一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明的一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，多光譜模組成像系統(tǒng)包括鏡頭單元，以用于采集入射光線；感光單元，具有多種分色通道，以用于分別感應(yīng)所述采集的入射光線中不同波段的可見光和非可見光光線；以及可分離成像單元，可分離地對所述感光單元所感應(yīng)的不同波段光線分別成像，以用于可選擇地提取各個不同光譜形成的圖像。
【專利說明】
一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種成像系統(tǒng)，具體地說，是一種具有可見光和紅外光多光譜組成的模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 隨著時代的進(jìn)步，數(shù)字生活已越來越被人們所接受，人們的日常生活和工作也越來越受到數(shù)字設(shè)備的影響。其中，數(shù)碼攝像系統(tǒng)作為現(xiàn)代主流的攝像工具，應(yīng)用于不同規(guī)格和功能的攝像設(shè)備。其工作原理簡單來說就是光-電-數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變與傳輸，當(dāng)被攝對象經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)透鏡的折射，在光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的感光元件上將光學(xué)圖像的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿y帶電荷的電信號，再將模擬電信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，由芯片處理和過濾后得到成像畫面。
[0003]許多攝像鏡頭的成像應(yīng)用只需要黑白兩色或是可見光譜350?700納米的光線， 普通的攝像頭一般采集可見光而過濾掉其他光譜，如紅外光或紫外光。但某些應(yīng)用需要其他部分的頻譜包含的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如監(jiān)控，虹膜識別圖像、食品質(zhì)量檢查，金屬檢查，外觀檢查以及物品的細(xì)微特征，如果攝像裝置只通過捕捉可見光來成像，勢必?zé)o法進(jìn)行全面的清晰拍攝。如攝像裝置的日夜監(jiān)控或拍攝，由于晚上的可見光較弱，成像模糊，需要用紅外光進(jìn)行拍攝，才能保證圖片的成像清晰度，更不用說虹膜識別圖像，需要通過紅外線對眼鏡內(nèi)部的虹膜進(jìn)行清晰成像。
[0004]在某些機(jī)器視覺應(yīng)用中，看到物體內(nèi)部與看到物體外觀是同樣重要的能力，多年以來，攝像界一直在為同時實現(xiàn)這兩個目標(biāo)而努力奮斗，但解決方案不是太昂貴就是太難實施維護(hù)。在傳統(tǒng)的解決方案中，由于要同時具有可見光成像功能和紅外光的成像功能， 一般同時為攝像裝置配備兩個攝像頭，一個用于可見光譜成像，另一個用于紅外光譜成像。 用兩種模組來實現(xiàn)兩種成像功能，雖然看似簡單，但對于廣大用戶來說，兩個攝像頭不僅昂貴，而且效率低下，還有可能調(diào)焦不準(zhǔn)確，需要重新對焦以及更改相關(guān)參數(shù)，因而相機(jī)才能經(jīng)常嚴(yán)格保持一致，以確保同一視野。此外，使用兩種鏡頭模組，其中的設(shè)備復(fù)雜性也增加兩倍，需要兩套相機(jī)、鏡頭、電纜等，降低使用的可靠性，拍攝照片的清晰度可能會下降。
[0005]還有一種替代方式是使用高端的4-C⑶芯片，也就是在一個攝像裝置中使用4塊不同的感光芯片，分別捕捉紅、綠、藍(lán)和近紅外光譜，盡管這種相機(jī)簡化了操作，提升拍攝圖像畫質(zhì)，但是價格和維護(hù)成本是及其昂貴的。另一種替代方式是使用兩個感光芯片，第一塊芯片使用Bayer彩色技術(shù)，只獲取可見光，而第二個芯片作為一個單色的近紅外成像芯片， 其中，可見光芯片能捕捉紅色、綠色和藍(lán)色，即常規(guī)影像，而近紅外芯片能捕捉紅外光線進(jìn)行成像。這兩種方式都選用多塊感光芯片組成，不僅增加產(chǎn)品的制造價格，也會破壞攝像模組的原始結(jié)構(gòu)，增大其中的體積。同時，由于紅外光與可見光的折射率不同，通過鏡片后會產(chǎn)生折射而發(fā)生色散，色散后的紅外光與可見光會聚焦在不同的焦平面上，使用多塊感光芯片無法滿足紅外光與可見光同時呈像清晰，也無法復(fù)合可見光成像畫面與紅外光成像畫面，這也成為攝像模組制造業(yè)多光譜成像發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其通過多光譜通道分離技術(shù)可選擇地獲取可見光和非可見光波段成像效果，以用于分別提取多種不同光譜的圖像模式。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其通過一可見光紅外模組可選擇地獲取可見光和紅外波段成像效果，以用于分別提取多種圖像模式，如可見光圖像和紅外圖像。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其包括多種分色通道，通過所述可見光、紅外通道及其中的分離算法，得以快速有效地分離出可見光圖像和紅外圖像，從而，有助于一些機(jī)器視覺應(yīng)用的延伸。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其通過多通道分離技術(shù)以及相應(yīng)的分離算法，得以使用單個模組來完成兩個獨立模組的功能， 有助于減少攝像設(shè)備的復(fù)雜性，降低操作難度，提高拍攝像質(zhì)的準(zhǔn)確度和可靠度。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其中，所述多通道分離技術(shù)以用于可見光與紅外光的可分離成像，簡化可見光紅外模組鏡頭的設(shè)計要求，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，有助于在不同領(lǐng)域中拍攝成像。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其充分利用紅外波段的成像功能，結(jié)合可見光紅外通道分離技術(shù)，可捕捉非可見光光線，提高圖像的細(xì)微特征以及物體內(nèi)部特征。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其具有多種應(yīng)用方式，不需要在多種鏡頭之間更換，如可見光成像可用于日常拍照，紅外成像可用于虹膜識別。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其通過可見光和紅外波段共焦鏡頭，以用于分別提取多種圖像模式，如可見光紅外復(fù)合圖像。
[0014]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法、使用方法， 其中，所述可見光紅外復(fù)合圖像得以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)光模組重構(gòu)的3D模型的顏色紋理映射，有助于獲取3D模型的真實色彩信息。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提供一種多光譜模組成像系統(tǒng)及其制造方法和應(yīng)用，其不需要復(fù)雜地可分離成像器件，也沒有對原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行重大改變，不需要增加額外的體積，得以減少相關(guān)制造成本，形成緊湊型可見光紅外模組。
[0016]從而，為了實現(xiàn)以上提到的目的，一種多光譜模組成像系統(tǒng)包括一鏡頭單元，所述鏡頭單元以用于采集一入射光線；一感光單元，所述感光單元具有多種分色通道，以用于分別感應(yīng)所述采集的入射光線中不同波段的可見光和非可見光光線；以及一可分離成像單元，所述可分離成像單元可分離地對所述感光單元所感應(yīng)的不同波段光線分別成像，以用于可選擇地提取各個不同光譜形成的圖像。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述多光譜模組成像系統(tǒng)包括一可見光紅外模組，所述可見光紅外模組中的分色通道包括一可見光通道以及一紅外通道，所述可見光通道以用于感應(yīng)所述入射光線中的可見光波段的光線，所述紅外通道以用于感應(yīng)所述入射光線中的紅外光波段的光線。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述感光單元的分色通道為R，G，B，IR四個通道，其中， 所述R，G，B三通道形成所述可見光通道，所述IR通道形成所述紅外通道。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述可分離成像單元具有一可見光紅外通道分離算法， 所述通道分離算法以用于對所述感光單元的可見光波段和紅外波段分離成像，得以可選擇地獲取可見光成像、紅外成像和/或可見光紅外復(fù)合成像。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述鏡頭單元選用的是一可見光紅外不共焦鏡頭單元， 通過所述可見光通道和紅外通道，分別可選擇地獲取所述可見光圖像和所述紅外圖像。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光成像適用于日常拍照，所述紅外成像適用于虹膜識別。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述鏡頭單元選用的是一可見光紅外共焦鏡頭單元，以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一共焦面，得以獲取所述可見光紅外復(fù)合成像。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光紅外復(fù)合成像適用于結(jié)構(gòu)光模組3D重構(gòu)的顏色紋理映射。
[0024]—種多光譜模組成像系統(tǒng)的制造方法，其包括步驟:
[0025](A)提供一鏡頭單元，以用于采集一入射光線；
[0026](B)設(shè)計多種分色通道于一感光單元，以用于分別感應(yīng)所述入射光線中的可見光和非可見光；以及
[0027](C)結(jié)合一通道分離算法，以用于可分離地對所述入射光線中的可見光和非可見光進(jìn)行成像。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(B)包括步驟:將所述感光單元中的所述分色通道設(shè)計為R，G，B，IR四個通道，其中，所述R，G，B三通道形成一可見光通道，以用于感應(yīng)可見光波段，所述IR通道形成一紅外通道，以用于感應(yīng)紅外波段。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(C)包括步驟:通過一可分離成像單元的可見光紅外通道分離算法將所述分色通道中所感應(yīng)的光線分別進(jìn)行成像處理，以用于可選擇地獲取可見光成像、紅外成像和/或可見光紅外復(fù)成像。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(A)包括步驟:所述鏡頭單元選用的是一可見光紅外共焦鏡頭，以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一聚焦面。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述方法進(jìn)一步包括步驟(D):通過改變所述鏡頭單元的材料和/或鏡片的面型來同時控制紅外波段和可見光波段的成像像質(zhì)，以用于消除色差，使得兩種可見光波段和紅外波段清晰成像在同一位置。
[0032]—種多光譜模組成像系統(tǒng)的使用方法，其包括步驟:
[0033](a)目標(biāo)物體的一入射光線通過一鏡頭單元采集；
[0034](b)所述鏡頭單元采集的入射光線通過一感光單元的多種分色通道感應(yīng)，以用于不同波段的光線可分離地進(jìn)入不同的分色通道；以及
[0035](c)通過一可分離成像單元對各個分色通道中的不同波段進(jìn)行成像，以用于可選擇地獲取不同光譜成像。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(b)包括步驟:所述入射光線分別進(jìn)入所述分色通道中的可見光通道和紅外通道，以用于所述感光單元可分離的感應(yīng)所述可見光波段和所述紅外波段。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(c)包括步驟:結(jié)合所述可分離成像單元的可見光紅外通道分離算法，可分離地獲取所述可見光成像、紅外成像和/或可見光紅外復(fù)合成像。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述步驟(a)包括步驟:所述入射光線通過一可見光紅外共焦鏡頭，使得所述可見光波段與紅外波段達(dá)到同一聚焦面?！靖綀D說明】
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種多光譜模組成像系統(tǒng)的模塊示意圖。
[0040]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖 (日常拍攝狀態(tài))。
[0041]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖 (虹膜識別狀態(tài))。
[0042]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖 (可見光成像)。
[0043]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖 (紅外成像)。
[0044]圖4是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光紅外不共焦示意圖。
[0045]圖5是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光紅外共焦示意圖。
[0046]圖6是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的制造方法流程圖。
[0047]圖7是根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的成像方法流程圖?！揪唧w實施方式】
[0048]根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書所公開的內(nèi)容，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下文所述。
[0049]如圖1所示的是一種多光譜模組成像系統(tǒng)，所述多光譜模組成像系統(tǒng)包括一鏡頭單元10,所述鏡頭單元10以用于采集一入射光線；一感光單元20,所述感光單元20具有多種分色通道21，以用于分別感應(yīng)所述采集的入射光線中不同波段的可見光和非可見光光線；以及一可分離成像單元30,所述可分離成像單元30可分離地對所述感光單元20所感應(yīng)的不同波段光線分別成像，以用于可選擇地提取各個不同光譜形成的圖像。從而，通過多光譜通道分離技術(shù)可選擇地獲取可見光和非可見光波段成像效果，以用于分別提取多種不同光譜的圖像模式。
[0050]所述多光譜模組成像系統(tǒng)包括一可見光紅外模組，所述可見光紅外模組中的分色通道21包括一可見光通道211以及一紅外通道212,所述可見光通道211以用于感應(yīng)所述入射光線中的可見光波段的光線，所述紅外通道212以用于感應(yīng)所述入射光線中的紅外光波段的光線，通過所述可見光紅外模組可選擇地獲取可見光和紅外波段成像效果，以用于分別提取一可見光圖像和一紅外圖像。其中，所述可見光通道211與所述紅外通道212分別對不同波段的光線進(jìn)行感應(yīng)，紅外光無法被所述可見光通道211感應(yīng)，可見光也無法被所述紅外通道212感應(yīng)，使得所述可見光紅外模組可分離成像。
[0051]其中，所述可見光紅外模組的分色通道21采用R(紅色)，G(綠色)，B(藍(lán)色)， IR(紅外)分色法，將Bayer顏色模式更改為R，G，B，IR四個通道，適用于CMOS感光芯片中，結(jié)合相應(yīng)的軟件算法，可分別提取出所述可見光圖像和所述紅外圖像，其中，所述R，G， B三通道形成所述可見光通道211，以用于捕捉紅色、綠色和藍(lán)色，通過所述可見光通道211 的顏色調(diào)節(jié)形成所述可見光圖像，所述IR通道形成所述紅外通道212,以用于捕捉紅外光， 通過所述紅外通道212單獨形成所述紅外圖像。換句話說，所述感光單元20的分色通道21 為R，G，B，IR四個通道，其中，所述R，G，B，IR四通道的通道分離法也可適用于(XD感光芯片中，通過相應(yīng)的軟件算法，可分別提取出可見光圖像和紅外圖像。
[0052]所述多光譜模組的分色通道21也可進(jìn)一步包括一 UV通道，所述UV通道形成一紫外通道，以用于捕捉紫外光來進(jìn)行紫外成像，結(jié)合相應(yīng)的通道分離算法，可分別提取出多種波段的不同圖像，如可見光圖像、紅外圖像、紫外圖像。
[0053]所述可分離成像單元30具有一可見光紅外通道分離算法，所述通道分離算法以用于對所述感光單元20的可見光波段和紅外波段分離成像，以得以可選擇地獲取可見光成像31、紅外成像32和/或可見光紅外復(fù)合成像33。所述可分離成像單元30通過所述通道分離算法將所述分色通道21中所感應(yīng)的光線分別進(jìn)行成像處理，所述入射光線通過所述可見光紅外模組的可見光通道211和紅外通道212得以可分離地成像，所述可見光波段的成像和所述紅外波段的成像通過通道分離算法來進(jìn)行剝離，分離出所述可見光圖像和所述紅外圖像。從而，通過所述可見光通道211、紅外通道212及其中的分離算法，得以快速有效地分離出可見光圖像和所述紅外圖像，有助于一些機(jī)器視覺應(yīng)用的延伸，通過使用單個模組來完成兩個獨立模組的功能，有助于減少攝像設(shè)備的復(fù)雜性，降低操作難度，提高拍攝像質(zhì)的準(zhǔn)確度和可靠性。
[0054]所述多光譜模組的結(jié)構(gòu)緊湊，得以提供不同光譜的成像畫面，不需要添加額外的鏡頭或是感光芯片，通過多通道分離技術(shù)及其相應(yīng)的分離算法即可用于可見光和紅外光的可分離成像，簡化所述可見光紅外模組的設(shè)計要求，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，有助于在不同領(lǐng)域中拍攝成像，如通過所述可見光紅外模組分別用于可見光的日常拍攝和紅外的虹膜識別成像。其中，所述可見光紅外模組具有多種應(yīng)用方式，不需要再多種鏡頭之間更換，如所述可見光成像31可用于日常拍攝，所述紅外成像32可用于虹膜識別以及夜視監(jiān)控、拍攝。
[0055]圖2A和圖2B所示的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的應(yīng)用，通過可見光、紅外通道212 分離技術(shù)，將所述可見光紅外模組多位一體使用，如將所述多光譜模組成像系統(tǒng)應(yīng)用于一攝像機(jī)，所述攝像機(jī)的感光單元20采用可見光、紅外通道分離技術(shù)，結(jié)合所述可分離成像單元30的通道分離算法，可選擇地獲取所述可見光成像31或所述紅外成像32。當(dāng)作為日常拍攝使用時，所述攝像機(jī)提取所述可見光成像31畫面，顯示可見光所形成的圖像，有助于進(jìn)行日常娛樂拍攝，采集景象；當(dāng)作為虹膜識別使用時，所述攝像機(jī)提取所述紅外成像畫面，顯示紅外波段形成的圖像，以用于拍攝虹膜識別的圖像，如果所述攝像機(jī)應(yīng)用于手機(jī)、 平板或電腦上等電子設(shè)備上，其中的攝像功能不僅具有常規(guī)拍攝的功能，還具有虹膜識別的密碼功能，同時，所述攝像機(jī)也得以用于采集虹膜識別的圖像。
[0056]圖3A和圖3B所示的所述多光譜模組成像系統(tǒng)的另一種應(yīng)用，通過可見光、紅外通道分離技術(shù)將所述可見光紅外模組同時提取分離的可見光圖像和紅外圖像，無論是白天還是夜晚，不需要更換鏡頭進(jìn)行拍攝。紅外攝影有別于傳統(tǒng)的黑白彩色照片，拍出的畫面給人以強(qiáng)烈的震撼感，同時紅外線相對可見光對一些材料及衣料具有穿透能力，如薄化纖、煙霧、水汽等，能拍出神奇的透視效果，這些特征得以將紅外攝影在軍事、公安、考古、醫(yī)學(xué)以及食品檢查領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。將所述多光譜模組成像系統(tǒng)應(yīng)用于一攝像機(jī)中，使用者不僅可以提取所述可見光通道211形成的可見光圖像，還可以提取所述紅外通道212形成的紅外圖像，便于使用者的拍攝，而不需要兩組攝像頭進(jìn)行分別拍攝，有助于降低成本，所述多光譜模組成像系統(tǒng)有助于同時獲取可分離的可見光圖像和紅外圖像。如在食品檢查中，利用所述可見光通道211捕捉圖像表面性質(zhì)，而利用紅外通道212來捕捉早期檢查中的衰敗跡象，有助于簡化操作步驟，可選擇的獲取可分離的可見光圖像和紅外圖像。
[0057]其中，當(dāng)所述多光譜模組成像系統(tǒng)應(yīng)用于夜間拍攝或監(jiān)控時，由于可見光波長大約在350-700nm之間，而近紅外光的波長大約在700-950nm之間，因而，通過所述紅外通道 212對紅外線的感應(yīng)得以延長攝像機(jī)的波長曲線，得以拍攝更加清晰的圖像，彌補(bǔ)可見光不足的影響，而不會一到晚上拍攝就無法顯示清晰圖像或造成鏡頭清晰度下降、聚焦不實等情況發(fā)生。通過所述可見光紅外模組成像系統(tǒng)不僅能在白天拍攝清晰圖像，也能在夜晚或較暗的環(huán)境下拍攝清晰圖像，其充分利用紅外波段的成像功能，結(jié)合可見光紅外通道分離技術(shù)，可分別采集可見光和紅外線，有助于提高圖像的細(xì)微特征以及物體內(nèi)部特征，減少外界環(huán)境對拍攝的影響。
[0058]所述多光譜模組成像系統(tǒng)的鏡頭單元10得以選用的是一多光譜不共焦鏡頭單元 10或是一多光譜共焦鏡頭單元10,當(dāng)所述可見光紅外模組的鏡頭單元10選擇的是一可見光紅外不共焦鏡頭時，所述可見光波段和所述紅外波段的最佳像質(zhì)呈現(xiàn)在不同距離上，通過所述可見光通道211和所述紅外通道212,分別可選擇地獲取所述可見光圖像和所述紅外圖像；當(dāng)所述可見光紅外模組的鏡頭單元10選擇的是一可見光紅外共焦鏡頭時，通過所述可見光紅外通道分離技術(shù)，以用于分別提取多種圖像模式，如可見光圖像、紅外圖像以及可見光紅外復(fù)合圖像。
[0059]圖4所示的是所述多光譜模組成像系統(tǒng)的鏡頭單元10選用的是可見光紅外不共焦透鏡單元，其中，L代表所述鏡頭單元10, VL代表可見光聚焦面，NIR代表紅外聚焦面，d 為可見光聚焦面與紅外聚焦面之間的距離。由于所述紅外波段和所述可見光波段的波長不同，當(dāng)所述入射光線透過所述鏡頭單元10時，所述紅外波段和所述可見光波段造成折射率的不同，形成不同的色差，從而導(dǎo)致景深的不同，使得所述紅外波段和可見光波段的最佳像質(zhì)無法成像在同一距離上。由于紅外波段的波長較長，常規(guī)鏡頭對紅外波段的聚焦能力較弱，如果在鏡頭設(shè)計階段未對兩種波段的焦距進(jìn)行控制，所述紅外波段和所述可見光波段在同一對焦距離上會有不同的像質(zhì)。也就是說，所述紅外波段與所述可見光波段的聚焦面處于不同的距離，最佳像質(zhì)會出現(xiàn)在不同的距離上，其中，所述近紅外聚焦面與所述可見光聚焦面之間的距離大約為0.〇4_，通過所述可見光紅外通道分離技術(shù)，得以可選擇地對所述鏡頭單元10進(jìn)行調(diào)焦，分別獲取所述可見光圖像和所述紅外圖像，使得所述紅外波段成像用于拍攝虹膜識別的圖像，所述可見光波段成像以用于日常拍攝。
[0060]圖5所示的是所述多光譜模組成像系統(tǒng)的鏡頭單元10選用的是可見光紅外共焦鏡頭單元10,通過消除色差設(shè)計使得所述紅外聚焦面與所述可見光聚焦面相重合，同時獲得較佳的可見光成像31和紅外成像32效果，得以使所述可見光波段成像部分與所述紅外波段成像部分相重合，不僅可分離地獲取的所述可見光圖像和紅外圖像，還可以獲取所述可見光紅外復(fù)合圖像。其中，所述消除色差設(shè)計通過改變所述鏡頭單元10的透鏡材料和/ 或鏡片的面型來同時控制紅外波段和可見光波段的成像像質(zhì)，使得所述紅外波段與所述可見光波段的最佳成像在同一距離上，達(dá)到兩種波段同時成像清晰在同一位置上。
[0061]換句話說，所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光紅外模組是一可見光紅外不共焦模組或一可見光紅外共焦模組，所述可見光紅外不共焦模組的可見光與紅外在不同距離上成像，所述可見光紅外共焦模組的可見光與紅外在同一距離上成像。對所述可見光紅外共焦模組設(shè)計時需嚴(yán)格控制所述鏡頭單元10的色差分量，使得所述可見光與紅外的聚焦平面重合，以用于消除色差，同步可見光與紅外的焦距，而不需要額外增加紅外矯正器件，減少相關(guān)制造和使用成本。通過選取不同材料來消除所述鏡頭單元10的色差和/或改變面型作色差補(bǔ)償，得以使所述可見光波段與所述紅外波段實現(xiàn)共焦，獲取所述可見光紅外復(fù)合圖像。
[0062]當(dāng)所述鏡頭單元10選用的是一可見光紅外不共焦鏡頭單元，通過所述可見光通道211和紅外通道212,分別可選擇地獲取所述可見光圖像和所述紅外圖像；當(dāng)所述鏡頭單元10選用的是一可見光紅外共焦鏡頭單元，以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一共焦面，得以獲取所述可見光紅外復(fù)合成像33。
[0063]所述可見光紅外共焦模組適用于結(jié)構(gòu)光模組中對3D重構(gòu)的顏色紋理映射，通過獲取可見光紅外復(fù)合圖像，得以使可見光波段成像部分與紅外波段成像部分相重合，以用于精確獲取3D模型的真實色彩信息。由于在常規(guī)的三維模型處理中，紋理在獲取和映射的過程常會出現(xiàn)紋理顏色、紋理陰影的問題，使重建的三維模型出現(xiàn)較大的失真，通過所述可見光紅外復(fù)合圖像得以精確代表3D模型的真實色彩信息。
[0064]其中，由于所述可見光紅外模組需要同時采集可見光和紅外線，所述可見光紅外模組的濾光片不需要濾掉紅外波段，所述可見光紅外模組得以不加濾光片，即使用空鏡座， 由于所述波段的光線都進(jìn)入到所述感光單元20的感光面，不需要的波段進(jìn)入后會轉(zhuǎn)變成噪聲，影響色彩還原性和成像質(zhì)量，因而，所述可見光紅外模組適于在鏡座上安裝可見光紅外均透過的濾光片。換句話說，所述可見光紅外模組包括一雙通濾光片，所述雙通濾光片以用于過濾其他波段的光線，只透過所述入射光線的可見光波段和紅外波段，而過濾掉不需要的其他波段的光線，有助于對成像質(zhì)量和色彩還原性上的性能提升。
[0065]其中，所述多光譜模組成像系統(tǒng)不需要復(fù)雜地可分離成像器件，也沒有對原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行重大改變，不需要增加額外的體積，得以減少相關(guān)制造成本，形成緊湊型可見光紅外模組。
[0066]—種多光譜模組成像系統(tǒng)的制造方法，其包括步驟:
[0067](A)提供一鏡頭單元10,以用于采集一入射光線；
[0068](B)設(shè)計多種分色通道21于一感光單元20,以用于分別感應(yīng)所述入射光線中的可見光和非可見光；以及
[0069](C)結(jié)合通道分離算法，以用于可分離地對所述入射光線中的可見光和非可見光進(jìn)行成像。
[0070]其中，所述步驟(B)包括步驟:將所述感光單元20中的所述分色通道21設(shè)計為 R，G，B，IR四個通道，其中，所述R，G，B三通道形成一可見光通道211，以用于感應(yīng)可見光波段，所述IR通道形成一紅外通道212,以用于感應(yīng)紅外波段。
[0071]其中，所述步驟(C)包括步驟:通過一可分離成像單元30的可見光紅外通道分離算法將所述分色通道21中所感應(yīng)的光線分別進(jìn)行成像處理，以用于可選擇地獲取可見光成像31、紅外成像32和/或可見光紅外復(fù)合成像33。
[0072]其中，所述步驟(A)包括步驟:所述鏡頭單元10選用的是一可見光紅外共焦鏡頭， 以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一聚焦面。
[0073]其中，所述方法進(jìn)一步包括步驟(D):通過改變所述鏡頭單元10的材料和/或鏡片的面型來同時控制紅外波段和可見光波段的成像像質(zhì)，以用于消除色差，使得兩種可見光波段和紅外波段清晰成像在同一位置。
[0074]—種多光譜模組成像系統(tǒng)的成像方法，其包括步驟:
[0075](a)目標(biāo)物體的一入射光線通過一鏡頭單元10采集；
[0076](b)所述鏡頭單元10采集的入射光線通過一感光單元20的多種分色通道21感應(yīng)，以用于不同波段的光線可分離地進(jìn)入不同的分色通道21 ;以及
[0077](c)通過一可分離成像單元30對各個分色通道21中的不同波段進(jìn)行成像，以用于可選擇地獲取不同光譜成像。
[0078]其中，所述步驟(b)包括步驟:所述入射光線分別進(jìn)入所述分色通道21中的可見光通道211和紅外通道212,以用于所述感光單元20可分離的感應(yīng)所述可見光波段和所述紅外波段。
[0079]其中，所述步驟(c)包括步驟:結(jié)合所述可分離成像單元30的可見光紅外通道分離算法，可分離地獲取所述可見光成像31、紅外成像32和/或可見光紅外復(fù)合成像33。
[0080]其中，所述步驟(a)包括步驟:所述入射光線通過一可見光紅外共焦鏡頭，使得所述可見光波段與紅外波段達(dá)到同一聚焦面。
[0081]上述內(nèi)容為本發(fā)明的具體實施例的例舉，對于其中未詳盡描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解為采取本領(lǐng)域已有的通用設(shè)備及通用方法來予以實施。
[0082]同時本發(fā)明上述實施例僅為說明本發(fā)明技術(shù)方案之用，僅為本發(fā)明技術(shù)方案的列舉，并不用于限制本發(fā)明的技術(shù)方案及其保護(hù)范圍。采用等同技術(shù)手段、等同設(shè)備等對本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所公開的技術(shù)方案的改進(jìn)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是沒有超出本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所公開的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種多光譜模組成像系統(tǒng)，其特征在于，包括:一鏡頭單元，所述鏡頭單元以用于采集一入射光線；一感光單元，所述感光單元具有多種分色通道，以用于分別感應(yīng)所述采集的入射光線 中不同波段的可見光和非可見光光線；以及一可分離成像單元，所述可分離成像單元可分離地對所述感光單元所感應(yīng)的不同波段 光線分別成像，以用于可選擇地提取各個不同光譜形成的圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，其包括一可見光紅外模組，所述可見 光紅外模組中的分色通道包括一可見光通道以及一紅外通道，所述可見光通道以用于感應(yīng) 所述入射光線中的可見光波段的光線，所述紅外通道以用于感應(yīng)所述入射光線中的紅外光 波段的光線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述感光單元的分色通道為R，G，B，IR 四個通道，其中，所述R，G，B三通道形成所述可見光通道，所述IR通道形成所述紅外通道。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述可分離成像單元具有一可見 光紅外通道分離算法，所述通道分離算法以用于對所述感光單元的可見光波段和紅外波段 分離成像，得以可選擇地獲取可見光成像、紅外成像和/或可見光紅外復(fù)合成像。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述鏡頭單元選用的是一可見光紅外 不共焦鏡頭單元，通過所述可見光通道和紅外通道，分別可選擇地獲取所述可見光圖像和 所述紅外圖像。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光成 像適用于日常拍照，所述紅外成像適用于虹膜識別。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述鏡頭單元選用的是一可見光紅外 共焦鏡頭單元，以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一共焦面，得以獲取所述 可見光紅外復(fù)合成像。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多光譜模組成像系統(tǒng)，所述多光譜模組成像系統(tǒng)的可見光紅 外復(fù)合成像適用于結(jié)構(gòu)光模組3D重構(gòu)的顏色紋理映射。9.一種多光譜模組成像系統(tǒng)的制造方法，其特征在于，包括步驟:(A)提供一鏡頭單元，以用于采集一入射光線；(B)設(shè)計多種分色通道于一感光單元，以用于分別感應(yīng)所述入射光線中的可見光和非 可見光；以及(C)結(jié)合一通道分離算法，以用于可分離地對所述入射光線中的可見光和非可見光進(jìn) 行成像。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，所述步驟(B)包括步驟:將所述感光單元中的所 述分色通道設(shè)計為R，G，B，IR四個通道，其中，所述R，G，B三通道形成一可見光通道，以用 于感應(yīng)可見光波段，所述IR通道形成一紅外通道，以用于感應(yīng)紅外波段。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，所述步驟(C)包括步驟:通過一可分離成像單 元的可見光紅外通道分離算法將所述分色通道中所感應(yīng)的光線分別進(jìn)行成像處理，以用于 可選擇地獲取可見光成像、紅外成像和/或可見光紅外復(fù)合成像。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的制造方法，所述步驟(A)包括步驟:所述鏡頭單元 選用的是一可見光紅外共焦鏡頭，以用于將所述可見光波段與所述紅外波段達(dá)到同一聚焦面。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，所述方法進(jìn)一步包括步驟(D):通過改變所述鏡 頭單元的材料和/或鏡片的面型來同時控制紅外波段和可見光波段的成像像質(zhì)，以用于消 除色差，使得兩種可見光波段和紅外波段清晰成像在同一位置。14.一種多光譜模組成像系統(tǒng)的成像方法，其特征在于，包括步驟:(a)目標(biāo)物體的一入射光線通過一鏡頭單元采集；(b)所述鏡頭單元采集的入射光線通過一感光單元的多種分色通道感應(yīng)，以用于不同 波段的光線可分離地進(jìn)入不同的分色通道；以及(c)通過一可分離成像單元對各個分色通道中的不同波段進(jìn)行成像，以用于可選擇地 獲取不同光譜成像。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成像方法，所述步驟(b)包括步驟:所述入射光線分別進(jìn) 入所述分色通道中的可見光通道和紅外通道，以用于所述感光單元可分離的感應(yīng)所述可見 光波段和所述紅外波段。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的成像方法，所述步驟(c)包括步驟:結(jié)合所述可分離成像 單元的可見光紅外通道分離算法，可分離地獲取所述可見光成像、紅外成像和/或可見光 紅外復(fù)合成像。17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的成像方法，所述步驟(a)包括步驟:所述入射光線通 過一可見光紅外共焦鏡頭，使得所述可見光波段與紅外波段達(dá)到同一聚焦面。
【文檔編號】G02B27/00GK105988215SQ201510083615
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月15日
【發(fā)明人】張扣文, 魯丁, 鄭杰, 盧鵬
【申請人】寧波舜宇光電信息有限公司