場景連續(xù)分析方法、設(shè)備及成像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種場景連續(xù)分析方法、設(shè)備以及成像裝置。該場景連續(xù)分析方法包括:S10提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布;S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。本發(fā)明的場景連續(xù)分析方法、設(shè)備以及成像裝置具有場景分析迅速,可快速自動對焦,結(jié)構(gòu)簡單以及成像質(zhì)量好的有益效果。
【專利說明】
場景連續(xù)分析方法、設(shè)備及成像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種場景連續(xù)分析方法、設(shè)備及成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,液晶透鏡及其陣列由于具有體積小,重量輕,功耗小等優(yōu)勢,且其無需機(jī)械部件實現(xiàn)可調(diào)焦距的特點表現(xiàn)出獨有的優(yōu)勢。近年來,液晶透鏡及其陣列在光通訊器件、光纖開關(guān)、光偏轉(zhuǎn)器件、3D顯示、集成圖像系統(tǒng)及圖像處理等各種領(lǐng)域逐步展現(xiàn)出極大的潛在應(yīng)用價值。
[0003]在光學(xué)成像領(lǐng)域,現(xiàn)有技術(shù)中有利用液晶透鏡來實現(xiàn)自動聚焦的方法,如對比文件1(CN101331417A)公開一種自動聚焦設(shè)備和光學(xué)裝置,該光學(xué)裝置包括液晶透鏡、光學(xué)透鏡、成像裝置、自動對焦控制器以及液晶透鏡驅(qū)動器,其利用液晶透鏡采用爬山法進(jìn)行聚焦,而且在自動聚焦時還要考慮液晶透鏡中液晶受溫度變化帶來的影響。在對場景進(jìn)行拍攝時整個自動聚焦的耗時較長,同時該光學(xué)裝置需要有溫度探測單元來探測液晶透鏡的溫度,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)品成本上升。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此,本發(fā)明提供一種場景連續(xù)分析方法、設(shè)備及成像裝置,用以解決現(xiàn)有技術(shù)中對場景對焦緩慢,結(jié)構(gòu)復(fù)雜及成像質(zhì)量差的問題。
[0005]本發(fā)明提供一種場景連續(xù)分析方法,包括以下步驟:SlO提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布;S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0006]本發(fā)明還提供一種場景連續(xù)分析設(shè)備,包括:第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;圖像傳感器單元,用于將所述第一可變焦透鏡單元及所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;場景深度分布獲取單元,通過所述第一可變焦透鏡單元獲取指定場景的場景深度分布;光焦度值獲取單元,獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;驅(qū)動單元,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0007]本發(fā)明還提供一種成像裝置,包括:用于分析連續(xù)變化場景的場景連續(xù)分析設(shè)備,所述場景連續(xù)分析設(shè)備至少包括:第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;圖像傳感器單元,用于將所述第一可變焦透鏡單元及所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;場景深度分布獲取單元,通過所述第一可變焦透鏡單元獲取指定場景的場景深度分布;光焦度值獲取單元,獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;驅(qū)動單元,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0008]本發(fā)明提供一種成像裝置,包括:主透鏡單元、第一可變焦透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、圖像傳感器單元、處理器以及存儲器;所述主透鏡單元,用于拍攝位于所述主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述主透鏡單元的另一側(cè);所述第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;所述第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;所述圖像傳感器單元,用于將所述第一可變焦透鏡單元及所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;所述處理器,用于控制所述第一可變焦透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、圖像傳感器單元以及存儲器工作,所述存儲器用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理器讀取所述存儲器存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行前述的場景連續(xù)分析方法。
[0009]本發(fā)明還提供一種成像裝置,包括:第一攝像頭模組、第二攝像頭模組、處理器以及存儲器,其中,所述第一攝像頭模組包括:第一主透鏡單元、第一可變焦透鏡單元、第一圖像傳感器;所述第一主透鏡單元,用于拍攝位于所述第一主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述第一主透鏡單元的另一側(cè);所述第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;所述第一圖像傳感器用于將所述第一可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;所述第二攝像頭模組包括:第二主透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、第二圖像傳感器;所述第二主透鏡單元,用于拍攝位于所述第二主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述第二主透鏡單元的另一側(cè);所述第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;所述第二圖像傳感器用于將所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;所述處理器,用于控制所述第一攝像頭模組、第二攝像頭模組以及存儲器工作,所述存儲器用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理器讀取所述存儲器存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行前述場景連續(xù)分析方法。
[0010]本發(fā)明的場景連續(xù)分析方法、設(shè)備以及成像裝置具有場景分析迅速,可快速自動對焦、結(jié)構(gòu)簡單及成像質(zhì)量好的有益效果。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明較佳實施方式的場景連續(xù)分析方法的流程示意圖;
[0012]圖2為圖1的場景連續(xù)分析方法中步驟SlO的詳細(xì)流程示意圖;
[0013]圖3為圖1的場景連續(xù)分析方法中在步驟SlO與步驟S20之間建立映射關(guān)系的流程示意圖;
[0014]圖4為本發(fā)明較佳實施方式的場景連續(xù)分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖5為圖4的場景連續(xù)分析設(shè)備中建立映射關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]圖6是本發(fā)明一實施方式的成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017]圖7是本發(fā)明另一實施方式的成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是,如果不沖突,本發(fā)明實施例以及實施例中的各個特征可以相互結(jié)合,均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0019]實施方式一
[0020]請參見圖1、圖2及圖3,圖1為本發(fā)明較佳實施方式的場景連續(xù)分析方法的流程示意圖;圖2為圖1的場景連續(xù)分析方法中步驟SlO的詳細(xì)流程示意圖;圖3為圖1的場景連續(xù)分析方法中在步驟SlO與步驟S20之間建立映射關(guān)系的流程示意圖。如圖1、圖2及圖3所示,本發(fā)明的場景連續(xù)分析方法,主要包括以下步驟:
[0021]SlO提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布;這里的指定場景是由用戶依據(jù)自身興趣任意設(shè)定的。指定場景中由于空間上存在相對靠近第一可變焦透鏡單元的前景和相對遠(yuǎn)離第一可變焦透鏡單元的后景,前景和后景之間存在深度差異,整個指定場景除前景和后景外,還存在其它區(qū)域場景,這些到第一可變焦透鏡單元的距離是不同的,因此整個指定場景就存在著深度分布。
[0022]在一個具體實施例中,上述步驟SlO具體包括:
[0023]SI I控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul;這里的物距Ul是第一可變焦透鏡單元到第一光焦度對應(yīng)對焦面的距離。
[0024]S12控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,這里的物距U2是第第一可變焦透鏡單元到第二光焦度對應(yīng)對焦面的距離;其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度,U24U1;當(dāng)然,這里的第一光焦度可以是拍攝場景的前景獲得的前景對焦圖像,第二光焦度可以是拍攝場景的后景獲得的后景對焦圖像,或者也可反過來,第一光焦度對應(yīng)后景對焦圖像,第二光焦度對應(yīng)前景對焦圖像。
[0025]S13依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。這里場景深度分布可以通過離焦深度法DFD(Depth from Defocus)獲得,也可通過聚焦深度算法DFF(Depth from focus)獲得。
[0026]在一個較佳實施例中,為得到較好的指定場景的深度分布,前景對焦圖像、后景對焦圖像選取第一可變焦透鏡單元的最小光焦度(optical power)和最大光焦度,此時獲取到最大的物距分布范圍,有利于得到較準(zhǔn)確的指定場景的深度分布。
[0027]在一個變形實施例中,所述步驟SlO包括以下步驟:
[0028]S41設(shè)定場景中需標(biāo)定的物距的數(shù)量和大??;
[0029]S42獲取每個需標(biāo)定的物距下第一可變焦透鏡單元工作于第一焦距狀態(tài)的圖像和第二焦距狀態(tài)的圖像,其中第一焦距狀態(tài)不同于第二焦距狀態(tài),這里的不同主要是第一焦距、第二焦距大小不同帶來的狀態(tài)差異,在第一焦距狀態(tài)、第二焦距狀態(tài)下,可變焦透鏡單元呈現(xiàn)透鏡的物理性質(zhì);較佳地,這里的第一焦距狀態(tài)為焦距值最大時的最大焦距狀態(tài),第二焦距狀態(tài)為焦距值最小時的最小焦距狀態(tài)。
[0030]S43通過DR)算法獲取每個需標(biāo)定的物距對應(yīng)的場景深度;具體來說,DHKDepth-from-Defocus的首字母簡稱)算法是一個依靠物體在散焦?fàn)顟B(tài)的散焦程度的不同計算深度的方法。我們知道當(dāng)一個物體處于對焦平面時,物體可呈現(xiàn)一個清晰的像。而當(dāng)物體到對焦平面有一段距離時,物體成像會逐漸模糊,我們稱之為物體處于散焦?fàn)顟B(tài)。物體距離對焦平面越遠(yuǎn),則散焦程度越重。因此我們可以根據(jù)同一個場景下物體在不同對焦?fàn)顟B(tài)時的不同散焦度來推測場景中物體的深度。
[0031]一般DFD算法是根據(jù)兩張圖計算深度。我們改變成像系統(tǒng)的像距或是焦距,分別獲取同一個場景在兩個不同對焦?fàn)顟B(tài)下的圖像11,12,然后使用多組窄帶濾波器(?&%^^11(1filter),或是分式濾波器(rat1nal filter)等獲取場景的相對散焦度。物體的相對散焦度與場景深度在一定范圍內(nèi)是成一一對應(yīng)關(guān)系的,因此通過這個方法我們可以計算出一定范圍內(nèi)的場景深度。通常情況下,這個深度范圍是生成Il,12時的對焦平面之間的深度。
[0032]S44采用線性插值方法建立所述場景深度與對焦?fàn)顟B(tài)時的物距之間的映射關(guān)系。
[0033]具體來說,需要標(biāo)定物距u與深度Depth之間的關(guān)系:將物體放置于不同的物距u’e [u近,u遠(yuǎn)],在每一個物距處將液晶透鏡工作在最小焦距和最大焦距的狀態(tài),并分別獲取這兩種狀態(tài)的圖像:前景對焦圖像I_Fu’和后景對焦圖像I_Bu’,通過Dro算法獲取物距u’的深度信息Depth’,這樣就建立了物距u與深度Depth映射關(guān)系。為提高標(biāo)定的速度,u’在[u近,u遠(yuǎn)]范圍內(nèi)取10個不同的距離,通過Dro算法獲取10個對應(yīng)的深度信息,然后用線性插值的方法,得到密集的u ’對應(yīng)的密集的Depth ’,密集的u ’集合記為:U,密集Depth ’集合記為D,集合D與集合U是映射的關(guān)系。
[0034]還有,物距u為相機(jī)與物體之間的距離,單位m,u e [O,umax],深度Depth為相機(jī)與物體之間的距離關(guān)系。其中,
[0035]Depthe [0,2Biteffidth],
[0036]Bi teWidth為圖像的像素位數(shù)。由于其物理意義是一樣的,所以將深度Depth與u做--映射,Depth =(2Bi teWidth/umax) *u,其中Umax為物距u的最大值。
[0037]S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;
[0038]在一個具體實施例中,所述步驟S20進(jìn)一步包括步驟:
[0039]S21通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值;
[0040]S22依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。
[0041]S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦;
[0042]在一個具體實施例中,所述步驟S30具體包括:
[0043]S31依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值;
[0044]S32輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0045]這里場景連續(xù)分析主要是指:(I)同一場景中用戶感興趣區(qū)域是不斷變化的,需要連續(xù)分析;(2)場景連續(xù)切換,需要對不同場景進(jìn)行連續(xù)分析;(3)第一可變焦透鏡單元和第二可變焦透鏡單元以一定時序連續(xù)對同一場景進(jìn)行分析,以實現(xiàn)該同一場景的自動對焦,二者在自動對焦中起著不同的作用。
[0046]當(dāng)本發(fā)明的場景連續(xù)分析是上述(2)中場景連續(xù)切換時,上述場景連續(xù)分析方法進(jìn)一步包括:
[0047]S40將所述指定場景切換至下一指定場景;當(dāng)場景不斷變化時,例如航拍時,或者在公共場合設(shè)置監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視,而場景中的活體不斷地變化位置帶來的場景不斷變化時,當(dāng)對一個指定場景的感興趣區(qū)域進(jìn)行對焦后,迅速切換到下一指定場景;
[0048]S50循環(huán)所述步驟SlO至S30。這里主要是對下一指定場景進(jìn)行場景分析,對下一指定場景的感興趣區(qū)域按照前面的步驟實現(xiàn)自動對焦。
[0049]本發(fā)明的場景連續(xù)分析方法的過程如下:由指定場景的深度信息Depth獲得物距U,由物距u獲取焦距f = uv/(u+v)。再由焦距f換算為光焦度,獲取對應(yīng)的驅(qū)動電壓(V1,V2),輸出驅(qū)動電壓(VI,V2),知道物距為u的物體即可迅速實現(xiàn)快速自動對焦,自動對焦時間大大縮短。
[0050]本發(fā)明的場景連續(xù)分析方法通過第一可變焦透鏡單元獲取指定場景的深度分布,然后由第二可變焦透鏡單元對指定場景的感興趣區(qū)域進(jìn)行對焦,具有場景分析迅速,可快速自動對焦以及結(jié)構(gòu)簡單的有益效果。
[0051 ]在一個具體實施例中,所述場景連續(xù)分析方法在所述步驟SlO之前還包括:
[0052]SOl第一預(yù)處理步驟,建立第二可變焦透鏡單元的光焦度與第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元的光焦度與第一可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系;
[0053]在一個具體實施例中,所述步驟SOl進(jìn)一步包括以下步驟:
[0054]S311采集所述第二可變焦透鏡單元形成的干涉條紋圖像;
[0055]S312獲取所述干涉條紋圖像中全部暗條紋或全部亮條紋位置;
[0056]S313獲取第二可變焦透鏡單元的Zernike系數(shù),并依據(jù)所述Zernike系數(shù)與所述全部暗條紋或全部亮條紋位置計算第二可變焦透鏡單元的焦距;
[0057]S314不斷改變施加至第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓,獲取滿足綜合像差量小于預(yù)設(shè)值時的起步焦距,并記錄所述起步焦距對應(yīng)的第一驅(qū)動電壓和第二驅(qū)動電壓;這里的起步焦距可以是液晶透鏡為正透鏡時的一個最小焦距數(shù)值,也可以是滿足綜合相差量小于預(yù)設(shè)值的取值范圍內(nèi)中任意選取的一個數(shù)值。
[0058]S315將所述第一驅(qū)動電壓和所述第二驅(qū)動電壓中一個固定不變,另一個按照預(yù)設(shè)的步進(jìn)量遞進(jìn),并記錄每變化一個步進(jìn)量對應(yīng)的焦距;
[0059]S316依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的焦距與光焦度的換算關(guān)系,建立所述光焦度與驅(qū)動電壓之間的對應(yīng)關(guān)系。
[0060]具體地,這里的第一可變焦透鏡單元、第二可變焦透鏡單元可以為液晶透鏡或液晶微透鏡陣列。以液晶透鏡為例,首先需要測量液晶透鏡的光焦度P與驅(qū)動電壓(VI,V2)變化的關(guān)系,尋找出像差最小的電壓組合(頻率,振幅),使得總的光焦度P總= P+-P-最大。測量液晶透鏡光焦度P隨著驅(qū)動電壓(VI,V2)變化的關(guān)系,測量方法可參考現(xiàn)有技術(shù),經(jīng)過測量得到液晶透鏡的光焦度(optical power)隨驅(qū)動電壓變化的關(guān)系:光焦度optical_power= funl (VI, V2),具體的關(guān)系可參見以下論文:如B.Wang,M.Ye ,and S.Sato的論文《“Lensof electrically controllable focal length made by a glass lens and liquid-crystal layers”,Appl.0pt.43,3420-3425(2004)》,M.Ye,M.Noguchi,B.Wang and S.Sato的論文《Zoom lens system without moving elements realised using liquid crystallenses》以及Mao YejBin Wang等的論文《Low-Voltage-Driving Liquid Crystal Lens》0
[0061]在一個具體實施例中,以液晶透鏡為例,將干涉相干光通過液晶透鏡,形成干涉條紋,并用成像裝置將干涉圖采集記錄。接著采用第三方軟件FringeXP獲取全部暗條紋或亮條紋的位置,然后采用軟件Fr i ngeXP獲取液晶透鏡的z ern i ke系數(shù),從而依據(jù)液晶透鏡的光焦度公式Ρ = 4Ζ3λ/(?/2)2,獲得液晶透鏡的光焦度P,其中,0為條紋的直徑,λ為光的波長,Z3為液晶透鏡的zernike系數(shù)。通過不斷變化電壓(V1,V2),尋找到綜合像差量RMS〈0.07A時候,所對應(yīng)的起步焦距例如液晶透鏡處于正透鏡時取最小焦距值fmin,并記錄起步焦距fmin時的控制電壓(Vlfmin,V2fmin)。之后固定Vl
Vstep表示步進(jìn)電壓,可以根據(jù)精度的要求,選取0.1V或0.05V,當(dāng)然并不局限于這些值,可以依據(jù)需要任意設(shè)定。記錄每一個電壓
Kl e [O,(Vlfmin-V2fmin)/Vstep]。從而確定了焦距fK需要的控制電壓(Vlfmin,V2fmin+Kl*Vstep)。以上是針對液晶透鏡為正透鏡時的情況,對于液晶透鏡為負(fù)透鏡時,固定V2 =V2fmin,連續(xù)變化Vl =Vlfmin+Vstep,這里的Vstep與前面相同,也表示步進(jìn)電壓,可依據(jù)需要任意設(shè)定。然后記錄每一個電壓(Vlfmin+K2*Vstep,V2fmin)組合下的焦距Fk,其中,K2e[(Vlfmin_V2fmin)/Vstep,0],從而確定了焦距Fk需要的控制電壓(Vlfmin+K2*Vstep,V2fmin)。
[0062]還有,指定的場景深度值Depth’映射得到目標(biāo)物距值u’,由目標(biāo)物距值u’根據(jù)物距與焦距一一對應(yīng)的關(guān)系:u = v/(v/(Pl+P2)-l)計算液晶透鏡需要輸出的光焦度P1’,根據(jù)光焦度opt ical_power=l/fl = funl(Vl,V2)公式計算需要的電壓(VI’,V2’),即可得到液晶透鏡在控制電壓(VI’,V2’)下,對場景深度值為D印th’的物體清晰對上焦。
[0063]此外,成清晰像必須滿足高斯成像公式:l/f=l/u+l/V,f為成像光學(xué)系統(tǒng)焦距,u為物距,7為像距。組合透鏡的總焦距與子透鏡之間的關(guān)系為:1八’=1/^1 + 1八2-(1/(打*f2),f’為總焦距,Π為液晶透鏡焦距,f2為玻璃透鏡的焦距,d為液晶透鏡和玻璃透鏡之間的距離。在液晶成像系統(tǒng)中,沒有任何機(jī)械移動,像距V保持不變,所以對焦的物距u與透鏡組焦距 f’——對應(yīng):u = fun2(f’)=vf’/(v-f’)=v/(v/(l/n + l/f2-d/(f!*f2))-l)。由于在實際系統(tǒng)中,當(dāng)液晶透鏡貼附在玻璃透鏡上時,d的取值可以是d = 0,即:u = v/(v/(Pl +P2)-l)。這里的Pl是液晶透鏡的光焦度,P2是玻璃透鏡的光焦度。
[0064]S02第二預(yù)處理步驟,設(shè)置第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過第二可變焦透鏡單元的第二光焦度和第二物距計算出第二像距;設(shè)置第一可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過第一可變焦透鏡單元的第一光焦度和第一物距計算出第一像距。這里需要說明的是,第二可變焦透鏡單元只是一透鏡系統(tǒng)中的一部分,透鏡系統(tǒng)中還包括主透鏡單元(相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)成像裝置的攝像頭),可以是多個玻璃透鏡單元和/或樹脂透鏡單元等構(gòu)成,可以實現(xiàn)無調(diào)焦成像,當(dāng)可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,主透鏡單元已知的焦距和物距易于獲得,因而也可得出像距值。還可依據(jù)高斯成像公式,通過第二可變焦透鏡單元的第二光焦度和第二物距計算出第二像距。由于第二可變焦透鏡單元是用電壓驅(qū)動其梯度折射率分布發(fā)生變化,不存在機(jī)械位移,因此該像距就是固定的。第一可變焦透鏡單元的像距也是與第二可變焦透鏡單元的同理,在此不再贅述。
[0065]在一個具體實施例中,在所述步驟SlO和步驟S20之間還包括步驟:
[0066]S60依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系;第一可變焦透鏡單元物距分布可以通過測量得出,或者通過高斯成像公式得出。
[0067]S70位置獲取步驟,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系;第一可變焦透鏡單元與第二可變焦透鏡單元可能前后放置、也可能并排放置(雙目攝像裝置中),二者的相對位置關(guān)系可以通過測量獲得。
[0068]S80依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的一一映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系;這里主要是將所述指定場景的場景深度分布與第一可變焦透鏡單元物距分布之間的一一映射關(guān)系,基于相對位置關(guān)系轉(zhuǎn)換成所述指定場景的場景深度分布與第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系。當(dāng)然,當(dāng)?shù)谝豢勺兘雇哥R單元和第二可變焦透鏡單元二者緊靠時,可以近似地將距離設(shè)為0,這樣,可以不必進(jìn)行第一映射關(guān)系與第二映射關(guān)系的轉(zhuǎn)換。
[0069]S90依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系;
[0070]SlOO依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的一一對應(yīng)關(guān)系;由于第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系存在著聯(lián)系,這里通過這些聯(lián)系,使指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布建立直接的對應(yīng)關(guān)系,這樣,只需得到場景深度分布,即獲得第二可變焦透鏡單元的光焦度分布。
[0071]SI 10建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。這個參見前面的論文。
[0072]在一個具體實施例中,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡;所述第二可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡。較佳地,第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列,所述第二可變焦透鏡單元為液晶透鏡,利用液晶微透鏡陣列響應(yīng)速度快,可以迅速獲取指定場景的深度分布;而液晶透鏡結(jié)構(gòu)簡單,無需圖像拼接,用于自動對焦可以簡化后面的圖像處理,提升圖像處理速度,適用于場景較快變化的場合,如航拍和公眾場合的安防監(jiān)控等。這里液晶透鏡的尺寸遠(yuǎn)大于液晶微透鏡陣列中單個液晶微透鏡的尺寸。在液晶透鏡與液晶微透鏡陣列應(yīng)用到同一成像裝置中時,二者面積相等或接近,一個液晶透鏡大小約為液晶微透鏡陣列的全部液晶微透鏡的大小之和。
[0073]在一個實施例中,所述場景連續(xù)分析方法還包括:S120透鏡單元切換步驟,將第一可變焦透鏡單元和第二可變焦透鏡單元交替地從透鏡狀態(tài)切換到非透鏡狀態(tài)。具體來說,當(dāng)?shù)谝豢勺兘雇哥R單元處于透鏡狀態(tài)時,此時第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài);當(dāng)?shù)谝豢勺兘雇哥R單元處于非透鏡狀態(tài)時,此時所述第二可變焦透鏡單元處于透鏡狀態(tài)。這樣,可以將第一可變焦透鏡單元和第二可變焦透鏡單元置于一個攝像頭中,用一套主透鏡單元獲取拍攝場景的圖像時,可通過控制第一可變焦透鏡單元與第二可變焦透鏡單元交替地完成各自的任務(wù)。
[0074]在一個具體實施例中,所述第一可變焦透鏡單元的液晶層的液晶分子的初始排布方向與第二可變焦透鏡單元的液晶層的液晶分子的初始排布方向之間的夾角為α,0° <α <90°。較佳地,夾角α取值為0°、45°或90°。
[0075]實施方式二
[0076]請參見圖4,圖4為本發(fā)明較佳實施方式的場景連續(xù)分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示,本發(fā)明還提供一種場景連續(xù)分析設(shè)備,包括:
[0077]第一可變焦透鏡單元301,形成第一折射率梯度分布;
[0078]第二可變焦透鏡單元302,形成第二折射率梯度分布;
[0079]圖像傳感器單元303,用于將所述第一可變焦透鏡單元301及所述第二可變焦透鏡單元302對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;圖像傳感器單元303可以是常見的CMOS或者CXD器件。
[0080]場景深度分布獲取單元304,通過所述第一可變焦透鏡單元301獲取指定場景的場景深度分布;
[0081]光焦度值獲取單元305,獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元302的對應(yīng)光焦度值;
[0082]驅(qū)動單元306,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元302的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元302實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0083]在一個具體實施例中,所述場景深度分布獲取單元304具體包括:
[0084]第一圖像獲取模塊,控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul;
[0085]第二圖像獲取模塊,控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度;
[0086]場景深度分布獲取模塊,依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。
[0087]在一個具體實施例中,請參見圖5,圖5為圖4的場景連續(xù)分析設(shè)備中建立映射關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示,所述場景連續(xù)分析設(shè)備還包括:
[0088]第一映射關(guān)系建立單元61,依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系;
[0089]相對位置獲取單元62,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系;
[0090]第二映射關(guān)系建立單元63,依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的第二映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系;
[0091 ]第三映射關(guān)系建立單元64,依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系;
[0092]對應(yīng)關(guān)系建立單元65,依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的
對應(yīng)關(guān)系;
[0093]第四映射關(guān)系建立單元66,建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。
[0094]在一個實施例中,所述光焦度值獲取單元305具體包括:
[0095]深度值獲取模塊,通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值;
[0096]光焦度值獲取模塊,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。
[0097]在一個實施例中,所述驅(qū)動單元306具體包括:
[0098]目標(biāo)驅(qū)動電壓值獲取模塊,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找或計算所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值;
[0099]驅(qū)動模塊,輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0100]在一個實施例中,所述場景連續(xù)分析設(shè)備還包括:透鏡切換單元,用于將第一可變焦透鏡單元和第二可變焦透鏡單元交替地從透鏡狀態(tài)切換到非透鏡狀態(tài)。具體來說,當(dāng)?shù)谝豢勺兘雇哥R單元處于透鏡狀態(tài)時,此時第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài);當(dāng)?shù)谝豢勺兘雇哥R單元處于非透鏡狀態(tài)時,此時所述第二可變焦透鏡單元處于透鏡狀態(tài)。這樣,可以將第一可變焦透鏡單元和第二可變焦透鏡單元置于一個攝像頭中,用一套主透鏡獲取拍攝場景,然后控制第一可變焦透鏡單元與第二可變焦透鏡單元交替地完成各自的任務(wù)。
[0101]在一個實施例中,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡;所述第二可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡。在一個較佳實施例中,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列,所述第二可變焦透鏡單元為液晶透鏡。
[0102]此外,本發(fā)明還提供一種成像裝置,包括:場景連續(xù)分析設(shè)備,該場景連續(xù)分析設(shè)備為結(jié)合圖4和圖5以及本實施方式二前面部分所述的場景連續(xù)分析設(shè)備。場景連續(xù)分析設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)請參見前面,在此不再贅述。
[0103]實施方式三
[0104]請參見圖6,圖6是本發(fā)明一實施方式的成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的成像裝置,主要包括:主透鏡單元71、第一可變焦透鏡單元72、第二可變焦透鏡單元73、圖像傳感器單元74、處理器75以及存儲器76;各元件描述如下:
[0105]所述主透鏡單元71,用于拍攝位于所述主透鏡單元71—側(cè)的場景23并將該場景23成像于所述主透鏡單元71的另一側(cè);這里的主透鏡單元71可以是現(xiàn)有相機(jī)中用多個玻璃透鏡組合成的攝像頭,也可是包含液晶透鏡或液體透鏡的多個透鏡組合成的攝像頭。
[0106]所述第一可變焦透鏡單元72,形成第一折射率梯度分布;
[0107]所述第二可變焦透鏡單元73,形成第二折射率梯度分布;這里的第一折射率梯度分布與第二折射率梯度分布可以相同,也可不同。
[0108]所述圖像傳感器單元74,用于將所述第一可變焦透鏡單元72及所述第二可變焦透鏡單元73對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;
[0109]所述處理器75,用于控制所述第一可變焦透鏡單元72、第二可變焦透鏡單元73、圖像傳感器單元74以及存儲器76工作,所述存儲器76用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理器76讀取所述存儲器存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行實施方式一所述的場景連續(xù)分析方法。該場景連續(xù)分析方法的簡要描述如下:
[0110]—種場景連續(xù)分析方法,主要包括以下步驟:
[0111]SlO提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布;
[0112]S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;
[0113]S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0114]較佳地,所述場景連續(xù)分析方法在所述步驟SlO之前還包括:
[0115]SOl第一預(yù)處理步驟,建立第二可變焦透鏡單元的光焦度與第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元的光焦度與所述第一可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系;
[0116]S02第二預(yù)處理步驟,設(shè)置第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,獲取對焦面的距離,依據(jù)高斯成像公式,通過第二可變焦透鏡單元的第二光焦度和第二物距計算出第二像距;設(shè)置所述第一可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過所述第一可變焦透鏡單元的第一光焦度和第一物距計算出第一像距。
[0117]較佳地,步驟SlO具體包括:
[0118]Sll控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul;
[0119]S12控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度;
[0120]S13依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。
[0121 ] 較佳地,在所述步驟SlO和步驟S20之間還包括步驟:
[0122]S60依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系;
[0123]S70位置獲取步驟,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系;
[0124]S80依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的一一映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系;
[0125]S90依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系;
[0126]SlOO依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的一一對應(yīng)關(guān)系;
[0127]SI 10建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。
[0128]較佳地,所述步驟S20進(jìn)一步包括步驟:
[0129]S21通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值;
[0130]S22依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。
[0131 ]較佳地,在一個具體實施例中,所述步驟S30具體包括:
[0132]S31依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找或計算所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值;
[0133]S32輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,對所述感興趣區(qū)域?qū)埂?br>[0134]在一個較佳實施例中,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列,位于所述主透鏡單元與所述圖像傳感器單元之間;所述第二可變焦透鏡單元為液晶透鏡,位于所述主透鏡單元與所述圖像傳感器單元之間或所述主透鏡單元的拍攝所述場景一側(cè)。
[0135]此外,在一個變形實施方式中,該成像裝置也可是包括圖像傳感單元、處理器、存儲器和主透鏡單元及實施方式二所述的場景連續(xù)分析設(shè)備,具體介紹請參見實施方式二。
[0136]實施方式四
[0137]請參見圖7,圖7是本發(fā)明另一實施方式的成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示,本發(fā)明的成像裝置,包括:第一攝像頭模組130、第二攝像頭模組140、處理單元150以及存儲單元 160。
[0138]所述第一攝像頭模組包括:第一主透鏡單元、第一可變焦透鏡單元、第一圖像傳感器。該第一主透鏡單元,用于拍攝位于第一主透鏡單元一側(cè)的場景23并成像于所述第一主透鏡單元的另一側(cè);所述第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;所述第一圖像傳感器用于將所述第一可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;
[0139]所述第二攝像頭模組包括:第二主透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、第二圖像傳感器;所述第二主透鏡單元,用于拍攝位于所述第二主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述第二主透鏡單元的另一側(cè);所述第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;所述第二圖像傳感器用于將所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號;
[0140]這里的第一主透鏡單元、第二主透鏡單元可以是現(xiàn)有相機(jī)的用多個玻璃透鏡組合成的攝像頭,也可是包含液晶透鏡或液體透鏡的多個透鏡組合成的攝像頭。
[0141]所述處理單元150,用于控制所述第一攝像頭模組130、第二攝像頭模組140以及存儲單元160工作,所述存儲單元160用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理單元150讀取所述存儲單元160存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行實施方式一所述的場景連續(xù)分析方法。該場景連續(xù)分析方法的簡要描述如下:
[0142]—種場景連續(xù)分析方法,主要包括以下步驟:
[0143]SlO提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布;
[0144]S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值;
[0145]S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。
[0146]較佳地,所述場景連續(xù)分析方法在所述步驟SlO之前還包括:
[0147]SOl第一預(yù)處理步驟,建立第二可變焦透鏡單元的光焦度與第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元的光焦度與所述第一可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系;
[0148]S02第二預(yù)處理步驟,設(shè)置第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,獲取對焦面的距離,依據(jù)高斯成像公式,通過第二可變焦透鏡單元的第二光焦度和第二物距計算出第二像距;設(shè)置所述第一可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過所述第一可變焦透鏡單元的第一光焦度和第一物距計算出第一像距。
[0149]較佳地,步驟SlO具體包括:
[0150]Sll控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul;
[0151]S12控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度;
[0152]S13依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。
[0153]較佳地,在所述步驟SlO和步驟S20之間還包括步驟:
[0154]S60依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系;
[0155]S70位置獲取步驟,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系;
[0156]S80依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的一一映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系;
[0157]S90依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系;
[0158]SlOO依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的一一對應(yīng)關(guān)系;
[0159]SI 10建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。
[0160]較佳地,所述步驟S20進(jìn)一步包括步驟:
[0161]S21通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值;
[0162]S22依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。
[0163]較佳地,在一個具體實施例中,所述步驟S30具體包括:
[0164]S31依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找或計算所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值;
[0165]S32輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,對所述感興趣區(qū)域?qū)埂?br>[0166]在一實施例中,第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列,位于第一主透鏡單元與第一圖像傳感器之間,而第二可變焦透鏡單元為液晶透鏡,位于所述第二主透鏡單元與所述圖像傳感器單元之間,或者設(shè)于所述第二主透鏡單元的前方,即主透鏡單元的遠(yuǎn)離圖像傳感器的一側(cè),距離所要拍攝的場景更近。
[0167]具有第一攝像頭模組130和第二攝像頭模組140的成像裝置可以應(yīng)用到航拍設(shè)備、移動電話、機(jī)器人、智能汽車等需要成像裝置的終端設(shè)備方面,由第一攝像頭模組130測量場景深度分布,第二攝像頭模組140依據(jù)場景深度分布對用戶感興趣區(qū)域進(jìn)行自動對焦,或者,第二攝像頭模組測量場景深度分布,第一攝像頭模組依據(jù)場景深度分布對用戶感興趣區(qū)域進(jìn)行自動對焦。
[0168]例如,當(dāng)?shù)谝粩z像頭模組130測量場景深度分布,第二攝像頭模組140依據(jù)場景深度進(jìn)行自動對焦時,由于第一攝像頭模組130和第二攝像頭模組140單獨工作,彼此不受影響,因此在成像裝置工作時,第一攝像頭模組130隨時處于不斷獲取場景深度分布的狀態(tài),而在接收到需要對焦的指令時,第二攝像頭模組140可隨時依據(jù)當(dāng)前的場景深度分布,進(jìn)行自動對焦,非常便于場景不斷變化的場合,用第一攝像頭模組130。
[0169]上述第一攝像頭模組130和第二攝像頭模組140在終端設(shè)備上可以按照雙目攝像機(jī)的方式設(shè)置,不過與雙目攝像機(jī)的差異在于,采用本發(fā)明的包括第一攝像頭模組130和第二攝像頭模組140的成像裝置只需其中之一就能獲取場景深度分布,在拍攝3D圖像時,快速對焦,且便于后續(xù)的圖像處理。
[0170]綜上所述,本發(fā)明的成像裝置非常適于快速變化的場景,通過液晶微透鏡陣列快速獲取場景深度,通過液晶透鏡對焦,一方面可解決單獨使用大液晶透鏡對場景深度測量緩慢的問題,另一方面可解決采用液晶微透鏡陣列成像時像素分辨率低下、畫質(zhì)不佳的問題,除可應(yīng)用于膠囊型醫(yī)療設(shè)備外,尤其適合場景快速變化的應(yīng)用領(lǐng)域例如,航空拍攝(無人機(jī)拍攝)、機(jī)器人、智能汽車、基于虛擬現(xiàn)實(VR)或增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)技術(shù)的智能穿戴設(shè)備、需要深度攝像的攝像產(chǎn)品、帶拍攝功能的軍事偵測設(shè)備或武器(如電視制導(dǎo)導(dǎo)彈)。
[0171]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種場景連續(xù)分析方法,其特征在于,包括以下步驟: SlO提供一第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的深度分布; S20獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值; S30依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。2.如權(quán)利要求1所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,所述場景連續(xù)分析方法在所述步驟SlO之前還包括: SOl第一預(yù)處理步驟,建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度與第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系,建立所述第一可變焦透鏡單元的光焦度與所述第一可變焦透鏡單兀的驅(qū)動電壓的映射關(guān)系; S02第二預(yù)處理步驟,設(shè)置所述第二可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過第二可變焦透鏡單元的第二光焦度和第二物距計算出第二像距;設(shè)置所述第一可變焦透鏡單元處于非透鏡狀態(tài)時,依據(jù)高斯成像公式,通過所述第一可變焦透鏡單元的第一光焦度和第一物距計算出第一像距。3.如權(quán)利要求1所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,步驟SlO具體包括: SI I控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul; S12控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度;S13依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。4.如權(quán)利要求3所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,在所述步驟SlO和步驟S20之間還包括步驟: S60依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系; S70位置獲取步驟,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系; S80依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的一一映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系; S90依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系; SlOO依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的一一對應(yīng)關(guān)系; SllO建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。5.如權(quán)利要求4所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,所述步驟S20進(jìn)一步包括步驟: S21通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值;S22依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。6.如權(quán)利要求5所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,所述步驟S30具體包括: S31依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找或計算所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值; S32輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,對所述感興趣區(qū)域?qū)埂?.如權(quán)利要求1至6任一項所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡;所述第二可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列、液晶透鏡或液體透鏡。8.如權(quán)利要求7所述的場景連續(xù)分析方法,其特征在于,所述第一可變焦透鏡單元的液晶層的液晶分子的初始排布方向與第二可變焦透鏡單元的液晶層的液晶分子的初始排布方向之間的夾角為α,0°彡α彡90°。9.一種場景連續(xù)分析設(shè)備,其特征在于,包括: 第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布; 第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布; 圖像傳感器單元,用于將所述第一可變焦透鏡單元及所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號; 場景深度分布獲取單元,通過所述第一可變焦透鏡單元獲取一指定場景的場景深度分布; 光焦度值獲取單元,獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,獲取一第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值; 驅(qū)動單元,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元實現(xiàn)所述感興趣區(qū)域的對焦。10.如權(quán)利要求9所述的場景連續(xù)分析設(shè)備,其特征在于,所述場景深度分布獲取單元具體包括: 第一圖像獲取模塊,控制所述第一可變焦透鏡單元處于第一光焦度,獲取所述指定場景的第一圖像,并獲取所述第一光焦度對應(yīng)對焦面的物距Ul; 第二圖像獲取模塊,控制所述第一可變焦透鏡單元處于第二光焦度,獲取所述指定場景的第二圖像,并獲取所述第二光焦度對應(yīng)對焦面的物距U2,其中,所述第一光焦度不等于所述第二光焦度; 場景深度分布獲取模塊,依據(jù)所述第一圖像和所述第二圖像獲取所述指定場景的場景深度分布。11.如權(quán)利要求10所述的場景連續(xù)分析設(shè)備,其特征在于,所述場景連續(xù)分析設(shè)備還包括: 第一映射關(guān)系建立單元,依據(jù)所述物距Ul和物距U2建立所述指定場景的場景深度分布與所述第一可變焦透鏡單元物距分布之間的第一映射關(guān)系; 相對位置獲取單元,獲取所述第一可變焦透鏡單元與所述第二可變焦透鏡單元之間的相對位置關(guān)系; 第二映射關(guān)系建立單元,依據(jù)所述相對位置關(guān)系,建立第一可變焦透鏡單元物距分布與第二可變焦透鏡單元物距分布的第二映射關(guān)系,然后建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元物距分布之間的第二映射關(guān)系; 第三映射關(guān)系建立單元,依據(jù)高斯成像公式,建立所述第二可變焦透鏡單元物距分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的第三映射關(guān)系; 對應(yīng)關(guān)系建立單元,依據(jù)所述第一映射關(guān)系、所述第二映射關(guān)系、所述第三映射關(guān)系,建立所述指定場景的場景深度分布與所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布之間的一一對應(yīng)關(guān)系; 第四映射關(guān)系建立單元,建立所述第二可變焦透鏡單元的光焦度分布與所述第二可變焦透鏡單元的驅(qū)動電壓分布之間的第四映射關(guān)系。12.如權(quán)利要求11所述的場景連續(xù)分析設(shè)備,其特征在于,所述光焦度值獲取單元具體包括: 深度值獲取模塊,通過所述第一可變焦透鏡單元獲取所述指定場景的感興趣區(qū)域的深度值; 光焦度值獲取模塊,依據(jù)所述感興趣區(qū)域的深度值,查找或計算所述第二可變焦透鏡單元相對應(yīng)的光焦度值。13.如權(quán)利要求12所述的場景連續(xù)分析設(shè)備,其特征在于,所述驅(qū)動單元具體包括: 目標(biāo)驅(qū)動電壓值獲取模塊,依據(jù)所述第二可變焦透鏡單元的對應(yīng)光焦度值,相應(yīng)查找或計算所述第二可變焦透鏡單元的目標(biāo)驅(qū)動電壓值; 驅(qū)動模塊,輸出所述目標(biāo)驅(qū)動電壓值驅(qū)動所述第二可變焦透鏡單元,對所述感興趣區(qū)域的對焦。14.一種成像裝置,其特征在于,所述成像裝置包括:場景連續(xù)分析設(shè)備,所述場景連續(xù)分析設(shè)備為權(quán)利要求9至13任一項所述的場景連續(xù)分析設(shè)備。15.一種成像裝置,其特征在于,所述成像裝置包括:主透鏡單元、第一可變焦透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、圖像傳感器單元、處理器以及存儲器; 所述主透鏡單元,用于拍攝位于所述主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述主透鏡單元的另一側(cè); 所述第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布; 所述第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布; 所述圖像傳感器單元,用于將所述第一可變焦透鏡單元及所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號; 所述處理器,用于控制所述第一可變焦透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、圖像傳感器單元以及存儲器工作,所述存儲器用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理器讀取所述存儲器存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行權(quán)利要求1至6任一項所述的場景連續(xù)分析方法。16.如權(quán)利要求15所述的成像裝置,其特征在于,所述第一可變焦透鏡單元為液晶微透鏡陣列,位于所述主透鏡單元與所述圖像傳感器單元之間;所述第二可變焦透鏡單元為液晶透鏡,位于所述主透鏡單元與所述圖像傳感器單元之間或所述主透鏡單元的拍攝所述場景一側(cè)。17.一種成像裝置,其特征在于,所述成像裝置包括:第一攝像頭模組、第二攝像頭模組、處理單元以及存儲單元,其中, 所述第一攝像頭模組包括:第一主透鏡單元、第一可變焦透鏡單元、第一圖像傳感器;所述第一主透鏡單元,用于拍攝位于所述第一主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述第一主透鏡單元的另一側(cè);所述第一可變焦透鏡單元,形成第一折射率梯度分布;所述第一圖像傳感器用于將所述第一可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號; 所述第二攝像頭模組包括:第二主透鏡單元、第二可變焦透鏡單元、第二圖像傳感器;所述第二主透鏡單元,用于拍攝位于所述第二主透鏡單元一側(cè)的場景并成像于所述第二主透鏡單元的另一側(cè);所述第二可變焦透鏡單元,形成第二折射率梯度分布;所述第二圖像傳感器用于將所述第二可變焦透鏡單元對焦的場景圖像轉(zhuǎn)換成電信號,并輸出所述電信號作為圖像信號; 所述處理單元,用于控制所述第一攝像頭模組、第二攝像頭模組以及存儲單元工作,所述存儲單元用于存儲計算機(jī)執(zhí)行指令,當(dāng)所述成像裝置拍攝場景時,所述處理單元讀取所述存儲單元存儲的所述計算機(jī)執(zhí)行指令,用于執(zhí)行權(quán)利要求1至6任一項所述的場景連續(xù)分析方法。
【文檔編號】H04N5/232GK106060358SQ201610574397
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月20日
【發(fā)明人】李其昌
【申請人】成都微晶景泰科技有限公司