用于执行目标图像的差分测量的装置和方法。本发明专利技术涉及一种用于目标的目标图像的差分测量的装置和方法，所述装置（1）包括用于根据预定掩模图案来执行源自于所述目标的电磁波的相移的光学相移掩模单元（2）；用于由所述光学相移掩模单元提供的相移电磁波的叠加的光学叠加单元（3）；以及用于检测由所述光学叠加单元提供的叠加电磁波的强度的传感器阵列（4）。该装置可以用于在可见和不可见频率范围中使用的任何种类的数字照相机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于执行目标的目标图像的差分测量(difference measurement)的装置和方法，并且特别地涉及测量诸如可见光波的电磁波的差分强度。
技术介绍
常规数字照相机包括由多个传感器元件组成的传感器阵列，其中，每个传感器元件可以具有光电二极管。这些光电二极管包括有限的动态范围，其由于过度曝光而引起对于测量或检测目标图像的问题。大多数常规的基于硬件的小波变换使用数字电路来执行，其中，计算是基于由光电二极管产生的电子。然而，光电二极管的动态范围是有限的。当光电二极管到达其饱和电流时，没有附加的光子可以被变换成电子。这是在产生图像时引起过度曝光问题的原因。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于以高动态范围测量目标图像的装置和方法。由包括权利要求1的特征的装置来实现此目的。本专利技术提供一种用于目标的目标图像的差分测量的装置，所述装置包括用于根据预定掩模图案来执行源自于所述目标的电磁波的相移的光学相移掩模单元；用于由所述光学相移掩模单元提供的相移电磁波的叠加的光学叠加单元；以及用于检测由所述光学叠加单元提供的叠加电磁波的强度的传感器阵列。根据本专利技术的装置提供具有非常高的动态范围的图像。本专利技术的核心思想是在光到达传感器阵列的光电二极管之前减去(subtract)光， 其中，通过添加相移电磁光波来执行光学相减。用根据本专利技术的装置，可以将光波彼此相减，并且然后由传感器阵列来执行叠加波的差分测量。这允许被测量图像的非常高的动态。在根据本专利技术的装置的实施例中，可以由液晶掩模单元来形成光学相移掩模单元。可以将此液晶掩模单元连接到控制单元，该控制单元通过根据掩模图案向所述液晶细胞(cell)施加电压来控制液晶掩模单元的液晶细胞。在可能的实施例中，液晶掩模单元的每个液晶细胞可在三个不同的细胞状态之间切换以掩蔽电磁波。这些细胞状态可以包括其中各细胞不透明并阻挡电磁波的第一状态； 其中各细胞透明且不执行电磁波的相移的第二状态；和其中各细胞透明并执行电磁波的相对η相移的第三细胞状态。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，从装置的图案存储器加载掩模图案。在根据本专利技术的装置的另一实施例中，经由接口从数据库加载掩模图案。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，所述光学叠加单元包括凸光学透镜。在根据本专利技术的装置的实施例中，所述传感器阵列包括多个传感器元件。每个传感器元件可以根据落在各传感器元件上的叠加电磁波的强度来生成电流。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，所述传感器阵列包括与光学图像的NXN 图像尺寸相对应的NXN个传感器元件，其中，N = 2n且η是整数。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，所述传感器阵列的传感器元件包括光电二极管。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，液晶掩模单元包括(NXN) ΧΜ，Μ个液晶细胞以并行地向电磁波施加相应的掩模图案以便提供各目标图像的二进(dyadic)小波系数， 其中，M是图像副本的数量，其中，M = NXN或M = 31dN或M = 3或M = 6。在根据本专利技术的装置的另一实施例中，所述液晶掩模单元包括(NXN)个液晶细胞，以向电磁波顺序地施加数目为3个(a number of 3)的掩模图案或3X IdN个(NXN)掩模图案以便直接提供所述目标图像的二进小波系数。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，所述装置还包括用于生成提供给所述LC 掩模单元的目标的多重图像的多重图像生成单元。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，所述多重图像生成单元包括用于生成目标图像的预定数目的图像副本的光栅。图像副本的数目M可以是M = 3或M = 6或M = 31dN 或M = NXN，其中，N = 2η，η是整数。在根据本专利技术的装置的可能实施例中，包括用于生成所述目标图像的预定数目N 的图像副本的微透镜阵列。在根据本专利技术的装置的优选实施例中，所述电磁波是包括在可视频带中的频率的光波。在可能的实施例中，所述电磁波由诸如红外波的不可见电磁波形成。本专利技术还提供包括用于目标的目标图像的差分测量的装置的数字照相机，所述装置包括(a)光学相移掩模单元，其用于根据预定掩模图案来执行源自于所述目标的电磁波的相移；(b)光学叠加单元，其用于由所述光学相移掩模单元提供的相移电磁波的叠加；以及(c)传感器阵列，其用于检测由所述光学叠加单元提供的叠加电磁波的强度。本专利技术还提供了一种包括权利要求15的特征的方法。本专利技术提供了一种用于执行目标的目标图像的差分测量的方法，包括步骤(a)根据预定掩模图案来执行源自于目标的电磁波的相移；(b)执行相移电磁波的光学叠加；以及(c )检测叠加电磁波的强度以提供所述目标的目标图像。附图说明下面参考附图来更详细地描述用于目标的目标图像的差分测量的装置和方法的可能实施例。图1示出用于举例说明根据本专利技术的用于执行目标图像的差分测量的方法的可能实施例的流程图2是用于举例说明根据本专利技术的作为用于执行目标图像的差分测量的方法的基础的测量原理的图3示出根据本专利技术的用于目标图像的差分测量的装置的可能实施例的方框图； 图4A、4B示出使用多重成像的用于目标图像的差分测量的装置的两个可能实施例的方框图5示出没有多重成像的用于目标图像的差分测量的装置的另一可能实施例的方框图6示出根据实施例的用于目标图像的差分测量的装置和方法所采用的掩模布置和相应传感器阵列的示例；图7A、7B示出根据另一实施例的用于目标图像的差分测量的装置和方法所采用的掩模布置和相应传感器阵列；图8A、8B示出根据另一实施例的用于目标图像的差分测量的装置和方法所采用的掩模布置和相应传感器阵列；图9示出用于举例说明本专利技术的可能实施例中所采用的可能传感器布置的图； 图10示出根据另一实施例的用于目标图像的差分测量的装置和方法所采用的掩模布置和相应传感器阵列。具体实施例方式如从图1可以看到的，根据本专利技术的用于执行目标的目标图像的差分测量的方法基本上包括三个步骤Si、S2、S3。在第一步骤Sl中，执行根据预定掩模图案的源自于目标的电磁波的相移。该电磁波可以是光学可见波，即光波。在另一步骤S2中，执行相移电磁波的光学叠加。相移电磁波可以包括η、即180 度的相差，并且光学叠加导致从未相移的电磁波减去相移电磁波。因此，在η的相移的情况下，电磁波的叠加导致从其它光波中减去光波，即执行光学相减。因此，只有叠加电磁波、 即差分光被提供给随后的传感器阵列。在另一步骤S3中，检测叠加电磁波的强度以提供目标的目标图像。由包括每个具有例如光电二极管的多个传感器元件的传感器阵列来执行强度检测。这些传感器元件检测被减去的光波的强度。图2示出用于举例说明作为本专利技术的基础的测量原理的图。可以向光波应用不同的掩模图案。通过使用光学相移掩模单元，然后可以在传感器阵列内将所检测的强度组合 (assembled)以便提供例如能够进一步被处理单元处理的目标图像的二进小波系数。图3示出根据本专利技术的用于目标的目标图像的差分测量的装置1的可能实施例的方框图。装置1包括用于根据预定掩模图案来执行源自于目标的电磁波的相移的光学相移掩模单元2。在可能的实施例中，光学相移掩模单元2可以由连接到控制单元的液晶掩模单元形成，所述控制单元通过根据从存储器加载的掩模图案向LC细胞施加电压来控制液晶掩模单元2的液晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种用于目标的目标图像的差分测量的装置，所述装置（１）包括：（ａ）光学相移掩模单元（２），其用于根据预定掩模图案来执行源自于所述目标的电磁波的相移；（ｂ）光学叠加单元（３），其用于由所述光学相移掩模单元提供的相移电磁波的叠加；以及（ｃ）传感器阵列（４），其用于检测由所述光学叠加单元提供的叠加电磁波的强度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·吉尔格，U·韦弗，周雅赟，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
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