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一种图像采集芯片及物体成像识别设备制造技术

技术编号:23425474 阅读:67 留言:0更新日期:2020-02-23 01:11
本实用新型专利技术涉及成像及物体识别设备技术领域,尤其涉及一种图像采集芯片及物体成像识别设备。该芯片的各组像素确认模块中,每个调制单元和每个感应单元分别上下对应的设置在光调制层和图像传感层上,每个调制单元内分别设有至少一个调制子单元,每个调制子单元内分别设有若干个穿于光调制层内的调制孔,同一调制子单元内的各个调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。该芯片基于光电子学中的调制单元阵列对不同波长光的调制作用,且能同时采集多个光谱的图像信息,克服了现有物体成像识别设备价格昂贵且无法小型化的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种图像采集芯片及物体成像识别设备
本技术涉及成像及物体识别设备
,尤其涉及一种图像采集芯片及物体成像识别设备。
技术介绍
成像光谱学成像光谱学是一种将光谱探测和成像有机结合的技术,能够对某一物体进行不同光谱下的成像,同时获得被探测物体的几何形状信息和光谱特征,在电磁波的紫外、可见光、近红外和中红外区域,获取许多非常窄且光谱连续的图像数据的技术。经过三十多年的发展,成像光谱技术已经成为对地观测和深空探测的重要手段,被广泛应用于农牧林生产、矿产资源勘查、文物检测、海洋遥感、环境监测、防灾减灾、军事侦察等领域。随着搭载平台的逐步小型化,如小卫星、无人机等小型平台,以及野外应用的续航需求,对图像采集设备小型化、轻量化的需求越来越突出。传统的图像采集设备通常为成像光谱仪,成像光谱仪有三种成像方式,其中光机扫描式具有运动部件,重量重体积大;推帚成像式光学系统复杂;凝视成像式空间分辨率及光谱通道数受限。这三者都无法满足小型化、轻量化的需求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术实施例提供了一种图像采集芯片及物体成像识别设备,用以解决现有的图像采集设备中的成像光谱仪不能满足小型化、轻量化需求的缺陷。(二)技术方案为了解决上述技术问题,本技术提供了一种图像采集芯片,包括光调制层、图像传感层以及至少两组像素确认模块,所述光调制层位于图像传感层的上面,每组所述像素确认模块均包括调制单元和感应单元,每个所述调制单元和每个所述感应单元分别上下对应的设置在所述光调制层和图像传感层上;其中,每个所述调制单元内分别设有至少一个调制子单元,每个所述调制子单元内分别设有若干个穿于所述光调制层内的调制孔,同一所述调制子单元内的各个所述调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。在部分实施例中,所述二维图形结构的特定排布规律包括:同一所述二维图形结构内的所有所述调制孔同时具有相同的特定截面形状,各个所述调制孔按照结构参数大小渐变顺序成阵列排布;和/或同一所述二维图形结构内的各个所述调制孔分别具有特定截面形状,各个所述调制孔按照特定截面形状进行组合排列。在部分实施例中,各个所述调制孔按照特定截面形状进行组合排列时,所述排列的顺序为按照预设周期顺序逐行或逐列排布。在部分实施例中,每个所述调制单元中的同一位置的所述调制子单元内不设有调制孔。在部分实施例中,所述调制孔的底部穿透所述光调制层或是不穿透所述光调制层。在部分实施例中,还包括信号处理电路层,连接在所述图像传感层的下面,并将各个所述感应单元之间电连接。在部分实施例中,所述感应单元包括至少一个感应子单元,各个所述感应子单元成矩阵排列,每个所述感应子单元内分别设有至少一个图像传感器,所有的所述感应子单元之间分别通过所述信号处理电路层电连接。在部分实施例中,还包括透光介质层,所述透光介质层位于所述光调制微纳结构与图像传感层之间。本技术还提供了一种物体成像识别设备,包括:光源,用于向待成像物体发射光谱,以使所述光谱经过所述待成像物体后,作为入射光射入图像采集芯片上;以及如上所述的图像采集芯片,与所述光源同时设置在所述待成像物体的同一侧,所述图像采集芯片用于利用各组像素确认模块分别对所述入射光进行光调制以得到至少两个调制后的光谱,并对各个所述调制后的光谱的光强分别进行感应探测,从而分别确定各个像素点。(三)有益效果本技术的上述技术方案具有以下有益效果:1、本技术所述的图像采集芯片包括光调制层、图像传感层以及至少两组像素确认模块,光调制层位于图像传感层的上面,每组像素确认模块均包括调制单元和感应单元,每个调制单元和每个感应单元分别上下对应的设置在光调制层和图像传感层上,利用各组像素确认模块分别对光谱进行光强感应探测,从而分别确定各像素点的像素数据,进而整合所有像素数据以构成最终的输出图像。该图像采集芯片能取代现有的物体成像识别设备中的复杂精密的分光元件和过多的图像传感器,利用调制单元和感应单元分别对光谱进行调制并感应光强,从而实现了精确的图像重构过程,使得图像采集芯片能在不需要光栅、棱镜、反射镜或其他类似空间分光元件的情况下进行光强感应工作,进而大大缩小了物体成像识别设备的体积,同时提高了光强感应的精密性,使得物体成像识别设备具有测量精度高、便携性好、可实时在线检测、操作简单、性能稳定、制造成本低等优点。该芯片在小型平台如小卫星、无人机等上的应用有广阔的前景。2、该图像采集芯片中每个调制单元内分别设有至少一个调制子单元,每个调制子单元内分别设有若干个穿于光调制层内的调制孔,同一调制子单元内的各个调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。该芯片基于光电子学中的调制单元阵列对不同波长光的调制作用,且每个调制单元中对应嵌套有多个调制子单元,从而能同时采集多个光谱的待成像物体图像信息,极大提高了光谱识别率、降低误识率。该芯片可用于虹膜识别,通过同时获得多个波长下的虹膜图像信息,提高识别率,并且能有利于活体检测用于防伪,增大破解、伪造难度,同时还可以减小隐形眼镜、美瞳和不同光照条件下造成的干扰。该芯片克服了现有物体成像识别设备价格昂贵且无法小型化的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例的物体成像识别设备的成像原理图;图2为本技术实施例的物体成像识别设备对虹膜进行成像的工作原理图;图3为本技术实施例一的图像采集芯片的结构示意图;图4为本技术实施例一的图像采集芯片的剖视图;图5为本技术实施例一的光调制层示意图;图6为本技术实施例一的图像传感层的结构示意图;图7为本技术实施例二的光调制层的结构示意图;图8为本技术实施例三的光调制层的结构示意图;图9为本技术实施例四的光调制层的结构示意图;图10为本技术实施例五的图像采集芯片的剖视图;图11为本技术实施例六的图像采集芯片的剖视图;图12为本技术实施例七的图像采集芯片的结构示意图;图13为本技术实施例七的光调制层的结构示意图;图14和图15分别为本技术实施例一至实施例七的图像采集芯片调制孔加工制备方法的过程示意图。其中,100、光源;200、待成像物体;300、图像采集芯片;1’、衬底;1、光调制层;2、图像传感层;3、信号处理电路层;4、透光介质层;5、调制单元;6、调制孔;7、感应单元;8、间隙;9、感应子单元;11、第一调制单元;12、第二调制单元;13、第三调制单元;14、第四调制单元;15、第五调制单元;16、第六调制单元;1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像采集芯片,其特征在于,包括光调制层、图像传感层以及至少两组像素确认模块,所述光调制层位于图像传感层的上面,每组所述像素确认模块均包括调制单元和感应单元,每个所述调制单元和每个所述感应单元分别上下对应的设置在所述光调制层和图像传感层上;/n其中,每个所述调制单元内分别设有至少一个调制子单元,每个所述调制子单元内分别设有若干个穿于所述光调制层内的调制孔,同一所述调制子单元内的各个所述调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像采集芯片,其特征在于,包括光调制层、图像传感层以及至少两组像素确认模块,所述光调制层位于图像传感层的上面,每组所述像素确认模块均包括调制单元和感应单元,每个所述调制单元和每个所述感应单元分别上下对应的设置在所述光调制层和图像传感层上;
其中,每个所述调制单元内分别设有至少一个调制子单元,每个所述调制子单元内分别设有若干个穿于所述光调制层内的调制孔,同一所述调制子单元内的各个所述调制孔排布成一具有特定排布规律的二维图形结构。


2.根据权利要求1所述的图像采集芯片,其特征在于,所述二维图形结构的特定排布规律包括:
同一所述二维图形结构内的所有所述调制孔同时具有相同的特定截面形状,各个所述调制孔按照结构参数大小渐变顺序成阵列排布;和/或
同一所述二维图形结构内的各个所述调制孔分别具有特定截面形状,各个所述调制孔按照特定截面形状进行组合排列。


3.根据权利要求2所述的图像采集芯片,其特征在于,各个所述调制孔按照特定截面形状进行组合排列时,所述排列的顺序为按照预设周期顺序逐行或逐列排布。


4.根据权利要求1所述的图像采集芯片,其特征在于,每个所述调制单元中的同一位置的所述调制子单元内不设有调制孔。

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【专利技术属性】
技术研发人员:崔开宇蔡旭升朱鸿博黄翊东张巍冯雪刘仿
申请(专利权)人:清华大学
类型:新型
国别省市:北京;11

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