自动全焦成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自动全焦成像方法及装置。该自动全焦成像方法包括：S01通过一微透镜阵列后获取一场景的深度值分布图，其中，该微透镜阵列包括多个呈阵列排布的微透镜单元，每一微透镜单元对应该深度值分布图的一个子图像；S02获取每一微透镜单元对应子图像的位置信息；S03计算每一微透镜单元对应子图像的深度均值；S04利用各微透镜单元的深度均值，获取相应微透镜单元对该场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压；S05依据各微透镜单元对该场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成全焦图像。本发明专利技术的自动全焦成像方法及装置，具有全焦成像实现简单、成像质量好的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学
，尤其涉及一种自动全焦成像方法及装置。
技术介绍
目前，在工业检测、安检、高空侦测等多种领域常常因为成像系统的景深不够大，以致影响了成像系统的广泛应用。现有技术中有各种扩展景深形成全焦点图像的方法。对比文件1(CN103533232A)公开一种全焦点图像的图像处理装置及图像处理方法，该图像处理方法主要包括：图像获取步骤，获取在多个对焦位置上拍摄的多个摄像图像的数据；顺序决定步骤，针对多个摄像图像的数据，将与对焦距离的远近的顺序不同的顺序决定为合成的顺序；以及合成步骤，以由所述顺序决定步骤的处理决定的顺序来对所述多个摄像图像的数据进行合成，从而生成全焦点图像的数据。上述生成全焦点图像的数据主要是用图像处理的方法来实现，不仅要获取多个对焦位置上的多个摄像图像数据，而且还要对每个摄像图像的数据进行排序。图像处理数据量大，要分时获得多个对焦位置上拍摄的多个摄像图像的数据，耗时较长。此外，对比文件2(CN102472622B)公开一种距离推定装置以及距离推定方法，其指出目前有五种方式获得全焦点图像的方法，分别如下：第一方式是称为FocalStack的方式，该方式是指，拍摄合焦位置互不相同的多张图像，并从各个图像分别提取有可能合焦的区域来合成。据此，获得EDOF图像(景深扩展图像)即全焦点图像。第二方式是指，通过插入称为相位板的光学元件，使深度方向的模糊均匀，根据预先通过测量或模拟而获得的模糊模式，进行图像复原处理，从而获得EDOF图像即全焦点图像。这称为WavefrontCoding(波前编码)。第三方式是指，在曝光时间中，通过使聚焦透镜或摄像元件变动，在深度方向卷积一律合焦的图像(即，与以各个深度使模糊均匀同义)，根据预先通过测量或模拟而获得的模糊模式，进行图像复原处理，从而获得EDOF图像即全焦点图像。这称为FlexibleDOF。第四方式是指，虽然与FocalStack相似的方法，但是，不拍摄多张图像，而利用透镜的轴向色差，根据一张颜色图像，推定深度，或者，检测图像的清晰度，通过图像处理，获得整体清晰的图像，以作为全焦点图像。第五方式是指，利用多焦点透镜，使深度方向的模糊均匀，根据预先通过测量或模拟而获得的模糊模式，进行图像复原处理，从而获得全焦点图像。然而上述五种方法均需要复杂的后续图像处理，不仅复杂费时，而且在图像处理后生成的全焦点图像的图像边缘不清晰，成像质量不佳。
技术实现思路
本专利技术提供一种自动全焦成像方法及装置，用以解决现有技术中生成全焦点图像时采用图像处理复杂费时，图像边缘不清晰，导致的成像质量不佳的问题。为达成上述目的，本专利技术提供一种自动全焦成像方法，包括：S01通过一微透镜阵列后获取一场景的深度值分布图，其中，所述微透镜阵列包括多个呈阵列排布的微透镜单元，每一微透镜单元对应所述深度值分布图的一个子图像；S02获取每一微透镜单元对应子图像的位置信息；S03计算每一微透镜单元对应子图像的深度均值；S04利用各微透镜单元的深度均值，获取相应微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，其中，各微透镜单元分别对应所述场景的一个感兴趣区域，所述感兴趣区域通过相应微透镜单元后成为一子图像；S05依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成全焦图像。较佳地，所述自动全焦成像方法所述步骤S05还包括以下步骤：S051依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成对焦子图像；S052依据各对焦子图像的位置信息，将各对焦子图像拼接生成所述全焦图像。较佳地，所述步骤S01具体包括以下子步骤：S011通过前述微透镜阵列在至少第一光焦度和第二光焦度下对同一场景获取至少两幅图像，各幅图像的放大率相同，其中，所述第一光焦度不同于所述第二光焦度；S012分别获取每幅图像的相对散焦度值或聚焦度值；S013通过DFD算法或DFF算法获取所述场景的相对深度值分布图。较佳地，所述第一光焦度为所述微透镜单元处于正透镜时的最大正光焦度；所述第二光焦度为所述微透镜单元处于负透镜时的最大负光焦度。较佳地，所述步骤S052具体包括以下步骤：S0521依据各对焦子图像的位置信息，获取任意相邻两个对焦子图像的像圆之间满足预设条件的拼接间距值；S0522依据各对焦子图像的尺寸，提取各对焦子图像的像圆；S0523按照所述拼接间距值，拼接所述像圆生成所述全焦图像。较佳地，所述步骤S02主要包括以下步骤：S021获取一通过所述透镜阵列拍摄的参照图像中对应各子透镜的参照子图像；S022获取对应各子透镜的参照子图像的位置信息；S023将各参照子图像的位置信息转换为对应各子图像的位置信息。较佳地，所述步骤S04主要包括：S041利用各微透镜单元的深度均值获取对应的物距值；S042依据高斯成像公式及所述物距值，获取各微透镜单元的光焦度值；S043依据各微透镜单元的光焦度值与各微透镜单元的驱动电压之间的映射关系，获取待施加至各微透镜单元上与所述光焦度值对应的驱动电压值。本专利技术还提供一种自动全焦成像装置，包括：深度值分布图获取单元，用于通过一微透镜阵列获取一场景的深度值分布图，其中，所述微透镜阵列包括多个呈阵列排布的微透镜单元，每一微透镜单元对应所述深度值分布图的一个子图像；位置信息获取单元，用于获取每一微透镜单元对应子图像的位置信息；深度均值计算单元，用于计算每一微透镜单元对应子图像的深度均值；驱动电压获取单元，用于利用各微透镜单元的深度均值，获取相应微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，其中，各微透镜单元分别对应所述场景的一个感兴趣区域，所述感兴趣区域通过相应微透镜单元后成为一子图像；全焦图像生成单元，用于依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成全焦图像。较佳地，所述全焦图像生成单元包括：驱动模块，用于依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成对焦子图像；全焦图像生成模块，用于依据各对焦子图像的位置信息，将各对焦子图像拼接生成所述全焦图像。较佳地，所述全焦图像生成模块包括：拼接间距值获取子单元，用于依据各对焦子图像的位置信息，获取任意相邻两个对焦子图像的像圆之间满足预设条件的拼接间距值；像圆提取子单元，用于依据各对焦子图像的尺寸，提取各对焦子图像的像圆；全焦图像生成子单元，用于按照所述拼接间距值，拼接所述像圆生成所述全焦图像。较佳地，所述驱动电压获取单元主要包括：物距值获取模块，利用各微透镜单元的深度均值获取对应的物距值；光焦度值获取模块，依据高斯成像公式及所述物距值，获取各微透镜单元的光焦度值；驱动电压模块，依据各微透镜单元的光焦度值与各微透镜单元的驱动电压之间的映射关系，获取待施加至各微透镜单元上与所述光焦度值对应的驱动电压值。本专利技术又提供一种自动全焦成像装置，包括：主透镜单元，用于拍摄一场景并成像；微透镜阵列，包括多个可变焦且呈阵列分布的微透镜单元；图像传感器，用于将经过所述主透镜单元与所述微透镜阵列后的光学图像信号转换为电信号；存储器，用于存储一段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动全焦成像方法，其特征在于，所述自动全焦成像方法包括：S01通过一微透镜阵列后获取一场景的深度值分布图，其中，所述微透镜阵列包括多个呈阵列排布的微透镜单元，每一微透镜单元对应所述深度值分布图的一个子图像；S02获取每一微透镜单元对应子图像的位置信息；S03计算每一微透镜单元对应子图像的深度均值；S04利用各微透镜单元的深度均值，获取相应微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，其中，各微透镜单元分别对应所述场景的一个感兴趣区域，所述感兴趣区域通过相应微透镜单元后成为一子图像；S05依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成全焦图像。

【技术特征摘要】
1.一种自动全焦成像方法，其特征在于，所述自动全焦成像方法包括：S01通过一微透镜阵列后获取一场景的深度值分布图，其中，所述微透镜阵列包括多个呈阵列排布的微透镜单元，每一微透镜单元对应所述深度值分布图的一个子图像；S02获取每一微透镜单元对应子图像的位置信息；S03计算每一微透镜单元对应子图像的深度均值；S04利用各微透镜单元的深度均值，获取相应微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，其中，各微透镜单元分别对应所述场景的一个感兴趣区域，所述感兴趣区域通过相应微透镜单元后成为一子图像；S05依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成全焦图像。2.如权利要求1所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述自动全焦成像方法所述步骤S05还包括以下步骤：S051依据各微透镜单元对所述场景的感兴趣区域实现对焦的驱动电压，驱动各微透镜单元对各自相对应的感兴趣区域对焦生成对焦子图像；S052依据各对焦子图像的位置信息，将各对焦子图像拼接生成所述全焦图像。3.如权利要求1所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述步骤S01具体包括以下子步骤：S011获取每一微透镜单元处于第一光焦度下拍摄所述场景的第一图像；S012获取每一微透镜单元处于第二光焦度下拍摄所述场景的第二图像，其中所述第一光焦度不同于所述第二光焦度；S013依据所述第一图像和所述第二图像通过DFD算法获取所述场景的深度值分布图。4.如权利要求3所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述第一光焦度为所述微透镜单元处于正透镜时的最大正光焦度；所述第二光焦度为所述微透镜单元处于负透镜时的最大负光焦度。5.如权利要求2所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述步骤S052具体包括以下步骤：S0521依据各对焦子图像的位置信息，获取任意相邻两个对焦子图像的像圆之间满足预设条件的拼接间距值；S0522依据各对焦子图像的尺寸，提取各对焦子图像的像圆；S0523按照所述拼接间距值，拼接所述像圆生成所述全焦图像。6.如权利要求1至5任一项所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述步骤S02主要包括以下步骤：S021获取一通过所述透镜阵列拍摄的参照图像中对应各子透镜的参照子图像；S022获取对应各子透镜的参照子图像的位置信息；S023将各参照子图像的位置信息转换为对应各子图像的位置信息。7.如权利要求1至5任一项所述的自动全焦成像方法，其特征在于，所述步骤S04主要包括：S041利用各微透镜单元的深度均值获取对应的物距值；S042依据高斯成像公式及所述物距值，获取各微透镜单元的光焦度值；S043依据各微透镜单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其昌，
申请(专利权)人：成都微晶景泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51