CN103237162A - 光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法 - Google Patents

光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法 Download PDF

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杨铀
刘琼
喻莉
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Abstract

本发明涉及一种光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法。光学数据采集装置由光学透镜阵列、光学成像部件构成，入射光线通过光学透镜阵列分别在光学成像部件上成像，本发明方法利用光学数据采集装置来采集所述光线空间数据；存储所述光线空间数据和光学数据采集装置的小透镜的参数数据，产生数据文件，根据用户输入参数，将光线空间数据转换为与输入参数相符的图像数据，通过显示机构向用户显示图像数据。本发明通过光学透镜阵列的方式，在透镜阵列中的每个小透镜上设置不同焦距，实现在一次成像过程中形成具有多个焦距的图像阵列。当用户需要看清所需焦距上的图像时，可从图像阵列中截取与该焦距相匹配的图像，反馈给用户进行观看。

Description

光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法
技术领域
本发明涉及一种光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法。
背景技术
当前光学成像设备由于受到透镜的光学物理限制，只能具有一个焦平面，即只有位于透镜焦点附近的图像，其成像结果才能是清晰的，否则都是模糊的。这种光学物理限制使得光学成像设备在安防、监控等重要应用场景中出现看得见、看不清的情况，给使用者带来不便。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有的传统光学成像设备受到光学屋里限制所出现的看得见、看不清的情况，而提供一种光学数据采集装置及产生输出与场景对应图像数据的方法。本发明的方法通过设计光学透镜阵列的方式，在透镜阵列中的每个小透镜上设置不同的焦距，从而实现在一次成像过程中形成具有多个焦距的图像阵列。当用户需要看清所需焦距上的图像时，可从图像阵列中截取与该焦距相匹配的图像，反馈给用户进行观看。
本发明的技术方案为：
光学数据采集装置，由光学透镜阵列、光学成像部件构成，入射光线通过光学透镜阵列分别在光学成像部件上成像，其特征在于：所述的光学透镜阵列由光学透镜组和隔离遮光板构成，光学透镜组的外延圆直径与隔离遮光板外延圆的直径相同，隔离遮光板中的N个正方形的几何中心与对应光学透镜组中的N个小透镜几何中心是互相重合的，隔离遮光板中的每个正方形四个顶点与对应光学透镜组中的一个小透镜圆的边线相交，当隔离遮光板中的每个正方形与对应光学透镜组中的一个小透镜圆构建互相重叠时，形成光学透镜阵列，N为不等于零的自然数。
所述光学透镜组中各小透镜的焦距和焦点不同。
基于上述的光学数据采集装置产生和输出与场景对应图像数据的方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)光学透镜阵列中光学透镜组中的每一个小透镜都具有自己的焦距参数focus，并将每一个小透镜进行编号ID，每个小透镜的参数为（focus, ID），光学数据采集装置采集来自场景光线信息的光线空间数据；并存储N个小透镜完整的光线空间数据子集和光学数据采集装置各小透镜的参数（focus, ID）数据，产生数据文件，该数据文件包括N个小透镜完整的光线空间数据子集和光学数据采集装置各小透镜的参数为（focus, ID）数据，将N个小透镜完整的光线空间数据子集与对应的光学数据采集装置各小透镜的参数为（focus, ID）数据之间建立索引关系，使之一一对应，N为不等于零的自然数；
(2)根据用户输入参数，将N个小透镜完整的光线空间数据子集转换为与用户输入参数相符的图像数据，通过显示机构向用户显示所述的图像数据。
其中产生所述的数据文件还包括以现有图像格式排列的光线空间数据。
其中产生的数据文件还包括以交织、串联、水印标记、编码、多元化和/或网格化的光线空间数据。
其中产生的数据文件还包括产生所述数据文件的数据头，其中所述数据头包括所述的光学数据采集装置各小透镜的参数（focus, ID）数据。
其中用户输入参数包括焦距和/或焦点参数。
其中显示机构包括平面图像显示机构和立体图像显示机构。
其中所述的图像数据包含用于在显示机构进行显示的数据和以显示为目的的必须的参数。
其中所述的光线空间数据的转换涉及两个部分：（i）在光线空间数据中查找N个小透镜特定的光线空间数据子集，和（ii）根据显示机构对显示数据的要求进行处理。
本发明主要用于利用光学电子成像设备，在一次图像采集的过程中获取整个场景的所有光线空间信息，从而形成多个焦距的图像。当用户需要观看清某个焦平面上的场景时，则从光线空间信息中截取所需的清晰图像，反馈给用户进行观看。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
图2为光学透镜阵列构造图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明所包括的流程框图如图1所示，具体步骤如下：
（1）光学数据采集装置采集代表来自所述场景的光线信息的光线空间数据，其中利用光学数据采集装置来采集所述光线空间数据；
其中光学数据采集装置的构造如图1中的“光学数据采集装置”所示，该装置由光学透镜阵列和光学成像部件构成，光学成像部件为现有结构；其中光学透镜阵列的构造如图2所示，由光学透镜组和隔离遮光板构成，光学透镜组的外延圆直径与隔离遮光板外延圆的直径相同，隔离遮光板中的各个正方形的几何中心与对应光学透镜组中的各个小透镜几何中心是互相重合的。隔离遮光板中的各个正方形四个顶点与对应光学透镜组中的各个小透镜圆的边线相交。当这两个构建互相重叠时，形成如图2左侧所示的情形。
光学透镜组中的每一个小透镜都具有自己的焦距参数focus，为了后续处理方便，将每一个小透镜进行编号ID，因此每个小透镜的参数为（focus, ID）。
场景中的光线经过光学透镜组和隔离遮光板，将会在形成光学成像部件上形成对应的图像；这里每个图像都反应出对应透镜所应有的焦距focus。对应的，用与光学透镜组中小透镜相同的ID对每个小图像进行编号，所以每个小图像也具有和对应的小透镜相同的参数（focus,ID）。
（2）存储所述光线空间数据和光学数据采集装置各小透镜的参数（focus, ID）数据，产生数据文件，该文件包括（i）所述光线空间数据，和（ii）所述各小透镜的参数（focus, ID）数据；
将光线空间数据与对应的各小透镜的参数（focus, ID）数据之间建立索引关系，使之一一对应。
（3）输出所述数据文件
将数据文件分为文件头信息部分和数据区部分，其中文件头信息部分含有以下部分：
（3.1）标准数据文件应具有的头信息，如头信息区域大小、数据区域大小、色彩空间、数据区内容排列方式、是否存在压缩、压缩方式等；
（3.2）按照但不限于以ID的变化顺序将配置数据进行存储；
（3.3）每个小透镜的参数（focus, ID）与数据区对应光线空间数据区之间的索引。
此外，数据文件的数据区包含以下部分：
（3.4）按照但不限于以交织、串联、水印标记、编码、多元化和/或网格化所述光线空间数据
（4）根据用户输入参数，将光线空间数据转换为与所述参数相符的图像数据，通过显示机构向用户显示所述的图像数据。
用户输入参数为焦距focus信息。根据此焦距focus信息，在数据文件头信息中查找与之相匹配的焦距focus。如果没有与之相匹配的，则选择与之最近的focus为匹配项。
根据所得到的焦距focus信息，可以得到与该焦距focus相对应的ID，以及与（focus，ID）相对应的索引。
利用所得到的索引，可以在光线空间数据区中找到所需图像的起始位置和终止位置。利用这些信息将图像从光线空间数据区中取出来。
由于所得到的图像相对于显示而言分辨率会出现不匹配的情况，因此可采用但不限于图像的上采样、图像下采样方法，将图像进行放大或缩小，以适应显示机构的处理。
将处理后的图像放入显示机构，按照与该显示机构相对应的标准处理方式进行显示。

Claims (10)

1.光学数据采集装置，由光学透镜阵列、光学成像部件构成，入射光线通过光学透镜阵列分别在光学成像部件上成像，其特征在于：所述的光学透镜阵列由光学透镜组和隔离遮光板构成，光学透镜组的外延圆直径与隔离遮光板外延圆的直径相同，隔离遮光板中的N个正方形的几何中心与对应光学透镜组中的N个小透镜几何中心是互相重合的，隔离遮光板中的每个正方形四个顶点与对应光学透镜组中的一个小透镜圆的边线相交，当隔离遮光板中的每个正方形与对应光学透镜组中的一个小透镜圆构建互相重叠时，形成光学透镜阵列，N为不等于零的自然数。
2.根据权利要求1所述的光学数据采集装置，其特征在于：所述光学透镜组中的各小透镜的焦距和焦点不同。
3.基于权利要求1或2所述的光学数据采集装置产生和输出与场景对应图像数据的方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)光学透镜阵列中光学透镜组中的每一个小透镜都具有自己的焦距参数focus，并将每一个小透镜进行编号ID，每个小透镜的参数为（focus, ID），光学数据采集装置采集来自场景光线信息的光线空间数据；并存储N个小透镜完整的光线空间数据子集和光学数据采集装置各小透镜的参数（focus, ID）数据，产生数据文件，该数据文件包括N个小透镜完整的光线空间数据子集和光学数据采集装置各小透镜的参数为（focus, ID）数据，将N个小透镜完整的光线空间数据子集与对应的光学数据采集装置各小透镜的参数为（focus, ID）数据之间建立索引关系，使之一一对应，N为不等于零的自然数；
(2)根据用户输入参数，将N个小透镜完整的光线空间数据子集转换为与用户输入参数相符的图像数据，通过显示机构向用户显示所述的图像数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中产生所述的数据文件还包括以现有图像格式排列的光线空间数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中产生的数据文件还包括以交织、串联、水印标记、编码、多元化和/或网格化的光线空间数据。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中产生的数据文件还包括产生所述数据文件的数据头，其中所述数据头包括所述的光学数据采集装置各小透镜的参数（focus, ID）数据。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中用户输入参数包括焦距和/或焦点参数。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中显示机构包括平面图像显示机构和立体图像显示机构。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中所述的图像数据包含用于在显示机构进行显示的数据和以显示为目的的必须的参数。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：其中所述的光线空间数据的转换涉及两个部分：（i）在光线空间数据中查找N个小透镜特定的光线空间数据子集，和（ii）根据显示机构对显示数据的要求进行处理。
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