness, to solve the problem of uneven distribution of the original image into the micro lens array, improve the quality of the original image. To reduce the difficulty of image matching and stitching of micro lens.

【技术实现步骤摘要】
微透镜阵列的成像方法与成像装置
本专利技术涉及成像
，尤其涉及微透镜阵列的成像方法与成像装置。
技术介绍
微透镜阵列广泛应用于光场相机，复眼相机以及大视野的显微相机。然而，由于光的波动性，以及图像传感器在感光、模拟信号转换为数字信号以及数字信号重映射为数字图像等过程中存在着非线性响应，这导致其输出的数字图像中的光照分布与真实的场景环境光分布并非线性关系，进而导致微透镜成像中光亮度的非均匀性，导致每个微透镜成像都会出现中间亮四周暗的现象。这对于微透镜阵列成像的后续处理(无论是对两个微透镜成像做匹配，还是将多个微透镜成像做拼接)都会造成严重的干扰。
技术实现思路
鉴于上述技术问题，本专利技术提供一种微透镜阵列的成像方法与成像装置，解决微透镜阵列所成的原始图像中亮度分布不均的问题，提高原始图像的质量，降低对微透镜所成图像做匹配和拼接的难度。依据本专利技术的一个方面，提供了一种微透镜阵列的成像方法，所述成像方法包括：获取图像传感器输出的原始场景图像；根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布；根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布；将所述亮度均一的场景辐照度分布重新变换为亮度均一的数字图像。可选地，所述成像方法还包括：获取图像传感器的响应曲线，并将所述图像传感器的响应曲线存储至存储设备中。可选地，所述成像方法还包括：使用微透镜阵列，固定图像传感器配置不变，依次改变传感器曝光时间，对光照强度维持不变的均匀发光光源获取至少两张光照图像；按如下方式计算微透镜辐照度分布模型Emicrolens：其中，N为总共拍摄的光照图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及微透镜辐照度分布模型中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的图像传感器的响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。可选地，所述根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布，包括：根据预先存储的所述图像传感器的响应曲线，对原始场景图像做如下方式的变换，得到原始场景辐照度分布Escene：其中，N为总共拍摄的原始场景图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的传感器响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。可选地，所述根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布，包括：根据预先存储的微透镜辐照度分布模型Emicrolens对原始场景辐照度分布Escene做如下的亮度变换，得到亮度均一的场景辐照度分布Euniform：其中，(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；max(Emicrolens)表示数字图像中像素的微透镜辐照度分布模型Emicrolens的最大值。依据本专利技术的另一个方面，还提供了一种微透镜阵列的成像装置，所述成像装置包括：第一模块，用于获取图像传感器输出的原始场景图像；第二模块，用于根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布；第三模块，用于根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布；第四模块，用于将所述亮度均一的场景辐照度分布重新变换为亮度均一的场景数字图像。可选地，所述成像装置还包括：第五模块，用于获取图像传感器的响应曲线，并将所述图像传感器的响应曲线存储至存储设备中。可选地，所述成像装置还包括：第六模块，用于使用微透镜阵列，固定图像传感器配置不变，依次改变传感器曝光时间，对光照强度维持不变的均匀发光光源获取至少两张光照图像；按如下方式计算微透镜辐照度分布模型Emicrolens：其中，N为总共拍摄的光照图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及微透镜辐照度分布模型中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的图像传感器的响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。可选地，所述第二模块具体用于根据预先存储的所述图像传感器的响应曲线，对原始场景图像做如下方式的变换，得到原始场景辐照度分布Escene：其中，N为总共拍摄的原始场景图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的传感器响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。可选地，所述第三模块具体用于根据预先存储的微透镜辐照度分布模型Emicrolens对原始场景辐照度分布Escene做如下的亮度变换，得到亮度均一的场景辐照度分布Euniform：其中，(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；max(Emicrolens)表示数字图像中像素的微透镜辐照度分布模型Emicrolens的最大值。本专利技术的有益效果是：本专利技术的实施例中微透镜阵列的成像方法与成像装置对图像传感器输出的原始数字图像进行非线性变换，将其还原为场景环境光经过主透镜聚焦后入射到图像传感器表面上的辐照度分布，再对该辐照度分布消除由微透镜成像所导致的光照非均匀性，最后重映射为数字图像。由于光的波动性，以及图像传感器在感光、模拟信号转换为数字信号以及数字信号重映射为数字图像等过程中存在着非线性响应，这导致其输出的数字图像中的光照分布与真实的场景环境光分布并非线性关系，进而导致微透镜成像中光亮度的非均匀性，导致每个微透镜成像都会出现中间亮四周暗的现象。而本实施例中的成像方法与成像装置将数字图像转换为辐照度分布进行亮度均一化处理，可以有效地消除图像传感器对光照的非线性响应所带来的不利影响。而且，本实施例中的成像方法与成像装置适用范围广泛，在透明物体的透射成像模式、不透明物体的表面反射成像模式及这两者的混合模式下均可工作，且对图像的处理是实时的，无须在拍摄场景图像前获取用于校正的光照底图。附图说明图1为本专利技术的第一实施例的微透镜阵列的成像方法的流程图；图2为本专利技术的第二实施例的微透镜阵列的成像方法的流程图；图3为本专利技术的第三实施例的微透镜阵列的成像方法的流程图；图4A～4C为一组彩色图像传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微透镜阵列的成像方法，其特征在于，所述成像方法包括：获取图像传感器输出的原始场景图像；根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布；根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布；将所述亮度均一的场景辐照度分布重新变换为亮度均一的场景数字图像。

【技术特征摘要】
1.一种微透镜阵列的成像方法，其特征在于，所述成像方法包括：获取图像传感器输出的原始场景图像；根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布；根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布；将所述亮度均一的场景辐照度分布重新变换为亮度均一的场景数字图像。2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述成像方法还包括：获取图像传感器的响应曲线，并将所述图像传感器的响应曲线存储至存储设备中。3.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述成像方法还包括：使用微透镜阵列，固定图像传感器配置不变，依次改变传感器曝光时间，对光照强度维持不变的均匀发光光源获取至少两张光照图像；按如下方式计算微透镜辐照度分布模型Emicrolens：其中，N为总共拍摄的光照图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及微透镜辐照度分布模型中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的图像传感器的响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。4.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述根据所述原始场景图像和预先存储的所述图像传感器的响应曲线，得到原始场景辐照度分布，包括：根据预先存储的所述图像传感器的响应曲线，对原始场景图像做如下方式的变换，得到原始场景辐照度分布Escene：其中，N为总共拍摄的原始场景图像张数，对应的拍摄曝光时间分别为t1,t2,t3,…,tN，对应的数字图像分别为I1,I2,I3,…,IN；(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；g(Ii(j))为储存在存储设备中的传感器响应曲线；w(Ii(j))是一个权重函数；Ii(j)为第i个数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域。5.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述根据预先存储的微透镜辐照度分布模型对所述原始场景辐照度分布进行亮度均一化变换，得到亮度均一的场景辐照度分布，包括：根据预先存储的微透镜辐照度分布模型Emicrolens对原始场景辐照度分布Escene做如下的亮度变换，得到亮度均一的场景辐照度分布Euniform：其中，(j)表示数字图像中的第j个像素、以及原始场景辐照度分布中对应于该像素位置的区域；max(Emicrolens)表示数字图像中像素的微透镜辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，郁树达，
申请(专利权)人：深圳超多维光电子有限公司，深圳市墨克瑞光电子研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44