一种基于视场分解的高速摄像模组方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视场分解的高速摄像模组方法，涉及摄影技术领域，摄像模组通过透镜阵列获取时间序列的单帧图像，并在CMOS上排布形成X个子帧图像，其中，透镜阵列中透镜的数量与子帧的数量相同，透镜选用相同的柱面透镜，摄像模组的帧数为Y；通过CMOS对排布的子帧图像进行依次读出，得到成像后的每帧图像，并对每帧图像分别进行校正计算，将其还原为光轴方向上的子帧图像序列；对子帧图像序列的横向像素进行图像融合，得到完成受光量增强的图像序列。序列。序列。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视场分解的高速摄像模组方法


[0001]本专利技术涉及摄影
，具体是一种基于视场分解的高速摄像模组方法。

技术介绍

[0002]高速摄像作为现代光测的重要手段，能够提供高动态目标运动与形态变化的大量细节信息，分析其所记录的图像可以得到目标的定量运动参数，可广泛地应用于高准确度运动测量领域，较之于常规摄像测量设备，高速摄像测量设备能够提供动态范围更广、准确度更高、参数更全面、内容更丰富的测量数据。就目前而言，高速摄像机不仅耗电非常大，而且常用的电池因高速摄像机功耗问题而无法支持；另外，高速摄像机的传感器相对于手机的传感器过大，若选用手机的摄像头作为高速摄像头，因手机空间大小的问题，不能做成大面积感光，若强行提高手机摄像帧率，致使图像画面灰暗，倘若使用特种的感光器，成本会过高。
[0003]因此，我们需要一种能够提高摄像时图像的感光面积且不增加硬件空间的方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述技术缺点，本专利技术提供了一种基于视场分解的高速摄像模组方法。
[0005]为解决
技术介绍
所提出的问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于视场分解的高速摄像模组方法，包括如下步骤：S1，摄像模组通过透镜阵列获取时间序列的单帧图像，并在CMOS上排布形成X个子帧图像，其中，透镜阵列中透镜的数量与子帧的数量相同，透镜选用相同的柱面透镜，摄像模组的帧数为Y；S2，通过CMOS对排布的子帧图像进行依次读出，得到成像后的每帧图像，并对每帧图像分别进行校正计算，将其还原为光轴方向上的子帧图像序列；S3，对子帧图像序列的横向像素进行图像融合，得到完成受光量增强的图像序列。
[0006]作为优选的，步骤S1中所述的透镜阵列按从上到下的顺序排布，X个子帧图像在CMOS上按照由上向下的顺序排布，得到单帧图像。
[0007]作为优选的，步骤S1中所述的摄像模组的帧数Y具体为60帧。
[0008]作为优选的，步骤S1中所述的摄像模组采用6400*4800像素的摄像模组。
[0009]作为优选的，步骤S1中所述的透镜阵列具体由20个轴向微曲的柱面透镜所构成。
[0010]作为优选的，步骤S1中所述的摄像模组内还设置有图像传感器阵列，所述图像传感器阵列为二维像素阵列。
[0011]作为优选的，步骤S2中所述的CMOS对排布的子帧图像进行依次读出，具体为按照从上到下的顺序扫描进行。
[0012]作为优选的，步骤S2中所述的每帧图像序列按照光线入射角度的不同进行校正计算。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于视场分解的高速摄像模组方法，可
以选用现行的手机摄像模组作为单元模组，成本低廉，并且对手机摄像帧数有较大的提升，具有良好的市场前景。
附图说明
[0014]图1为本专利技术提供的透镜阵列示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合本专利技术的附图1，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]如图1所示，一种基于视场分解的高速摄像模组方法，包括如下步骤：（1）采用单一6400*4800（=3072万）像素、60帧/秒的模组；（2）在模组透镜前加一由20个轴向微曲的柱面透镜构成的阵列，使同一视场景象在CMOS像平面上由上向下形成20幅6400*240的图像，分别称之为子帧1～子帧20；由于轴向微曲柱面阵列厚度很薄，因而这并未显著增加模组体积。
[0017]（3）如此，由于对CMOS曝光像素的数据读出是按（或可选为）从上向下、从左向右扫描进行的，而60fps的帧率使得1/60s内在整个CMOS上从上往下对20条子帧逐一读出的结果，便是恰好分别得到了对同一视场景象每隔(1/60s)/20=1/1200s进行一次、一共进行了20次的成像；（4）现在，在1秒内得到按时间进行均匀分为了60帧、1200个子帧的视场景物的影像序列；由于同一帧内的20个子帧的视场景物光线入射角度不同，因而还需分别经过校正计算将其还原为原来标准光轴方向上的图像；标准光轴：光束（光柱）的中心线，或光学系统的对称轴。光束绕此轴转动，不应有任何光学特性的变化。所以标准光轴就是通过摄像机镜头中心点的光束的中心线。
[0018]标准角度：一般视角相当于35
‑
40mm镜头，大约在65
°
左右。
[0019]本专利技术可利用正畸算法进行校正计算，正畸算法的流程如下：Step1：获取单帧的基准图像与配准图像的特征点集分别为 与；Step2：在特征点集中随机抽取4组特征点，由以下公式计算二阶张量：其中，；Step3：计算误差范数如下：
其中，；表示从基准图像选取的特征点；表示从配准图像选取的特征点；表示配准图像校正为基准图像的需要左乘的二阶张量。表示选取的特征点的个数；表示Pi'经过左乘二阶张量校正之后特征点；表示范数，是具有“长度”概念的函数；表示配准图像经过变换后特征点和真实基准图像特征点之间的误差。
[0020]Step4：将得到的误差范数记作随机变量，然后循环Step2至Step3共次，得到随机变量序列。
[0021]由上可知，对于随机序列，对于所有，存在正整数，所有，使得，为理论上可以求得的最小误差范数，此时，我们记作随机序列依概率收敛，故当足够大时，极其接近，故通过此正畸算法，可以有效提升正畸效果，减小正畸的误差。
[0022]且通过上述的正畸算法将可以计算每一子帧与标准图像单应性矩阵，单应性矩阵是两幅图片像素空间的变换，通过单应性矩阵可以就可以计算偏离的角度。
[0023]（5）然后，由于每个子帧是由6400*240个像素构成，即横向像素数为所需横向像素数320的20倍，因而，虽然每个子帧的受光量仅为原有受光量的1/20，但将子帧20倍横向像素数经图像融合计算合并为320个像素，则不但所得320*240的新帧受光量仍为20*(1/20)=100%保持不变，而且新帧图像的横向像素均为20倍像素融合而得，质量显将更高；即得1200帧/秒图像正确的视频序列。
[0024]CMOS进行数据读出的步骤如下：第一步：外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。
[0025]景物通过成像透镜聚焦到图像传感器阵列上，而图像传感器阵列是一个二维的像素阵列，每一个像素上都包括一个光敏二极管，每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号。
[0026]第二步：通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素，并将像素上的电信号读取出来。
[0027]在选通过程中，行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视场分解的高速摄像模组方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，摄像模组通过透镜阵列获取时间序列的单帧图像，并在CMOS上排布形成X个子帧图像，其中，透镜阵列中透镜的数量与子帧的数量相同，透镜均选用相同的柱面透镜，摄像模组的帧数为Y；S2，通过CMOS对排布的子帧图像进行依次读出，得到成像后的每帧图像，并对每帧图像分别进行校正计算，将其还原为光轴方向上的子帧图像序列；S3，对子帧图像序列的横向像素进行图像融合，得到完成受光量增强的图像序列。2.根据权利要求1所述的一种基于视场分解的高速摄像模组方法，其特征在于，步骤S1中所述的透镜阵列按从上到下的顺序排布，X个子帧图像在CMOS上按照由上向下的顺序排布，得到单帧图像。3.根据权利要求1所述的一种基于视场分解的高速摄像模组方法，其特征在于，步骤S1中所述的摄像模组的帧数Y具体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓科，张霄，董磊，梁倩云，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：