置；中國(guó)專(zhuān)利公告200810017326.X基于成像機(jī)理與非采樣Contourlet變換多聚焦圖像融合方法。
[0043]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)多聚焦圖像生成裝置可以拍攝遠(yuǎn)近不同物體的所有聚焦面圖像，并生成一種多聚焦圖像文件格式，這樣可以在后期對(duì)圖像文件進(jìn)行處理，比如取出某一物體的聚焦圖像，或?qū)D像進(jìn)行融合處理，生成一種遠(yuǎn)近物體均聚焦的清晰圖像，或者根據(jù)攝像裝置的焦距、物體的像距、聚焦面的像間距計(jì)算物體的距離和物體的相對(duì)距離，或生成物體的立體圖像。采用分光鏡及線陣多聚焦成像堆的實(shí)施方案可以解決拍攝活動(dòng)多聚焦圖像的難題?；谘矍蚋櫻b置瀏覽多聚焦圖像，可以實(shí)現(xiàn)人眼關(guān)注點(diǎn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬，即多聚焦顯示裝置實(shí)現(xiàn)變焦顯示，形成一種全新的圖像觀看方式，包括圖片和視頻。
【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1為透鏡成像聚焦時(shí)像距隨物距變化的關(guān)系圖。
[0045]圖2為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用分光鏡的實(shí)施方案。
[0046]圖3為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用透明成像單元的實(shí)施方案。
[0047]圖4為圖3中透明成像單元中圖像像素坐標(biāo)描述方式。
[0048]圖5為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用成像單元往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)施方案。
[0049]圖6為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用線陣感光單元布置在契形斜面上并跟隨斜面在X軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)掃描成像的實(shí)施方案。
[0050]圖7為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用雙臂線陣感光單元旋轉(zhuǎn)掃描成像的實(shí)施方案。
[0051]圖8為圖7中雙臂線陣感光單元ζ軸方向的視圖。
[0052]圖9為圖7中雙臂線陣感光單元ζ軸方向立體布置圖。
[0053]圖10為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用單臂線陣感光單元旋轉(zhuǎn)掃描成像的實(shí)施方案。
[0054]圖11為圖10中單臂線陣感光單元ζ軸方向的視圖。
[0055]圖12為圖10中單臂線陣感光單元ζ軸方向立體布置圖。
[0056]圖13為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用線陣感光單元布置在直徑不同的圓柱結(jié)構(gòu)上旋轉(zhuǎn)掃描成像的實(shí)施方案。
[0057]圖14為本發(fā)明圖像文件格式屬性表。
[0058]圖15為本發(fā)明文件格式結(jié)構(gòu)圖。
[0059]圖16為階梯掃描信號(hào)電壓U、時(shí)間t、ζ軸位移關(guān)系圖。
[0060]圖17為本發(fā)明成像單元合成多聚焦圖像文件的步驟圖。
[0061]圖18為本發(fā)明線陣感光單元生成多聚焦圖像文件的步驟圖。
[0062]圖19為本發(fā)明圖像融合的一種方法。
[0063]圖20為本發(fā)明提供的一種圖像瀏覽器或視頻播放器界面圖。
[0064]圖21為本發(fā)明多聚焦圖像文件生成三維圖像的步驟。
[0065]圖22為線陣運(yùn)動(dòng)編碼器圖像編碼原理。
[0066]圖23為空間三維圖像成像原理。
[0067]圖24為基于人眼關(guān)注點(diǎn)的多聚焦圖像觀看方式原理圖。
[0068]圖25為多聚焦圖像文件建立清晰度摘要或索引的原理圖。
[0069]圖26為采用像距標(biāo)簽為標(biāo)識(shí)的一種圖像清晰區(qū)域摘要或索引表。
[0070]圖27為圖26建立圖像清晰區(qū)域摘要或索引表中像距標(biāo)簽k值的步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0071]
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0072]圖1為透鏡成像聚焦時(shí)像距隨物距變化的關(guān)系圖。透鏡成像公式(又稱(chēng)高斯成像公式)形式為:l/f=l/u+l/v
其中f為焦距，凸正凹負(fù)；u為物距；v為像距，實(shí)正虛負(fù)。
[0073]公式變換為:v=f*u/(u_f),實(shí)像的成像范圍為像距f~2f,對(duì)應(yīng)的物距為~2f
V對(duì)u求導(dǎo)數(shù)為:V’=-f~2*(u-fr(-2)，可以得出:越靠近2f的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值越大，即斜率越大，即像距的變化率越大；越靠近f的導(dǎo)數(shù)絕對(duì)值越小，即斜率越小，即像距的變化率越小。
[0074]圖示說(shuō)明，要獲取不同物距物體的清晰圖像，靠近2f附近的成像單元要密集布置，靠近f附近的成像單元可以稀疏布置；或關(guān)鍵像距位置密集布置；或成像單元布置在f~2f之間某一段形成多聚焦成像堆，成像單元之間的距離可調(diào)，多聚焦成像堆和成像透鏡之間的距離可調(diào)。
[0075]同時(shí)圖示也說(shuō)明，根據(jù)需要，只要布置有限數(shù)量的成像單元就可以獲得不同物距物體的清晰圖像。
[0076]如果在全域布置成像單元，形成全聚焦圖像。
[0077]如果采用全景鏡頭，如魚(yú)眼鏡頭，可以形成全景全聚焦圖像。
[0078]對(duì)于成像透鏡組，如變焦系統(tǒng)，本發(fā)明所述成像范圍&2€是變焦系統(tǒng)的成像區(qū)域。
[0079]本發(fā)明光學(xué)成像原理以物體位于⑴~2f，成像范圍位于f~2f的單透鏡為例說(shuō)明，對(duì)于物體位于2f ~f，成像范圍則為2f ~ c?，如顯微鏡、電影放映的屏幕，所以本發(fā)明所述成像范圍&2€不再適合，可以用成像區(qū)域來(lái)表述，所以本發(fā)明所述成像范圍f~2f概念理解為成像區(qū)域，多聚焦成像堆位于成像區(qū)域。
[0080]所述多聚焦成像堆應(yīng)用于照相機(jī)、攝像機(jī)、顯微鏡。
[0081]事實(shí)上，照相機(jī)、攝像機(jī)所拍攝的物體一般在遠(yuǎn)大于2f的位置，所以成像區(qū)域一般位于接近f的位置，顯微鏡的成像一般在遠(yuǎn)大于物鏡2f的位置，所以實(shí)際應(yīng)用中是關(guān)鍵像距位置密集布置成像單元，較佳的實(shí)施方案是采用一定像距方向厚度的多聚焦成像堆作為成像單元，應(yīng)用于所需的成像區(qū)域。
[0082]圖2為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用分光鏡的實(shí)施方案。201、202、203、204、205是不同距離的物體，206為成像透鏡，207、210、211、214、215為布置在不同像距的成像單兀,208、209、212、213為分光鏡,分光鏡的作用是透射一部分光，反射一部分光，這樣可以把光線分為兩個(gè)投射方向。這里以選取5個(gè)不同距離的物體為例說(shuō)明，通過(guò)調(diào)節(jié)成像單元的像距，使成像單元207位于物體201的聚焦面，成像單元210位于物體202的聚焦面，成像單元211位于物體203的聚焦面，成像單元214位于物體204的聚焦面，成像單元215位于物體205的聚焦面,分光鏡208負(fù)責(zé)將一部分光線分配給成像單兀207,分光鏡209負(fù)責(zé)將一部分光線分配給成像單元210，分光鏡212負(fù)責(zé)將一部分光線分配給成像單元211，分光鏡213負(fù)責(zé)將一部分光線分配給成像單元214，這樣每個(gè)成像單元均可以獲取各自聚焦面物體的清晰圖像。
[0083]圖3為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用透明成像單元的實(shí)施方案。301、302、303是不同距離的物體，304是成像透鏡，305、306、307為排列疊加在一起的透明成像單元，至少2個(gè)排列疊加在一起的透明成像單元組成三維成像單元，圖中以3個(gè)透明成像單元組成的三維成像單元為例，通過(guò)調(diào)節(jié)三維成像單元的像距，透明成像單元305位于物體301的聚焦面，透明成像單元306位于物體302的聚焦面，透明成像單元307位于物體303的聚焦面，這樣在三維成像單元中形成不同距離物體的清晰圖像。
[0084]進(jìn)一步，所述透明成像單元密集布置，例如透明成像單元之間的距離等于透明成像單元像素的距離，這樣就形成三維成像堆或三維成像單元，在三維成像堆或三維成像單元中，任一像素點(diǎn)都可以通過(guò)X，y，z坐標(biāo)描述確定，這樣就可以記錄透鏡成像空間內(nèi)所有的像素點(diǎn)，在圖像重現(xiàn)時(shí)可以截取任一像距平面的圖像進(jìn)行平面顯示，所述截取任一像距平面的圖像表現(xiàn)形式為某一像距的圖像。另外，也可以將所有像素點(diǎn)進(jìn)行空間立體圖顯示。
[0085]圖4為圖3中透明成像單元中圖像像素坐標(biāo)描述方式。pi是透明成像單元305中的某一像素點(diǎn)，像素點(diǎn)的坐標(biāo)是(xl，yl，zl)，其中xl，yl是圖像像素點(diǎn)在圖像平面的二維坐標(biāo)，所述二維坐標(biāo)是現(xiàn)有圖像文件格式中圖像像素位置的表達(dá)封裝方式，zl是像素點(diǎn)在z軸方向的位置表達(dá)，可以是絕度距離，如Pl像素點(diǎn)距離成像透鏡中心的距離，或距離焦點(diǎn)的距離，也可以是相對(duì)距離，如透明成像單元之間的相對(duì)距離。同理p2是透明成像單元306中的某一像素點(diǎn)，像素點(diǎn)的坐標(biāo)是(x2, y2, z2)，p3是透明成像單元307中的某一像素點(diǎn)，像素點(diǎn)的坐標(biāo)是&3，7343)。
[0086]透明成像單元排列疊加在一起的距離可以是等距或不等距，如靠近2f的位置布置密集，靠近f位置布置稀疏；或關(guān)鍵像距位置密集布置；或透明成像單元布置在f~2f之間某一段形成多聚焦成像堆，多聚焦成像堆和成像透鏡之間的距離可調(diào)。
[0087]圖5為本發(fā)明多聚焦圖像生成裝置采用成像單元往復(fù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)施方案。401是物體，402是成像透鏡，403是遠(yuǎn)距聚焦位置，即最遠(yuǎn)處物體的聚焦位置，404是近距聚焦位置，即最近處物體的聚焦位置，405是運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，即攝像伺服裝置。裝置在攝像過(guò)程中，由運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)成像單元沿z軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期形成一個(gè)完整圖像格式包，所述圖像格式包至少包含2個(gè)聚焦面圖像幀。
[0088]運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)方式有:1、直線運(yùn)動(dòng)方式，即成像單元在z軸方向，在f~2f之間以勻速來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)；2、振子運(yùn)動(dòng)方式，即成像單元在z軸方向，在f~2f之間以正弦波震動(dòng)方式來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，振幅為焦距f，震動(dòng)周期為T(mén)，則像距V可以表達(dá)為:v=0.5*f*sin (2 Π t/T), V 對(duì)時(shí)間求導(dǎo)為:v’=f* ( Π/T) * cos (2 Π t/T),參數(shù) v 及 V’ 用于圖像格式編碼，Π為圓周率；3、步進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式，即中途有瞬間靜止的運(yùn)動(dòng)方式，即成像單元在z軸方向，在f~2f之間來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中至少有2個(gè)靜止時(shí)間段，靜止時(shí)間段為一個(gè)圖像幀周期。
[0089]運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)方式由運(yùn)動(dòng)掃描信號(hào)控制，運(yùn)動(dòng)掃描信號(hào)根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式相應(yīng)地分為:1、線性?huà)呙栊盘?hào)，即可以驅(qū)動(dòng)成像單元沿z軸方向以均勻速度來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)；2、正弦波掃描信號(hào)，即可以驅(qū)動(dòng)成像單元沿z軸方向以正弦波震動(dòng)方式來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)；3、階梯掃描信號(hào)，即可以驅(qū)動(dòng)成像單元沿z軸方向來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中至少有2個(gè)靜止時(shí)間段，靜止時(shí)間段為一個(gè)圖像幀周期FT，圖16為階梯掃描信號(hào)電壓U、時(shí)間t、z軸位移關(guān)系圖，zl、z2、z3分別為成像單元在z軸的3個(gè)靜止點(diǎn)，靜止時(shí)間段為FT，即一個(gè)圖像幀周期，3個(gè)靜止點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)電壓值ul、u2、u3，即電壓值ul、u2、u3在FT靜止時(shí)間段保持不變。u-z圖可以看出成像單元隨掃描電壓值移動(dòng)，即發(fā)生的位移由電壓值控制。
[0090]根