用于计算Scheimpflug相机的方法和设备技术

本发明专利技术公开用于聚焦于倾斜图像平面的方法和装置。举例来说，一个成像装置包含：经配置以在图像平面处聚焦场景的物镜，所述场景具有相对于所述物镜平面倾斜的物体平面；和接收来自所述物镜的光的传感器，所述传感器具有经配置以基于在所述传感器处接收的所述光产生图像数据的多个光感测元件。所述成像装置也包含处理器和存储器组件，其经配置以：接收所述图像数据，所述图像数据指示第一图像；接收指示所选择不平行图像平面的定向的倾斜参数；和基于所述倾斜参数将所述图像数据转换成相对图像数据，所述相对图像数据指示沿着所述不平行图像平面聚焦的第二图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算Scheimpflug相机的方法和设备
本专利技术实施例涉及成像装置，且明确地说，涉及用于聚焦于倾斜图像平面的方法和设备。
技术介绍
数字处理技术与成像装置和系统的集成已实现更有力且更容易使用的摄影产品。举例来说，用数字方式控制成像装置的快门速度、光圈和传感器敏感度的能力已提供在多种成像环境中改善的图片质量而不需摄影师手动地确定并设定每一环境的这些参数。在传统摄影中，相机经操控以聚焦于环境的某一区域。在捕捉环境的图像之后，图像的部分取决于所述部分相对于相机的定向和位置而焦点对准或离焦。未焦点对准的许多区域归因于区域相对于相机的各种光学组件的相对定向而不可形成焦点对准。在现有相机系统中，为使最初未焦点对准的区域聚焦，相机的硬件元件(例如，透镜系统)必须经操控以用于新的聚焦位置。相应地，相机的用户可捕捉环境的多个图像，对于每一图像操纵硬件元件，仅捕捉(焦点对准)环境或场景的某一区域中的一或多个物体的单个所需图像。依据照相效果，对于在相机系统中使用来说，实现在捕捉目标场景之后聚焦于倾斜平面的计算能力，和获得Scheimpflug倾斜移位技术给摄影所提供的灵活性将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和装置各具有若干创新方面，其中无单一者单独负责本文所公开的合乎需要的属性。本文中所描述的创新、方面和特征的组合可并入于系统、方法和装置的各种实施例中，且这些组合不受本文中所描述的实施例的实例(包含下文所描述的
技术实现思路
)限制。一些实施例可包含成像设备。成像设备可包含定位于物镜平面处的物镜，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦从场景接收的光，所述场景具有相对于物镜平面倾斜的物体平面。在一些实施例中，图像平面可定位于物镜的焦点处且可平行于物镜平面。成像装置也可包含经定位以接收经由物镜传播的光的传感器，所述传感器具有安置于在传感器平面中的传感器的表面上的多个光感测元件，所述光感测元件经配置以基于在传感器处接收的光产生图像数据，传感器平面平行于物镜平面。在一些实施例中，所述图像数据可为场景的光场数据。图像数据也可包含基于通过光感测元件接收的光的场景的辐射数据以及空间和角度数据。成像设备可进一步包含可操作地耦合到传感器的处理器和可操作地耦合到所述处理器的存储器组件。处理器和存储器组件可共同地经配置以：接收由光感测元件产生的图像数据，所述图像数据指示由物镜聚焦在图像平面处的第一图像；接收指示所选择不平行图像平面的定向的倾斜参数，所述不平行图像平面具有相对于物镜平面成角度的定向；和基于接收的倾斜参数将接收的图像数据转换成相对图像数据，相对图像数据指示沿着不平行图像平面聚焦的第二图像。在一些实施例中，倾斜参数可基于不平行图像平面与图像平面之间的角度。不平行图像平面和物镜平面可在交叉点处相交。物体平面也可与不平行图像平面与物镜平面的交叉点相交。在一些实施例中，成像设备也可包含经定位以接收经由物镜传播的光并安置于传感器与物镜之间的光学元件。光学元件可经配置以在光感测元件上产生场景的微图像。在此实施例中，处理器和存储器组件可经进一步配置以：识别沿着不平行图像的点；测量从光感测元件处的点发射的光线的辐射值，其中辐射值可基于传感器处的点的微图像；和基于倾斜参数确定方向性数据。确定方向数据可进一步包含基于点的微图像和不平行图像平面相对于图像平面的几何关系计算点偏移，和将偏移与用以计算偏移的微图像的至少一个辐射值相关联。在一些实施例中，光学元件可为包含多个微透镜的微透镜阵列，每一微透镜可经配置以产生场景的微图像。而在其它实施例中，光学元件可为以阵列方式布置并经配置以在传感器处产生场景的多个微图像的多个相机。在一些实施例中，光学元件可为全光相机。在一些实施例中，处理器和存储器组件可经进一步配置以确定传感器上的每一微图像的相对位置。图像数据可包含在每一光感测元件处捕捉的相对位置和辐射值。图像数据的相对位置可通过将用以照亮沿着不平行图像平面的点的射线迹线应用于由光学元件捕捉的微图像而计算，所述微图像表示点的微图像。成像装置也可包含与处理器数据通信的显示器，所述显示器可经配置以接收来自处理器的第二图像并显示所述第二图像。在一些实施例中，处理器和存储器组件可进一步经共同地配置以产生在所显示第二图像上的指示不平行图像的四边形覆叠。四边形覆叠可基于从不平行图像平面与物镜平面之间的角度导出的投影变换。根据另一方面，公开一种用于显示场景的图像的方法。这方法可包含通过物镜接收来自场景的光和在图像平面处聚焦所述光。物镜可具有物镜平面且场景可包含相对于物镜平面倾斜的物体平面。方法也可包含：在传感器处接收经由物镜传播的光，所述传感器可具有安置于传感器平面上的多个光感测元件；和通过光感测元件基于在传感器处接收的光产生图像数据。方法也可包含：接收由光感测元件产生的图像数据，图像数据可指示由物镜聚焦在图像平面处的第一图像；和接收指示所选择不平行图像平面的定向的倾斜参数。在一些实施例中，倾斜参数可基于不平行图像平面与图像平面之间的角度。不平行图像平面可具有相对于物镜平面成角度的定向。方法也可包含：基于接收的倾斜参数将接收的图像数据转换成相对图像数据，相对图像数据可指示沿着不平行图像平面聚焦的第二图像；在显示器处接收第二图像；和显示所述第二图像。在一些实施例中，显示第二图像可包含产生在所显示第二图像上的指示不平行图像的四边形覆叠，其中四边形覆叠是基于从不平行图像平面与物镜平面之间的角度导出的投影变换。在一些实施例中，这方法也可包含由安置于传感器与物镜之间的光学元件接收经由物镜传播的光，和由光学元件在光感测元件上产生场景的微图像。在一个实施例中，图像数据可为场景的光场数据。在一些实施例中，将接收的图像数据转换成相对图像数据可包含识别沿着不平行图像的点；测量从光感测元件处的点发射的光线的辐射值，辐射值可基于在传感器处的点的微图像；和基于倾斜参数确定方向性数据。在一些实施例中，确定方向性数据可包含基于点的微图像和不平行图像平面相对于图像平面的几何关系计算点偏移，和将偏移与用以计算偏移的微图像的至少一个辐射值相关联。在一些实施例中，光学元件可为包括多个微透镜的微透镜阵列，其中每一微透镜可经配置以产生场景的微图像。在其它实施例中，替代地或以组合形式，光学元件可包含以阵列方式布置并经配置以在传感器处产生场景的多个微图像的多个相机。在一些实施例中，图像平面可定位于物镜的焦点处且可平行于物镜平面。在至少一个实施例中，图像数据包含基于通过光感测元件接收的光的场景的辐射、空间和角度数据。在一些实施例中，不平行图像平面与物镜平面在交叉点处相交。在一些实施例中，方法也可包含确定传感器上的每一微图像的相对位置。图像数据可包含在每一光感测元件处捕捉的相对位置和辐射值。图像数据的相对位置可通过将用以照亮沿着不平行图像平面的点的射线迹线应用于由光学元件捕捉的微图像而计算，所述微图像表示点的微图像。根据另一方面，公开一种包括指令的非暂时性计算机可读媒体，所述指令当经执行时使得处理器执行显示场景的图像的方法。这方法可包含接收由多个光感测元件产生的场景的图像数据，所述图像数据可指示通过物镜在图像平面处聚焦的第一图像。多个光感测元件可安置于传感器的传感器平面上并经配置以接收经由物镜传播的光，物镜具有物镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像设备，其包括：物镜，其定位于物镜平面处，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦从场景接收的光，所述场景具有相对于所述物镜平面倾斜的物体平面；传感器，其经定位以接收经由所述物镜传播的光，所述传感器具有安置于在传感器平面中的所述传感器的表面上的多个光感测元件，所述光感测元件经配置以基于在所述传感器处接收的所述光产生图像数据，所述传感器平面平行于所述物镜平面；处理器，其可操作地耦合到所述传感器；存储器组件，其可操作地耦合到所述处理器，所述处理器和存储器组件经共同地配置以：接收由所述光感测元件产生的所述图像数据，所述图像数据指示在所述图像平面处由所述物镜聚焦的第一图像，接收指示所选择不平行图像平面的定向的倾斜参数，所述不平行图像平面具有相对于所述物镜平面成角度的定向，以及基于所述接收的倾斜参数将所述接收的图像数据转换成相对图像数据，所述相对图像数据指示沿着所述不平行图像平面聚焦的第二图像；以及显示器，其与所述处理器数据通信，所述显示器经配置以接收来自所述处理器的所述第二图像并显示所述第二图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 US 62/270,509;2016.03.01 US 15/057,9611.一种成像设备，其包括：物镜，其定位于物镜平面处，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦从场景接收的光，所述场景具有相对于所述物镜平面倾斜的物体平面；传感器，其经定位以接收经由所述物镜传播的光，所述传感器具有安置于在传感器平面中的所述传感器的表面上的多个光感测元件，所述光感测元件经配置以基于在所述传感器处接收的所述光产生图像数据，所述传感器平面平行于所述物镜平面；处理器，其可操作地耦合到所述传感器；存储器组件，其可操作地耦合到所述处理器，所述处理器和存储器组件经共同地配置以：接收由所述光感测元件产生的所述图像数据，所述图像数据指示在所述图像平面处由所述物镜聚焦的第一图像，接收指示所选择不平行图像平面的定向的倾斜参数，所述不平行图像平面具有相对于所述物镜平面成角度的定向，以及基于所述接收的倾斜参数将所述接收的图像数据转换成相对图像数据，所述相对图像数据指示沿着所述不平行图像平面聚焦的第二图像；以及显示器，其与所述处理器数据通信，所述显示器经配置以接收来自所述处理器的所述第二图像并显示所述第二图像。2.根据权利要求1所述的成像设备，其进一步包括经定位以接收经由所述物镜传播的光并安置于所述传感器与所述物镜之间的光学元件，所述光学元件经配置以在所述光感测元件上产生所述场景的微图像。3.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述倾斜参数是基于所述不平行图像平面与所述图像平面之间的所述角度。4.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述图像数据为所述场景的光场数据。5.根据权利要求2所述的成像设备，其中将所述接收的图像数据转换成相对图像数据包括针对沿着所述不平行图像平面的多个点中的每一点执行以下操作：识别沿着所述不平行图像的点；测量从所述光感测元件处的点发射的光线的辐射值，其中所述辐射值是基于所述传感器处的所述点的所述微图像；以及基于所述倾斜参数确定方向性数据。6.根据权利要求5所述的成像设备，其中确定方向性数据包括：基于所述点的所述微图像和所述不平行图像平面相对于所述图像平面的几何关系计算点偏移；以及将所述偏移与用以计算所述偏移的所述微图像的至少一个辐射值相关联。7.根据权利要求2所述的成像设备，其中所述光学元件包括以下各者中的至少一个：一微透镜阵列，其包括多个微透镜，每一微透镜经配置以产生所述场景的一微图像；以及多个相机，其以阵列方式布置并经配置以在所述传感器处产生所述场景的多个微图像。8.根据权利要求2所述的成像设备，其中所述处理器和所述存储器组件经进一步配置以确定所述传感器上的每一微图像的相对位置，其中所述图像数据包含在每一光感测元件处捕捉的所述相对位置和辐射值。9.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述图像平面经定位于所述物镜的焦点处并平行于所述物镜平面。10.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述图像数据包括基于通过所述光感测元件接收的所述光的所述场景的辐射数据以及空间和角度数据。11.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述不平行图像平面和所述物镜平面在交叉点处相交。12.根据权利要求11所述的成像设备，其中所述物体平面与所述不平行图像平面和所述物镜平面的所述交叉点相交。13.根据权利要求8所述的成像设备，其中所述图像数据的相对位置是通过将用以照亮沿着所述不平行图像平面的点的射线迹线应用于由所述光学元件捕捉的所述微图像而计算，所述微图像表示所述点的微图像。14.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述处理器和所述存储器组件经进一步共同地配置以在所述所显示第二图像上产生指示所述不平行图像平面的四边形覆叠。15.根据权利要求14所述的成像设备，其中所述四边形覆叠是基于从所述不平行图像平面与所述物镜平面之间的所述角度导出的投影变换。16.根据权利要求1所述的成像设备，其中所述光学元件为全光相机。17.一种用于显示场景的图像的方法，所述方法包括：由物镜接收来自场景的光并在图像平面处聚焦所述光，所述物镜具有物镜平面且所述场景具有相对于所述物镜平面倾斜的物体平面；在传感器处接收穿过所述物镜传播的光，所述传感器具有安置于传感器平面上的多个光感测元件；由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·格奥尔基耶夫，T·巴图拉，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US