一種基于微振的多目高清成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，涉及一種基于微振的多目高清成像裝置，即利用 多相機(jī)構(gòu)造類復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)和系統(tǒng)的微小振動在臨近圖像之間的亞像素像移重構(gòu)高分辨 率圖像幀。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字成像設(shè)備不僅廣泛使用到數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)播放、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)診斷、交通管 理等日常生活中，也廣泛應(yīng)用到天文探測、宇航、遙感、制導(dǎo)、預(yù)警等軍事和科研領(lǐng)域中，且 成為不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)。為了能從圖像視頻中獲取更多場景或目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息和動態(tài)信 息，就迫切需要提高圖像視頻的空間分辨率和時間分辨率。
[0003]但是，任何視頻攝像設(shè)備均具有一定的空間和時間分辨率，空間分辨率主要取決 于光電傳感器件的空間分布密度和空間點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，而時間分辨率主要取決于傳感器件的 采樣幀率和曝光時間。也就是說受成像系統(tǒng)物理?xiàng)l件和拍攝環(huán)境等影響，實(shí)際得到的圖像 質(zhì)量差、分辨率低。要提高圖像的分辨率可以通過減小像素尺寸、增加芯片規(guī)模、改變探測 元排列方式和超分辨率圖像重建幾種方式。提高工藝水平，減小探測元尺寸，增加CCD相機(jī) 探測元密度，雖然可以達(dá)到減小像素尺寸和提高圖像分辨率的目的，但這同時會使每個像 素獲得的光照減少，相應(yīng)地使曝光噪聲更加明顯，引起圖像質(zhì)量惡化，因此像素尺寸不可能 無限地減小。如果像素尺寸難以減小，則另一種提高分辨率的方法就是增加成像芯片的尺 寸，以增加成像的總像素數(shù)，但這又會導(dǎo)致電容增大，影響電荷交換速度，因而也不那么有 效。一個光學(xué)成像系統(tǒng)存在一個不導(dǎo)致曝光噪聲退化的最優(yōu)像素尺寸，目前成像系統(tǒng)幾乎 都達(dá)到了這個最小像素尺寸，要進(jìn)一步減小像素尺寸，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本都要求較高。將成像 系統(tǒng)探測元的正方形排列方式改成梅花形、超模式、或六邊形排列，雖然可將圖像空間分辨
，但通過改變探測元排列提高分辨率非常有限，而且對于 一般的圖像應(yīng)用，根據(jù)需要隨時去調(diào)整探測元排列方式也不一定可行。
[0004] 在數(shù)字成像中，成像器在成像過程中受到內(nèi)外等各種因素的影響造成圖像分辨率 下降，嚴(yán)重時視頻會出現(xiàn)圖像模糊和大量噪聲干擾，這不利于圖像的細(xì)節(jié)信息獲取和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于微振的多目高清成像裝置，充分利用 多相機(jī)構(gòu)造類復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)模塊和系統(tǒng)的微小振動在臨近圖像之間的亞像素像移，以避免 成像過程中內(nèi)外因素影響所帶來的圖像分辨率下降、圖像模糊、噪聲干擾的現(xiàn)象。
[0007](二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于微振的多目高清成像裝置，其包括： 光學(xué)系統(tǒng)模塊、成像電路處理模塊和微振動結(jié)構(gòu)模塊；微振動結(jié)構(gòu)模塊連接光學(xué)系統(tǒng)模塊， 用于在光學(xué)系統(tǒng)模塊成像過程中對光學(xué)系統(tǒng)模塊產(chǎn)生微振動，成像電路處理模塊接收光學(xué) 系統(tǒng)模塊所成圖像并對圖像進(jìn)行處理和重建高清圖像視頻幀。
[0009] 其中，所述光學(xué)系統(tǒng)模塊為由多個相機(jī)排列形成的復(fù)眼結(jié)構(gòu)，多個相機(jī)的排列規(guī) 則滿足每個相機(jī)對同一場景成像；相機(jī)包括光學(xué)組件和CCD傳感器。
[0010] 其中，所述成像電路處理模塊中，對應(yīng)每個相機(jī)的CCD傳感器設(shè)置一個CCD驅(qū)動電 路，時序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的控制時序通過CCD驅(qū)動電路啟動其對應(yīng)的CCD傳感器成像，每個 CCD傳感器連接其對應(yīng)的圖像預(yù)處理模塊，預(yù)處理模塊連接其對應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，時序控制 器對圖像預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)緩存區(qū)進(jìn)行時序控制，多個數(shù)據(jù)緩存區(qū)連接數(shù)據(jù)處理單元；成 像電路處理模塊在接收到外部脈沖觸發(fā)時，時序控制電路依次控制啟動各個CCD傳感器成 像；成像同時，CCD驅(qū)動電路啟動光電信號轉(zhuǎn)換，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號并通過電荷轉(zhuǎn)移電 路和圖像預(yù)處理模塊將數(shù)據(jù)輸出至數(shù)據(jù)緩存區(qū)，進(jìn)一步由數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所接收數(shù)字圖 像，在多個視頻序列中提取特征點(diǎn)并根據(jù)相似性原則進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，進(jìn)一步運(yùn)用RANSAC 魯棒估計方法估計視頻間的時空配準(zhǔn)參數(shù)建立圖像幀間映射關(guān)系，再用超分辨率重建方法 重建出高分辨率圖像幀。
[0011] 其中，所述微振動結(jié)構(gòu)模塊包括固定桿和風(fēng)輪，固定桿垂直于光學(xué)系統(tǒng)面沿光學(xué) 系統(tǒng)模塊軸心設(shè)置；成像電路處理模塊固定在以固定桿為中心的圓面上，位于成像系統(tǒng)后 部；風(fēng)輪固定在固定桿上并位于成像電路處理模塊后部，風(fēng)輪在加電時高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的風(fēng) 對前方光學(xué)系統(tǒng)模塊降溫減小熱噪聲對成像的干擾，同時風(fēng)輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高頻振動使 光學(xué)系統(tǒng)模塊產(chǎn)生微小像移，數(shù)據(jù)處理單元可依據(jù)這個微小偏移量重建高清圖像視頻幀。
[0012](三）有益效果
[0013] 上述技術(shù)方案所提供的基于微振的多目高清成像裝置，充分利用了類復(fù)眼光學(xué)結(jié) 構(gòu)，克服了高分辨率成像器制作工藝?yán)щy問題，降低了成本；充分利用了多相機(jī)獲取同場景 的時空信息，增加了所獲場景圖像的細(xì)節(jié)信息；充分利用了不同視頻圖像間亞像素級互補(bǔ) 信息和超分辨率重建算法，提高了視頻圖像的分辨率和圖像質(zhì)量；充分利用了時序控制電 路控制多相機(jī)獨(dú)立成像，提高了重建視頻幀圖像的采樣幀率；充分利用了系統(tǒng)的微小振動 構(gòu)造單成像器在一段時間內(nèi)對同一場景多次成低分辨率圖像，減少了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和 降低了成本。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中類復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)模塊示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例基于微振的多目高清成像裝置的原理示意圖。
[0016] 圖3本發(fā)明實(shí)施例基于微振的多目高清成像裝置中微振動結(jié)構(gòu)模塊示意圖
[0017] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例基于微振的多目高清成像裝置結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0018] 圖中，1-相機(jī)，2-成像電路處理模塊，3-風(fēng)輪，4-固定桿。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，參照圖1至圖4所示，本實(shí)施例基于微振的多目高清成像 裝置包括光學(xué)系統(tǒng)模塊、成像電路處理模塊和微振動結(jié)構(gòu)模塊，光學(xué)系統(tǒng)模塊用于實(shí)現(xiàn)多 目成像，微振動結(jié)構(gòu)模塊連接光學(xué)系統(tǒng)模塊，用于在光學(xué)系統(tǒng)模塊成像過程中對光學(xué)系統(tǒng) 模塊產(chǎn)生微振動，成像電路處理模塊接收光學(xué)系統(tǒng)模塊所成圖像并對圖像進(jìn)行處理和重建 高清圖像視頻幀。
[0021] 其中，如圖1所示，光學(xué)系統(tǒng)模塊為由多個相機(jī)1排列形成的復(fù)眼結(jié)構(gòu)，多個相機(jī)1 的排列規(guī)則滿足每個相機(jī)對同一場景成像。復(fù)眼結(jié)構(gòu)的設(shè)計來源于動物的復(fù)眼原