一种用于产生物体的图像的光场成像系统和方法技术方案

全光系统中的视差。光场成像系统捕获不同图像，其提供相互偏移子像素量的视图。这些视图可以组合以产生物体的更高分辨率的数字图像。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般地涉及光场成像系统。
技术介绍
光场相机可以同时收集物体的多个图像。然而，由于捕获图像的分辨率典型地由微透镜阵列中的小透镜的数目而不是由传感器阵列中传感器的数目确定的事实，光场成像系统的分辨率降低。因此，需要用于提高由光场成像系统捕获的图像的分辨率的方法。
技术实现思路
通过提供一种方法以使用视差和其他光学参数发现物体距全光相机的距离，并且使用距离和其他光学参数发现视差，本公开克服了现有技术的限制。在一个方面中，光场成像系统包括初级光学子系统、光场传感器模块和处理模块。初级光学子系统形成物体的光学图像，所述光学图像位于所述初级光学子系统的像平面。光场传感器模块包括次级成像阵列和传感器阵列。所述次级成像阵列将所述初级光学子系统的光瞳成像到所述传感器阵列上，使得所述传感器阵列捕获所述物体的视图的阵列。所述次级成像阵列不位于所述像平面。而是，所述次级成像阵列从所述像平面位移(例如，散焦)，使得捕获的视图展现子像素视差。影响子像素视差的一个或多个光学参数可调节，以实现不同的分辨率增强值。处理模块使用一个或多个光学参数和具有子像素视差的视图的第一阵列，确定分辨率增强值。其他方面包括设备、方法、计算机可读介质、系统、组件、应用、改进以及与以上的任何相关的其他技术。附图说明本公开实施例其他优点和特征，当结合附图时这些优点和特征从以下详细描述和权利要求更加显而易见，附图中：图1A-1B是图示根据实施例的光场成像系统的图。图2A是图示根据实施例的光场成像系统中的视差的图。图2B是根据实施例的图2A的物体区域的放大率(magnification)。图3A-3B是图示根据实施例的光场成像系统中的视差的图。图4是根据实施例的处理模块的框图。图5是图示根据实施例的用于实现希望程度的分辨率增强的光场成像系统的主动控制的框图。图6A-6E是图示根据实施例的使用用于分辨率增强的视差的不同方法的图。图7A是根据实施例的包括初级成像光学器件的光场成像系统的一部分的简化光学图。图7B是根据实施例的包括用于do>df的情况的微成像阵列的光场成像系统的简化光学图。图7C是根据实施例的包括用于do<df的情况的微成像阵列的光场成像系统的简化光学图。图8是根据实施例的用于执行超分辨的处理的流程图。图9是根据实施例的用于执行超分辨的处理的流程图。图10是根据实施例的适于在光场成像系统中使用的可调镜头的图。图11是根据实施例的光场成像系统的电子显示器。附图仅为了说明的目的描绘各种实施例。本领域的技术人员将容易从以下讨论认识到可以采用在此说明的结构和方法的替代实施例，而不背离在此描述的原理。具体实施方式附图和以下描述仅作为说明涉及优选实施例。应该注意，从以下描述，将容易认识到在此公开的结构和方法的替代实施例作为可以采用的变化替代，而不背离要求保护的原理。图1A-1B是图示光场成像系统110的示例的图。光场成像系统110包括初级成像光学器件112(由图1A中的单个透镜表示)、次级成像阵列114(微透镜的阵列115)和传感器阵列180。次级成像阵列114可以称为微成像阵列。次级成像阵列114和传感器阵列180一起可以称为光场传感器模块。这些组件形成两个重叠的成像子系统，示出为图1A中的子系统1和子系统2。为了方便，成像光学器件112在图1A中描绘为单个物镜，但是应该理解其可以包含多个元件。在图1A中，物镜112在像平面IP形成物体150的光学图像155。当运行在“对焦”状态下，微成像阵列114位于像平面IP。系统整体上在传感器平面SP形成空间复用和交织光学图像170。次级成像阵列114的示例包括微透镜阵列、针孔的阵列、微镜阵列、棋盘格和波导/通道阵列。微成像阵列114可以是矩形阵列、六边形阵列或其他类型的阵列。图1A中还示出传感器阵列180。为了说明的目的，假设图1A中的微成像阵列114是在正方形网格上的3x3微透镜阵列。物体150分为3x3的区域阵列，其如在图1A的下部所示标记为1-9。这些区域对应于微透镜。也就是说，物体区域1通过物镜112成像到微透镜之一上，物体区域2成像到另一微透镜上等等。传感器阵列180显示为6x6的矩形传感器阵列。也就是说，在每个微透镜下存在2x2的传感器排列。光阑125分为2x2的矩形区域A-D阵列。这些区域对应于2x2的传感器排列。也就是说，光阑区域A通过每个微透镜成像到用于该微透镜的2x2传感器的相应传感器上，光阑区域B、C、D也如此。在一些系统中，光阑区域A-D例如可以通过不同光谱滤波器滤波。处理模块190收集来自检测器阵列180的数据，并且相应地处理。作为简单示例，处理模块190可以重排序一起收集的数据，以便对于通过光阑125的光形成整个物体150的图像。还可以执行其他类型的处理，因为捕获的光场包括关于光瞳面和物体150两者的信息。下面例如参照图4、5、8和9进一步讨论处理模块190。图1B概念性地图示如何在传感器阵列180产生和交织空间复用的光学图像170A-D。物体150产生光线。传播通过光阑区域A的光线将在IP处产生光学图像155A。为了标识光学图像155A，3x3物体区域标记有后缀A：1A-9A。类似地，传播通过光阑区域B、C、D的来自物体150的光线将产生标记有1B-9B、1C-9C和1D-9D的3x3物体区域的相应光学图像155B、C、D。这四个光学图像155A-D的每个由进行通过不同光阑区域A-D的光线产生，但是它们都由光场成像系统110同时产生，并且它们在IP处重叠。在IP处重叠的四个光学图像155A-D由微成像阵列114分离。图像155A-D在传感器平面交织，如图1B所示。使用图像155A作为示例，来自光学图像155A的3x3物体区域1A-9A在光学图像170中的3x3块中不相邻。而是来自四个不同光学图像的区域1A、1B、1C和1D以2x2方式排列在光学图像170的左上(为了清楚忽略图像170的反向)。对象区域2-9类似地排列。因此，构成光学图像170A的区域1A-9A分散遍布合成光学图像170，由其他光学图像170B-D的各部分分隔。以另一方式，如果传感器是各个传感器元件的矩形阵列，那么总体阵列可以分隔为传感器元素的矩形子阵列171(1)-(9)(虚线轮廓示出一个子阵列171(1))。对于每个物体区域1-9，所有来自每个图像的相应区域成像在子阵列上。例如，对象区域1A、1B、1C和1D都成像在子阵列171(1)上。注意，因为光阑125和传感器阵列180位于共轭平面，所以阵列114中的每个微透镜115在传感器平面SP形成光瞳面的图像(与SP’相同平面)。因为存在多个微透镜115，所以形成多个图像171。进一步注意到，在图1A-1B示出的系统中，光学图像155A-D相互对齐。也就是说，光学图像155A与光学图像155B、C、D捕获相同区域。这是因为物体“对焦”，意味着对于物体的物平面与微透镜阵列114的位置一致。现在考虑当物体“失焦”时出现什么，如图2A-2B所图示的。在图2A中，考虑传感器平面中的两个点：180A和180B。点180A共轴位于中间微透镜之下，并且点180B从中心点180A偏移但是仍在同一微透镜之下。首先从点180A向后跟踪光线。这些光线由实线示出。还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生物体的图像的光场成像系统，所述光场成像系统包括：初级光学子系统，其形成物体的光学图像，所述光学图像位于所述初级光学子系统的像平面；光场传感器模块，其包括次级成像阵列和传感器阵列，所述次级成像阵列将所述初级光学子系统的光瞳成像到所述传感器阵列上，所述次级成像阵列从所述像平面位移，使得所述传感器阵列配置为捕获所述物体的复用视图的阵列；以及处理模块，配置为确定一个或多个光学参数，以实现希望的分辨率增强值，其中所述初级光学子系统和/或光场传感器模块可根据所述一个或多个光学参数调节。

【技术特征摘要】
2015.03.06 US 14/640,3091.一种用于产生物体的图像的光场成像系统，所述光场成像系统包括：初级光学子系统，其形成物体的光学图像，所述光学图像位于所述初级光学子系统的像平面；光场传感器模块，其包括次级成像阵列和传感器阵列，所述次级成像阵列将所述初级光学子系统的光瞳成像到所述传感器阵列上，所述次级成像阵列从所述像平面位移，使得所述传感器阵列配置为捕获所述物体的复用视图的阵列；以及处理模块，配置为确定一个或多个光学参数，以实现希望的分辨率增强值，其中所述初级光学子系统和/或光场传感器模块可根据所述一个或多个光学参数调节。2.如权利要求1所述的光场成像系统，其中所述一个或多个光学参数包括所述初级光学子系统的有效焦距f，并且所述初级光学子系统在有效焦距上可调节。3.如权利要求1所述的光场成像系统，其中所述一个或多个光学参数包括从所述初级光学子系统到所述次级成像阵列的距离di，并且所述光场成像系统在距离di上可调节。4.如权利要求1所述的光场成像系统，其中所述希望的分辨率增强值是大于1的整数值。5.如权利要求1所述的光场成像系统，其中所述处理模块进一步配置为：确定所述物体的复用视图的第一捕获阵列的分辨率增强值是否大于或等于阈值；并且如果是，那么将所述复用视图的第一捕获阵列组合为具有比所述复用视图的任一的分辨率更高分辨率的所述物体的数字图像。6.如权利要求1所述的光场成像系统，其中所述处理模块进一步配置为：确定所述物体的复用视图的第一捕获阵列的分辨率增强值是否大于或等于阈值；并且如果不是，那么将复用视图的第二捕获阵列组合为具有比所述复用视图的任一的分辨率更高分辨率的所述物体的数字图像，其中当根据所述一个或多个光学参数调节所述初级光学子系统和/或光场传感器模块时，捕获所述复用视图的第二捕获阵列。7.如权利要求1所述的光场成像系统，还包括：自动散焦模块，用于根据所述一个或多个光学参数自动调节所述初级光学子系统和/或光场传感器模块；并且其中所述处理模块进一步配置为将复用视图的第二捕获阵列组合为具有比所述复用视图的任一的分辨率更高分辨率的所述物体的数字图像，其中在通过所述自动散焦模块的自动调节之后，捕获所述复用视图的第二捕获阵列。8.如权利要求7所述的光场成像系统，其中所述处理模块进一步配置为：确定所述复用视图的第一捕获阵列中的感兴趣区域；计算所述感兴趣区域的初始视差；使用所述初始视差，确定所述感兴趣区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：V南波迪里，KP阿加雷文卡特沙雷奥，丸山刚，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP