镜头、摄像机、包裹检测系统和图像处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种镜头、摄像机、包裹检测系统和图像处理方法。其中，该镜头包括：光学透镜和感光芯片，该镜头还包括：滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，滤光片设置在光学透镜和感光芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。通过本发明专利技术，解决了相关技术中镜头的景深较小的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器视觉领域，具体而言，涉及一种镜头、摄像机、包裹检测系统和图像处理方法。
技术介绍
景深是摄影机镜头能清晰成像的前提下，被摄物体前后允许的距离范围，也即当摄像机的镜头对某一物体聚焦清晰时，垂直镜头光轴的同一平面(即物面)上的物方点，都可以在接收器上形成清晰的图像，物面前后一定范围的点也可以形成较清晰的像，该前后范围的间距为摄像机的景深。摄像机的景深越大，意味着可以对更大深度范围内的物体清晰成像，因此景深的控制在机器视觉，视频监控等领域都有重大的现实意义。图1是摄像机的景深的示意图。如图1所示，位于标称物距的物体，发出的光线经过镜头后清晰聚焦在标称像面上。位于标称物距前后两侧的物体发出的光线，经过镜头后分别会聚在标称像面的前后两侧，在标称像面上则形成一定尺寸的弥散像斑。如果弥散像斑足够小，那么也可以认为物体也是清晰成像的。因此图1中处于远物距和近物距之间的物体，都可以认为是清晰成像。远物距和近物距之间的轴向距离，即为镜头的景深。摄像机在进行拍摄时，如果被拍摄物的物距不同且变化范围超出了摄像机的景深，则会导致物体成像模糊。或者，在某些场景下(例如智能交通)，摄像机必须相对被监测的场景倾斜安装，此时，因为摄像机所对准的场景既有近景也有远景，可能无法同时兼顾聚焦清楚，也即无法保证远近场景都在摄像机的景深范围以内，进而导致拍摄的清晰度很差。一般情况下，影响景深的主要因素有以下4个：1)镜头光圈：光圈越小，即光圈值(F#)越大，景深越大；2)镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大；3)拍摄距离：拍摄距离越远，景深越大，拍摄距离越近，景深越小；4)感光元件像元的尺寸：像元尺寸越大，景深越大。一般而言，在选定了摄像机并确定拍摄场景后，后面三个参数可以改变的余地不大，通常可以改变的是镜头的光圈。因为该原因，在许多需要提升景深的成像条件下，都会把光圈尽量缩到最小。但光圈缩小主要有两个问题：一是进入感光元件的光能量随光圈的平方下降，光圈过小会导致图像变得非常暗；另外，光圈小到一定程度后，光的衍射效应变得明显，原来清晰成像的像点会逐渐变成一个较大的弥散斑，从而导致图像清晰度的下降。在相关技术中，一种方法是采用液态镜头调焦的方式来增加摄像机的景深，其原理为：液态镜头的焦距可以通过直流电压动态地进行调节，当驱动电压变化时，镜头的焦点随之前后移动，因此可以通过电压信号来控制镜头所聚焦的物体。其调焦方式类似于人眼，具有响应速度快，寿命长等优点，但缺点是镜头价格昂贵，不利于大规模推广；另外液态镜头虽然变焦迅速，但是并不能在同一幅拍摄的画面中同时识别远近不同的物体，其应用范围受到一定限制。另外一种方法是通过反卷积进行图像处理。图像的离焦模糊，从信号处理的角度来说，可以看作镜头处于离焦位置的点扩散函数与输入图像进行卷积运算的结果。因为镜头离焦的点扩散函数有相对简单的数学模型，可以预先进行估计和建模；利用维纳滤波的方法，可以把输入图像还原出来。拍摄一幅离焦图像以后，利用不同的反卷积的核，可以还原出不同物距处的清晰图像。该方法的优点是适应性广，不需要增加额外的光学元件，利用一幅图像即可获得不同物距的清晰像；但缺点也非常明显，一是反卷积运算的计算量非常大，需要消耗大量的计算资源，造成硬件成本的增加；另外反卷积运算获取的过程中，图像中的噪声也会随之放大，导致图像质量的严重下降。针对相关技术中镜头的景深较小的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种镜头、摄像机、包裹检测系统和图像处理方法，以至少解决相关技术中镜头的景深较小的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种镜头，该镜头包括：包括光学透镜和感光芯片，该镜头还包括：滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，滤光片设置在光学透镜和感光芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上成像，第二物点经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上成像，其中，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度。进一步地，第一滤光部和第二滤光部构成阶梯型结构。进一步地，第一滤光部和第二滤光部的入射面的面积之比为远端景深区域的视场范围与近端景深区域的视场范围之比。进一步地，滤光片包括多个透明的平板型滤光片，其中，多个透明的平板型滤光片通过光学胶粘接成阶梯型结构。进一步地，滤光片包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。进一步地，滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在目标位置，第一物点的成像光路经过第一滤光部，第二物点的成像光路经过第二滤光部。进一步地，感光芯片的表面设置有保护玻璃，并且滤光片胶合于保护玻璃的表面。进一步地，滤光片的入射面和出射面镀有光学减反射膜和/或红外截止镀膜。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种镜头。该镜头包括光学透镜和感光芯片，该镜头还包括：滤光片，设置在光学透镜和感光芯片之间，其中，第一物点经光学透镜和滤光片在感光芯片上成像,第二物点经光学透镜在感光芯片上成像。进一步地，滤光片的中轴线与光学透镜的光轴平行，并且中轴线与光轴之间具有预设距离。进一步地，滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在目标位置，第一物点的成像光路经过滤光片，第二物点的成像光路不经过滤光片。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种摄像机。该摄像机包括本专利技术提供的任一种镜头。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种包裹检测系统。该包裹检测系统包括本专利技术提供的任一种摄像机。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种图像处理方法。该方法包括：分别获取第一目标图像和第二目标图像，其中，第一目标图像为待处理图像中经光学透镜和第一滤光部在感光芯片上形成的图像，第二目标图像为待处理图像中经光学透镜和第二滤光部在感光芯片上形成的图像，待处理图像为通过镜头拍摄目标待测物体得到的图像，镜头包括光学透镜、感光芯片和滤光片，滤光片设置于光学透镜和感光芯片之间，滤光片包括第一滤光部和第二滤光部，第一滤光部的厚度大于第二滤光部的厚度；判断第一目标图像和第二目标图像中的目标待测物体图像是否存在重叠的区域；以及如果判断出第一目标图像和第二目标图像中的目标待测物体图像存在重叠的区域，则对待处理图像中重叠的区域执行去重处理。进一步地，在分别获取第一目标图像和第二目标图像之前，该方法还包括：分别获取第一比例和第二比例，其中，第一比例为待处理图像的第一区域中目标待测物体图像所占的比例，第二比例为待处理图像的第二区域中目标待测物体图像所占的比例；判断第一比例与第二比例之差是否达到预设阈值，其中，第一比例大于第二比例；以及如果判断出第一比例与第二比例之差达到预设阈值，则调节滤光片的位置以增大第二比例，并重新获取待处理图像。进一步地，调节滤光片的位置以增大第二比例包括：根据第一比例、第二比例、第一区域的面积、第二区域的面积确定目标移动量；将滤光片朝目标方向移动目标移动量，其中，目标方向为第一区域指向第二区域的方向。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种图像处理方法。该方法包括：分别获取第一目标图像和第二目标图像，其中，第一目标图像为待处理图像中经过光学透镜和滤光片在感光芯片上形成的图像，第二目标图像为待处理图像中经过光学透镜、未经过滤光片在感光芯片上形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜头，其特征在于，包括光学透镜和感光芯片，其特征在于，所述镜头还包括：滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，所述滤光片设置在所述光学透镜和所述感光芯片之间，其中，第一物点经所述光学透镜和所述第一滤光部在所述感光芯片上成像，第二物点经所述光学透镜和所述第二滤光部在所述感光芯片上成像，其中，所述第一滤光部的厚度大于所述第二滤光部的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种镜头，其特征在于，包括光学透镜和感光芯片，其特征在于，所述镜头还包括：滤光片，包括第一滤光部和第二滤光部，所述滤光片设置在所述光学透镜和所述感光芯片之间，其中，第一物点经所述光学透镜和所述第一滤光部在所述感光芯片上成像，第二物点经所述光学透镜和所述第二滤光部在所述感光芯片上成像，其中，所述第一滤光部的厚度大于所述第二滤光部的厚度。2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一滤光部和所述第二滤光部构成阶梯型结构。3.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一滤光部和所述第二滤光部的入射面的面积之比为远端景深区域的视场范围与近端景深区域的视场范围之比。4.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述滤光片包括多个透明的平板型滤光片，其中，所述多个透明的平板型滤光片通过光学胶粘接成阶梯型结构。5.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述滤光片包括一个透明的阶梯型结构的滤光片。6.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在所述目标位置，所述第一物点的成像光路经过所述第一滤光部，所述第二物点的成像光路经过所述第二滤光部。7.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述感光芯片的表面设置有保护玻璃，并且所述滤光片胶合于所述保护玻璃的表面。8.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述滤光片的入射面和出射面镀有光学减反射膜和/或红外截止镀膜。9.一种镜头，其特征在于，包括光学透镜和感光芯片，其特征在于，所述镜头还包括：滤光片，设置在所述光学透镜和所述感光芯片之间，其中，第一物点经所述光学透镜和所述滤光片在所述感光芯片上成像,第二物点经所述光学透镜在所述感光芯片上成像。10.根据权利要求9所述的镜头，其特征在于，所述滤光片的中轴线与所述光学透镜的光轴平行，并且所述中轴线与所述光轴之间具有预设距离。11.根据权利要求9所述的镜头，其特征在于，所述滤光片，经由传输部件与控制部件相连接以受控并移动至目标位置，其中，在所述目标位置，所述第一物点的成像光路经过所述滤光片，所述第二物点的成像光路不经过所述滤光片。12.一种摄像机，其特征在于，包括权利要求1至权利要求11中任意一项所述的镜头。13.一种包裹检测系统，其特征在于，包括权利要求12所述的摄像机。14.一种图像处理方法，其特征在于，包括：分别获取第一目标图像和第二目标图像，其中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何品将，朱勇，张文聪，谢明强，管达，张振华，
申请(专利权)人：杭州海康机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33