用于范圍成像的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明的用于范圍成像的方法可以基于單個圖像，來確定至多個物體（O1-O4）的相應距離。該圖像通過部件（1）捕獲，該部件（1）具有這樣的透射率函數(shù)，其傅里葉變換內(nèi)接在空間頻率的面內(nèi)的圓上。計算被捕獲圖像的傅里葉變換以獲得用于圖像內(nèi)容的總頻譜。然后基于參考頻譜與總頻譜的多個相似疊加計算到每個物體的距離，從而參考頻譜每次與總頻譜的一部分相符。
【專利說明】用于范圍成像的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于范圍成像的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]存在許多的應用不但需要檢測視場內(nèi)的物體，而且還需要確定至每個被檢測物體的距離。這些應用包括:電力線檢測以保證直升機移動安全、跑道燈檢測以幫助飛機著陸等。除立體圖成像方法之外，通常的光學成像方法不允許在圖像中快速精確地確定至所捕獲的物體的距離。
[0003]立體圖成像需要從不同的視角捕獲相同物體的至少兩個圖像。該要求導致以下困難:
[0004]-至少兩個圖像捕獲裝置必須并聯(lián)地安裝，并且相對于彼此具有精確限定的位置；
[0005]-如果被捕獲的物體在移動，必須同時捕獲圖像；以及
[0006]-需要圖像相關軟件以比較分別由兩個裝置捕獲的圖像中相同物體的位置。
[0007]平面型光學部件是已知的，其中透射率作為每個部件的面內(nèi)兩個坐標的函數(shù)而改變，并具有二維傅里葉變換，該二維傅里葉變換包括位于具有確定半徑的圓上的峰。這種部件被稱為是連續(xù)自成像的并在J.Durnin，的名為“用于非衍射光束的精確解I標量理論(Exact solutions for nondiffracting beams.1.The scalar theory)，，Journal ofthe Optical Society of America A, Vol.4, pp.651-654,1987 以及在 N.Gu6rineau 等人，Optics Letter, Vol.,pp.411-413，2001的名為“通過利用連續(xù)自成像光柵的消色差且傳播不變點陣列的產(chǎn)生(Generation of achromatic and propagation-1nvariant spot arrayby use of continuously self-1maging gratings)”并限定連續(xù)自成像光柵的文章中進行了描述。
[0008]另外，Piponnier等人的名為“用于先進成像系統(tǒng)設計的非衍射陣列的分析和發(fā)展(Analysis and development of non-diffracting arrays for the design of advancedimaging systems)，，Journees scientifiques de I' Ecole Doctorale Ondes&Matieres(ED0M)，2011年3月7-8日的報告提出了將連續(xù)自成像部件與圖像傳感器相關聯(lián)以用于包括檢測、識別、或用于簡單物體的位置確定的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此本發(fā)明的目的是提出不具有立體成像方法的上述缺點的范圍成像的新方法。
[0010]具體地，本發(fā)明的目的是，基于被捕獲圖像來確定視場內(nèi)所包括的多個物體的各自的距離。
[0011]本發(fā)明的另一目的是在不需要強大的計算能力的情況下簡單地確定至多個物體的距離。
[0012]為此，本發(fā)明提出了一種方法，包括以下步驟:[0013]/I/獲得平面型光學部件，該平面型光學部件具有透射率t，透射率t作為該部件的面中兩個坐標的函數(shù)而改變，以及進行包括位于半徑為P ?的基圓上的峰的二維傅里葉變換T ；
[0014]/2/將部件設置成垂直于光軸線Z并朝向視場；
[0015]/3/將圖像傳感器設置在垂直于軸線Z的面中，該圖像傳感器位于距部件的距離4處，并位于部件的與視場相反的一側；
[0016]/4/利用傳感器捕獲由來源于物體且穿過部件的光形成的圖像；以及
[0017]/5/計算被捕獲圖像的傅里葉變換，以獲得對應于捕獲的圖像的傅里葉變換的峰的空間頻率的頻譜Stot，用于被捕獲圖像的該頻譜包括每個都內(nèi)接在分別的圓中的多個同心組成部分。
[0018]根據(jù)在步驟/I/中表明的光學部件的透射率t特性，該部件連續(xù)地自成像。
[0019]本發(fā)明的方法特征在于，在步驟/I/中，部件的透射率t的傅里葉變換T包括分布在具有半徑P ?的基圓上的有限數(shù)目的峰。另外，本方法包括在步驟/5/之后還執(zhí)行的以下步驟: [0020]/6/提供參考頻譜SMf，其對應于由位于軸線Z上無限遠處的點光源通過部件產(chǎn)生在傳感器上的參考圖像的傅里葉變換的峰，該參考頻譜SMf包括參考空間頻率并且內(nèi)接在半徑為2P ?的參考圓中，半徑2P ?等于基圓半徑的兩倍；
[0021]/7/在公共參考系統(tǒng)中，將被捕獲圖像的空間頻率的頻譜Sttrt與參考頻譜Sref同心地疊加；
[0022]/8/通過在公共參考系統(tǒng)中的居中的相似擴大，將內(nèi)接在半徑為2 P ?的參考圓中的參考頻譜Sref數(shù)字變換成內(nèi)接在具有可變半徑2 P i的變換的參考頻譜Si,這通過改變相似擴大比例Hi (等于2 P夕2 P J來實現(xiàn)；
[0023]/9/當變換后參考頻譜Si的所有峰都與被捕獲圖像的頻譜Sttrt的峰疊加，然后變換后參考頻譜Si與捕獲的圖像的頻譜Sttrt的組成部分之一相符時，存儲相似擴大比例Hi ;以及
[0024]/10/利用公式Cli=Cl/ (H1-1)，計算至視場中的多個物體之一的距離。
[0025]然后重復步驟/8/至步驟/10/，直到不能再利用相似擴大比例Hi的與之前存儲的值不同的新值執(zhí)行步驟/9/。于是在步驟/10/的一次執(zhí)行過程中獲得對應于視場中所包括的物體之一的每個距離Cli。
[0026]因此，在本發(fā)明的方法中，僅執(zhí)行一次圖像捕獲步驟/4/就能確定多個物體各自的距離。被確定的距離與一個相同的時刻相關，即捕獲圖像的時刻，而不需要將成像裝置可能的移動考慮在內(nèi)。因此，因為這些距離處于同一時刻，所以本發(fā)明允許簡單計算多個物體的距離，。
[0027]由于傅里葉變換的線性，在步驟/5/中計算的具有多個物體的圖像的傅里葉變換與僅由多個物體之一產(chǎn)生的分別的傅里葉變換的總和相同。
[0028]由于部件的透射率t的傅里葉變換T包括分布在基圓上的有限數(shù)目N的峰，由存在于視場中的物體產(chǎn)生的空間頻譜具有間隙。在步驟/9/中，這些間隙允許在被捕獲圖像的頻譜Sttrt中辨別物體各自的貢獻，然后在步驟/10/中分別計算到每個物體的距離。
[0029]可以通過物體距離來使彼此區(qū)分，來對存在于視場中物體進行計數(shù)以補充本方法。為了這個目的，將計算過產(chǎn)生相似擴大比例Hi的不同值的步驟/8/至步驟/10/的重復次數(shù)，并且視場中所包括的物體的數(shù)目n被確定為等于重復次數(shù)。
[0030]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，部件可以是周期性的連續(xù)自成像的光柵。在這種情況下，部件的透射率t的傅里葉變換T的峰位于周期光柵上并且位于具有半徑P 的參考圓上。這樣便于在參考頻譜SMf的空間頻率與已經(jīng)被捕獲圖像的頻譜Sttrt的至少一部分之間搜索在步驟/9/中執(zhí)行的相符。然后更易于精確地確定至多個物體的相應距離，該多個物體在視場內(nèi)可以彼此靠近。
[0031]本發(fā)明還提出了一種范圍成像裝置，其包括:
[0032]-平面型光學部件，可以是周期性的連續(xù)自成像光柵類型；
[0033]-圖像傳感器，設置成平行于部件并位于離部件的距離df處，位于部件的與視場相反的一側，并且部件和傳感器垂直于光軸Z ；
[0034]-存儲單元，適于存儲由傳感器捕獲的圖像，并且適于存儲參考頻譜SMf；以及
[0035]-計算單元，適于執(zhí)行上述方法的步驟/7/至步驟/10/，并且只要在步驟/9/中獲得用于相似擴大比例Hi的新值，就重復步驟/8/至步驟/10/。
[0036]在本發(fā)明的裝置中，調(diào)整部件，使得其透射率t的傅里葉變換T包括分布在具有半徑P ?的基圓上的N個峰，數(shù)字N為有限的或者無限的。[0037]部件可以是相位光柵。然后可以更容易地利用可用的且更好理解的制造方法設計和實現(xiàn)該部件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]參照附圖，通過以下非限定性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中:
[0039]-圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的范圍成像裝置；
[0040]-圖2是在使用圖1的裝置過程中所包括的步驟和特性的示意圖；
[0041]-圖3a至圖3c示出了可以可替代地用于圖1的裝置的透射率的三個示例，
[0042]-圖4a至圖4c示出了相關聯(lián)的傅里葉變換；
[0043]-圖5a示出可用于圖1的裝置的透射率的又一示例，圖5b示出了相關聯(lián)的參考光譜；
[0044]-圖6a示出了當使用圖5a和圖5b的透射率時由圖1的裝置捕獲的圖像，圖6b示出了相關聯(lián)的全光譜；以及
[0045]-圖7是在使用圖1的裝置過程中所執(zhí)行步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0046]為了清晰起見，附圖中所示部件的尺寸既不對應于實際尺寸也不對應于尺寸之間的實際比例。另外，當相同的附圖標記使用在不同的附圖中時，其表示相同部件或具有相同功能的部件。
[0047]在圖1，附圖標記具有以下含義:
[0048]I平面型光學部件，
[0049]101圖像傳感器，[0050]102用于存儲由傳感器101捕獲的圖像的單元，表示為MEM，
[0051]103計算單元，表示為CPU，其適于處理存儲在單元102中的圖像數(shù)據(jù)，
[0052]Z成像裝置的光軸，垂直于部件I和傳感器2，
[0053]df平行于軸線Z測量的部件I與傳感器2之間的距離，
[0054]100在軸線Z周圍延伸的視場，
[0055]O1-O4在視場100內(nèi)所包括的物體，通過部件I向傳感器101產(chǎn)生光或反射光，
[0056]O1視場100內(nèi)位于軸線Z上的發(fā)光物體，位于距部件I有限距離處，
[0057]02視場100內(nèi)位于軸線Z上的發(fā)光物體，位于距部件I無限遠處，
[0058]2來源于物體O2并通過部件I到達傳感器101的平面波，
[0059]3由部件I從平面波2產(chǎn)生的合成波，
[0060]Cl1平行于軸線Z測量的物體O1與部件I之間的距離，以及
[0061]9來源于物體 O1并通過部件I到達傳感器101的球面波。
[0062]來源于每個物體O1-O4的電磁輻射可以是單頻的或可包括處于各自離散波長處的任何數(shù)目的輻射。其可位于用于光學檢測或觀察物體的任何波長范圍內(nèi)，尤其是遠紅外、中紅外、近紅外、可見光范圍等。然后，根據(jù)其靈敏度的頻率范圍的函數(shù)來相應地選擇傳感器101。另外，來自物體O1-O4的輻射可以是空間相干或空間不相干的。
[0063]部件I在開口(opening)內(nèi)是半透明的，該開口在與軸線Z垂直的面內(nèi)可以呈矩形，并由該面內(nèi)的兩個笛卡爾坐標X和y表示。傳感器101可包括一系列光敏元件，這些光敏元件排列成與軸線X和軸線y平行。
[0064]在部件I的開口內(nèi)，來自部件的透射(transmission)(表示為t)為兩個坐標X和y的函數(shù):t (x，y)。透射率t (x，y)關于兩個坐標X和y的傅里葉變換表示為T ( o x，o y)。因此，O ；￡是對應于X坐標的空間頻率，％是對應于y坐標的空間頻率。對于本發(fā)明，部件I被選擇，使得函數(shù)T ( O x, O y)包括有限數(shù)目N的峰,該有限數(shù)目的峰全部位于由(^和oy的軸線確定的空間頻率的面中給定的圓上。該圓被稱為基圓并以空間頻率(^和Oy的兩個軸線的原點為中心，并且其半徑表示為P
[0065]實際上，首先選擇函數(shù)T ( O x，O y)，然后通過逆傅里葉變換計算透射率函數(shù)t (X，I)。然后通過局部調(diào)節(jié)部件I的開口內(nèi)每個點處的透射率來制造部件I。當具有適當光敏材料的膜放置在該開口中時，可通過數(shù)字地調(diào)制連續(xù)聚焦在部件I開口中網(wǎng)格上每個點處的照射量來執(zhí)行這種調(diào)節(jié)。本領域的技術人員將理解，函數(shù)T ( O x，oy)的峰并不是無限地窄，而是具有取決于部件I中開口的尺寸的寬度。
[0066]由于函數(shù)T (ox, oy)包括位于基圓上的峰(該基圓具有半徑P --和中心O x= 0 y=0)，源自穿過部件I之后的平面波2的輻射3具有平行于軸線Z平移不變的強度分布。在部件I與檢測器101之間垂直于軸線Z的任何面內(nèi)，該強度與透射率t (x，y)模的平方|t (X, y) I2成比例。
[0067]該強度分布由位于與部件I平行的面內(nèi)的物體O2產(chǎn)生。其在圖2中表示為4，并被稱為參考圖像。參考圖像形成在傳感器101上。該參考圖像通過傅里葉變換的分解5產(chǎn)生了分別位于空間頻率％和0y的值對處的一系列N’個峰，N’為非零整數(shù)。然后用于空間頻率O x和Oy的一組值對構成參考圖案，其被稱為參考頻譜并表示為SMf。通過傅里葉變換的特性，參考頻譜SMf為透射率t (x，y)的傅里葉變換T ( O x，O y)的自相關(圖2的特性6)。其內(nèi)接于半徑fe=2 P 且中心為Ox=Oy=O的圓，該圓被稱為參考圓。在本發(fā)明中，頻譜內(nèi)接的圓或外接頻譜的圓，為包括該頻譜的所有峰的最小的圓，并且某些峰可能位于圓上。
[0068]優(yōu)選地，部件I還可以是周期光柵。然后其透射率函數(shù)t (x，y)包括基礎二維圖案，重復該基礎二維圖案以填充部件I的開口。該基礎圖案可具有用于拼接覆蓋(title)部件I的開口的任何形狀。在周期光柵的情況下，傅里葉變換T ( 0 x，O y)的峰還位于空間頻率％和Oy的面中周期網(wǎng)格的至少一些節(jié)點上。圖3a示出基礎圖案的第一示例，其呈正方形并且邊長為aO?；A圖案的水平邊和豎直邊可分別平行于軸線X和軸線y。圖4a示出了與圖3a的透射率t (x，y)相關的傅里葉變換T ( o x，o y)。圖4a的水平方向和豎直方向為空間頻率％和Oy的軸線的方向。該傅里葉變換包括與分離的衍射級相關的16個峰，其由于部件I的周期光柵的本質而位于間距為1/?的網(wǎng)格的節(jié)點上，并且由于部件I的連續(xù)自成像的本質而位于基圓上。在該示例，基圓的半徑P ?等于651/2/aQ。
[0069]圖3b和圖4b分別對應于圖3a和圖4a，示出了透射率t (x，y)的另一方形基礎圖案。傅里葉變換T (0x，0y)也包括16個衍射級，對于該16個衍射級，峰位于間距為I/%的網(wǎng)格中的某些節(jié)點上。但是這些衍射峰位于半徑P ^0=145"2/?的基圓上，并且在空間頻率0；￡和Oy的面中的角分布與圖4a不同。
[0070]圖3c和圖4c也分別對應于圖3a和圖4a，示出了透射率t (x，y)的又一方形基礎圖案。傅里葉變換T ( O x，0 y)包括24個衍射峰，其也位于間距為1/aO的網(wǎng)格中的某些節(jié)點上，但是屬于半徑P =0=325"2/?的基圓。
[0071]應當注意，雖然傅里葉變換T (ox, oy)包括有限數(shù)目的衍射級(在部件I由周期光柵構成的情況下，這些衍射級在角度上分離)，這些衍射級空間上組合，使得部件I與傳感器101之間的光強分布仍然是平行于軸線Z平移不變的。
[0072]當部件I再次為利用方形拼接覆蓋的周期光柵時，在透射率t (x，y)的基礎圖案的另一示例中圖5a也對應于圖3a。圖5b在空間頻率o x (圖5b中的水平方向)和o y (圖5b中的豎直方向)的面中示出了包括`透射率t (x，y)模的平方的函數(shù)的傅里葉變換(FT)的峰的位置，F(xiàn)T|t (x,y) 2 ( ox, oy):這是當透射率(x，y)具有圖5a的圖案時用于部件I的參考頻譜。
[0073]獨立地，對于來源于位于Z軸上有限距離Cl1處的物體O1的球形入射波9，在部件I與傳感器101之間，從部件I向下游傳播的強度10 (圖2)連續(xù)地相似(homothetic)于沿軸線Z傳播的強度10。因此在傳感器101的面中產(chǎn)生的強度分布，即在位于垂直于軸線Z的面中的部件I下游固定距離七處，被稱為擴大圖像。該擴大圖像源自相似擴大(homothety)11，其以1+df/di的相似擴大比例H1應用至參考圖像。通過用于兩個坐標X和y的傅里葉變換，擴大圖像分解12成空間頻率產(chǎn)生了一組峰，該組峰位于被稱為擴大頻譜Sdil的一組用于空間頻率％和Oy的值對。該擴大頻譜Sdil包括N’個峰，該N’個峰在空間頻率面中與參考頻譜SMf的N’個峰具有相同的相對分布。擴大頻譜的峰位于具有半徑f?！?2 P ^/H(圖2中的特性13)的圓內(nèi)。
[0074]當n (n為大于I的整數(shù))個分離的物體14 (例如三個物體O1, O3和O4)同時通過部件I向傳感器101產(chǎn)生光時，位于傳感器的面中的總圖像Itrt為分別由所有物體i產(chǎn)生的圖像Ii的總和15，在所示示例中i等于1，3或4。然而，傅里葉變換是線性的數(shù)學運算16。因此，由n個物體一起產(chǎn)生的整體圖像Itot的總頻譜Sttrt為分別單獨由所有物體i產(chǎn)生的頻譜Si的總和17。換句話說，每個頻譜Si為總頻譜Sttrt的組成部分。
[0075]假設:
[0076]7:透射率t (x,y)的傅里葉變換T ( o x, o y)包括分布在具有半徑P 的基圓上的有限數(shù)目N的峰；
[0077]8:參考頻譜Sref包括內(nèi)接在具有半徑2 P ?的參考圓內(nèi)的一組N’個峰；以及
[0078]18:頻譜Si是分離的并且內(nèi)接在具有不同半徑f。/的相應圓中，
[0079]由位于軸線Z上的所有物體i單獨產(chǎn)生的頻譜Si在空間頻率O x和O y的面內(nèi)是分離的。 [0080]因此本發(fā)明提出用于檢測n個物體并確定其各自距離di的算法19?；谠诳臻g頻率Oy面中分別與每個物體i相關的半徑f。/的測量，半徑f。先前已知，相似擴大比Hi等于用于所涉及物體i的商fyf。/。最后(圖2中的步驟20)，通過關系式Cli=Clf/ (H1-1)分別得到至每個物體i的距離。
[0081]因此(圖2的步驟21)，本發(fā)明的方法可以通過一次圖像捕獲而檢測視場內(nèi)位于不同距離處的多個物體。然后可以在空間頻率面中清楚地將由不同物體產(chǎn)生的總圖像的各個組成分離。因此解決了在沒有活動部件的情況下提供范圍成像裝置的技術問題。
[0082]圖6a示出了已由傳感器101捕獲的同時位于軸線Z附近的三個物體的總圖像Itot，此時部件I對應于圖5a和圖5b。例如，該三個物體為圖1的OpO3和O40白箭頭指示三個物體的位置，其中O1位于軸線Z上，O3和O4相對于軸線Z偏移(在圖像中心處零點偏移)。圖6b示出了關于坐標X和y的圖6a的總圖像Itrt的傅里葉變換。其包括內(nèi)接在具有不同半徑2p i的圓中內(nèi)接的三組峰，其中等于1、3或4的標記i表示分別對應于三個物體O1W3和O4的圓?？臻g頻率O x和Oy的面中圓的半徑2 P i越大，對應的物體i距部件I越遠。
[0083]參照圖7和圖5a、圖5b、圖6a、以及圖6b，圖1的范圍成像裝置的使用包括以下步驟:
[0084]步驟S1:將部件I插入圖1的裝置，部件I具有圖5a的透射率函數(shù)t (x, y)；
[0085]步驟S4:捕獲圖6a的圖像，其被稱為總圖像Ittrt ；
[0086]步驟S5:計算圖6a的圖像的傅里葉變換，產(chǎn)生圖6b的總頻譜Strt ；
[0087]步驟S7:將圖5b的參考頻譜S,ef疊加到圖6b的總頻譜Sttrt上，對于兩個頻譜使用相同的中心點坐標O x=0和O y=0 ；
[0088]步驟S8:在疊加中，相似地(homothetically)在空間頻率(^和Oy的面內(nèi)改變參考頻譜SMf，從而外接圓的半徑變成等于用于總頻譜Stot的組分譜Si之一的外接圓的半徑 2 P !;
[0089]步驟S9:確定相似擴大比Hi,利用該相似擴大比Hi,用于參考頻譜Sref的外接圓的原始半徑2 P ?變成等于用于頻譜Si的外接圓的半徑2 P i ;以及
[0090]步驟SlO:基于相似擴大比Hi的值，計算至產(chǎn)生頻譜Si的物體i的距離屯。
[0091]對于每個頻譜Si重復步驟S8至S10，頻譜Si在總頻譜Strt內(nèi)可利用不同的半徑區(qū)分。
[0092]最后，在可選的下一步驟Sll中，步驟S8至SlO的順序重復次數(shù)對應于存在于視場100中并通過部件I向傳感器101發(fā)光的不同的隔離物體的數(shù)目。
[0093]包括在視場100中的物體可平行于光軸線Z延伸非零長度。在這種情況下，對于相似擴大比H的處于兩個極限值之間連續(xù)間隔內(nèi)的任何值，可重復步驟S8至S10。該間隔的長度通過公式d=df/ (H-1)提供物體沿軸線Z的長度，其中d為物體當前點相對于部件I的距離。
【權利要求】
1.一種用于范圍成像的方法，所述方法基于單個被捕獲圖像來確定至視場(100)內(nèi)所包括的多個物體(O1-O4)的相應距離，所述方法包括: 1)獲得具有透射率t的平面型光學部件(I)，其中，所述透射率t作為所述光學部件的面中兩個坐標(X，y)的函數(shù)而改變，并且所述透射率t進行二維傅里葉變換T，所述二維傅里葉變換T包括位于具有半徑P ?的基圓上的峰； 2)將所述光學部件設置成與光軸線Z垂直并且朝向所述視場； 3)將圖像傳感器(101)設置在與所述光軸線Z垂直的面中，所述圖像傳感器位于離所述光學部件的距離4處并且位于所述光學部件的與所述視場相反的一側； 4)利用所述圖像傳感器來捕獲由源自所述物體且穿過所述光學部件的光形成的圖像；以及 5)計算被捕獲圖像的傅里葉變換，以獲得與所述被捕獲圖像的傅里葉變換的峰相對應的空間頻率的頻譜Stot，用于所述被捕獲圖像的所述頻譜包括多個同心的組成部分，每個同心的組成部分都內(nèi)接在各自的圓中； 所述方法的特征在于: 在步驟I)中，所述透射率t的傅里葉變換T包括分布在所述基圓上的有限數(shù)目N的峰； 并且所述方法還包括在步驟5)之后執(zhí)行的以下步驟: 6)提供參考頻譜SMf，所述參考頻譜Sref對應于參考圖像的傅里葉變換的峰，所述參考圖像由位于光軸線Z上無限遠處的點光源通過所述光學部件產(chǎn)生在所述圖像傳感器上，所述參考頻譜SMf包括參考空間頻率并且內(nèi)接在具有半徑2 P ?的參考圓中，所述半徑2p ^等于所述基圓的半徑的兩倍； 7)在公共參考系統(tǒng)中，將所述被捕獲圖像的空間頻率的所述頻譜Stot與所述參考頻譜Sref同心地疊加； 8)通過在所述公共參考系統(tǒng)中居中的相似擴大，將內(nèi)接在具有半徑2P 的參考圓中的所述參考頻譜Sref數(shù)字變換成內(nèi)接在具有可變半徑2 P i的圓中的變換后參考頻譜Si，這通過改變所述相似擴大的比例Hi來實現(xiàn)，其中所述比例Hi等于2 P i/2 P ; 9)當所述變換后參考頻譜Si的所有峰都與所述被捕獲圖像的所述頻譜Sttrt的峰相疊加，然后所述變換后參考頻譜Si相符于所述頻譜Stot的組成部分之一時，存儲所述相似擴大的比例Hi;以及 10)利用公式dfd/(H1-1),計算至所述視場中的多個物體之一的距離；然后 重復步驟8)至步驟10)，直到不能再利用所述相似擴大的比例Hi的新值執(zhí)行步驟9)，在步驟10)的一個執(zhí)行過程中獲得與所述視場中所包括的多個物體之一相對應的每個距離。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，計算步驟8)至步驟10)的重復次數(shù)，并且所述視場中所包括的物體的數(shù)目n被確定為等于所述重復次數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述光學部件(I)是周期性的連續(xù)自成像光柵。
4.一種用于范圍成像的裝置，包括: -平面型光學部件(I )，所述平面型光學部件具有透射率t，所述透射率t作為所述光學部件的面中兩個坐標(x，y)的函數(shù)而改變，并且所述透射率t進行二維傅里葉變換T，其中所述二維傅里葉變換T包括位于具有半徑P 的基圓上的峰； -圖像傳感器(101)，設置成平行于所述光學部件并位于離所述光學部件的距離df處，位于所述光學部件的與視場(100)相反的一側上，并且所述光學部件和所述圖像傳感器垂直于光軸線Z ； -存儲單元(102)，存儲由所述圖像傳感器捕獲的圖像并且存儲參考頻譜Sref，所述參考頻譜Sref對應于參考圖像的傅里葉變換的峰，所述參考圖像由位于所述光軸線Z上無限遠處的點光源通過所述光學部件產(chǎn)生在所述圖像傳感器上，所述參考頻譜Sref包括參考空間頻率并且內(nèi)接在具有半徑2 P的參考圓中，所述半徑2P 等于所述基圓的半徑的兩倍；以及 -計算單元(103)，執(zhí)行根據(jù)權利要求1所述的方法的步驟7)至步驟10)，并且只要在步驟9)中獲得相似擴大的比例Hi的新值，就重復步驟8)至步驟10)； 其中，調(diào)整所述光學部件，使得所述光學部件的所述透射率t的所述二維傅里葉變換T包括分布在所述基圓上的有限數(shù)目N的峰。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述光學部件(1)為周期性的連續(xù)自成像光柵。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中所述光學部件(1)為相位光柵。
【文檔編號】G06K9/62GK103632161SQ201310356540
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權日:2012年8月22日
【發(fā)明者】馬丁·皮珀尼爾, 杰羅姆·普萊莫特, 紀堯姆·德勞特, 尼古拉斯·谷伊里尼奧 申請人:奧尼拉(國家宇航研究所)