CN104756478A - 分辨率和焦点增强 - Google Patents

Abstract

一个示例性系统包括至少一个被配置以基于检测到的输入提供输出的检测器。多个输入控制单元控制由所述检测器检测到的输入。处理器被配置以基于所述检测器的状态、所述输入控制单元的状态以及与所述输出相关联的被选择的距离来确定至少一个点扩散函数。所述控制器被配置以基于所述输出和所述至少一个点扩散函数生成数据。所述生成的数据具有至少一个方面。

Description

分辨率和焦点增强

技术领域

本公开一般地涉及处理检测器输出。更详细地，本公开涉及用于修改检测器输出的分辨率或焦点的设备和方法。

背景技术

已知多种用于检测被选择的输入的设备。例如，多种摄像机和其他成像设备被用于图像采集。多年来，传统摄像机以在胶卷上捕捉图像为基础。近年来，设备——例如摄像机——已经包括数字成像部件。许多当代数字图像或视频设备被配置用于获取和压缩大量的原始图像或视频数据。

与许多数字系统相关联的一个缺点是他们需要显著的计算能力。另一潜在的缺点是可能需要多种昂贵的传感器。提高检测设备——例如摄像机——的分辨率的努力通常包括增加更多的部件以获取图像更多的像素。通常，不希望由于引进额外的部件而提高设备的成本或复杂度。此外，许多情景可包括阻止了期望的检测或图像采集能力的物理和实际的限制因素。

发明内容

示例性系统包括至少一个被配置以基于检测到的输入而提供输出的检测器。多个输入控制单元控制由所述检测器检测到的输入。处理器被配置以基于检测器的状态、输入控制单元的状态以及与输出相关联的被选择的距离来确定至少一个点扩散函数。所述控制器被配置以基于所述输出和所述至少一个点扩散函数来生成数据，所述生成的数据具有至少一个方面。

示例性检测器输出增强方法包括确定至少一个检测器的输出。所述输出取决于多个输入控制单元的状态，所述多个输入控制单元被配置以控制由所述检测器检测到的输入。基于所述检测器的状态、所述输入控制单元的状态以及与所述输出相关联的被选择的距离来确定至少一个点扩散函数。基于所述输出和所述至少一个点扩散函数来生成数据，所述被生成数据具有至少一个方面。

通过对示例性实施例的下列详细描述，多种实施例和其特性对于本领域技术人员是显而易见的。伴有详细描述的附图可简单描述如下：

附图说明

图1示意性地示出了示例检测系统。

图2示意性地示出了另一示例检测系统。

图3示意性地示出了被用于处理检测器输出的示例信息。

具体实施方式

图1示意性地示出了检测系统20的示例。至少一个检测器22被配置以检测在24示意性地示出的一些输入。示例输入可包括多种类型的辐射、光、声音或其他可检测现象。处理器26被配置以确定至少一个点扩散函数以及使用该点扩散函数来基于检测器22的输出28和该点扩散函数来生成数据。生成的数据具有至少一个被选择的方面，例如所述数据的分辨率或焦点。处理器26利用输出28、所述至少一个点扩散函数以及关于检测器22的状态和多个输入控制单元30的状态的信息，所述输入控制单元30控制输入24，所述输入24可被检测器22所检测。

在一个示例中，处理器26被配置以实现所述数据的被选择的分辨率。在另一示例中，处理器26被配置以实现所述数据的被选择的焦点。在另一示例中，处理器26被配置以实现所述生成的数据的被选择的分辨率和焦点。在下列描述中，所述生成的数据包括图像，并且所述处理器26能够实现所述图像的预期分辨率、所述图像的预期焦点或所述图像的预期分辨率和预期焦点两者。

图2示意性地示出了一个具体示例检测系统20，其被配置为无透镜成像设备或摄像机。在该示例中，检测器22包括光子检测器(photon detector)或其他能够检测光的检测器。在该示例中，输入控制单元30包括快门阵列中多个快门单元。在一个示例中，快门单元30为了允许光入射至检测器22上而被打开或关闭。在另一示例中，快门单元30包括个体反射镜单元(mirror element)的微反射镜阵列(micro mirror array)，所述反射镜单元可被选择性控制以在检测器22的视角内选择性地反射光。

在图2的示例中，检测器输出提供用于生成对象32的图像的信息。为了——如在36所示意性示出的——生成和处理图像，处理器26使用已知的压缩测量技术以及来自检测器22的输出——如在34所示意性地示出的。一个示例包括使用已知的压缩测量和图像生成技术。

处理器26被配置以生成具有至少一个被选择的方面的图像。在示出的示例中，处理器26被配置以实现所述图像的期望的或者被选择的分辨率。处理器26能够增强所述图像的分辨率，使其超过由快门阵列30的物理限制所提供的分辨率。如在38示意性示出的，为了增强所述图像的分辨率，处理器26使用至少一个与快门单元30中的至少一个相关联的点扩散函数。

存在已知的用于确定点扩散函数的技术。例如，检测器输出、检测器尺寸、检测器22与快门单元30之间的距离、到对象32的距离以及快门单元的维度或尺寸提供了足够的信息来确定点扩散函数。在该示例中，可为在特定瞬间用于采集图像信息所利用的每个快门单元确定点扩散函数。

图3为图像信息52和点扩散函数54的图形展示50。从图3可知，点扩散函数54具有沿范围或区域56的常量值。在一个示例中，为了增强所述图像的分辨率，控制器26使用关于范围56的信息，在范围56中点扩散函数具有常量值。

为了讨论，使I(x,y)为图像52，j为输入控制(即，快门)单元30的索引，以及g_j(x,y)为与每个快门单元30相关联的点扩散函数。在示例中存在多个检测器，i可为对每个检测器的索引，并且y_n为由所述检测器所做出的测量。在这样的情况下，由所述多个检测器所做出的测量可由下述等式描述。

y_n＝Σa_nj∫g_j(x,y)I(x,dxdy),   (1)

其可被改写为：

y_n＝∫G_n(x,y)I(x,y)dxdy   (2)

其中G_n(x,y)＝Σ_j a_nj g_j(x,y)，其被称为与全部快门单元30相关联的集合的点扩散函数，所述快门单元在检测器测量期间是打开或活动的。

在该示例中，处理器根据下述等式重构更精细分辨率的图像

I(x,y)＝argmin{∫|W(I(x,y))|dxdy|∫G_n(x,y)I(x,y)dxdy＝y_n,n＝1,2…}   (3)

其中W为稀疏运算符(sparsifying operator)。以这种方式重构图像允许实现所述图像的被选择的分辨率。任何期望的分辨率可通过在等式(3)中量化x，y以及用和(summation)代替积分(integration)来获得。

使用这种技术所可能的最大分辨率基于范围56，在其中所述集合的点扩散函数G_n(x,y)具有常量值。范围56确定所述图像的最小分辨率像素尺寸。选择更精细的分辨率(即，像素尺寸小于范围56)不提供任何附加的信息，因为所述集合的点扩散函数在范围56内具有常量值。

期望利用范围56来提高分辨率，因为在该区域中点扩散函数具有常量值。如果所述点扩散函数在给定范围上不具有常量值，则所述图像信息可基于来自该范围检测器的信息而被模糊。

在示例中，其中处理器26还能够调整所述图像的焦点，处理器26利用点扩散函数来实现将所述图像聚焦——例如——在所述图像中的被选择的对象上。给定有关特定对象与所述传感器之间的距离的信息，处理器26能够基于至该对象的距离确定点扩散函数。利用该用来重构图像的点扩散函数来将所述图像聚焦在与所述点扩散函数相关联的对象上。

在示出的示例中，检测系统20包括压缩测量摄像机，其用来测量视觉信息是否用于静态图像或移动视频(例如，图像序列)。检测器22的输出28可以多种方式存储在被选择的位置中，所述位置可远离检测器22。测量到的视觉信息可随后被处理器26使用以重构图像(或视频)，所述处理器26的位置可远离检测器22或者被并入同一设备。处理器26使用依赖于压缩测量摄像机的几何结构或状态的适当和将重构的(或生成的)图像的期望的焦点的点扩散函数。该方法允许实现所述图像(或视频)的被选择的分辨率、所述图像(或视频)的被选择的焦点，或者所述图像(或视频)的被选择的分辨率和焦点两者。

先前的描述是示例性的而非对本质的限制。对所述被公开的示例的变形或修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，其不一定会背离被公开的实施例的本质。法律保护范围仅可通过研读下述权利要求来确定。

Claims (10)

1.一种系统，包括：

至少一个检测器，其被配置以基于检测到的输入提供输出；

多个输入控制单元，其被配置以控制由所述检测器检测到的输入；以及

处理器，其被配置以

基于所述检测器的状态、所述输入控制单元的状态以及与所述输出相关联的被选择的距离，确定至少一个点扩散函数，以及

基于所述输出和所述至少一个点扩散函数生成数据，所述生成的数据具有至少一个方面。

2.如权利要求1所述的系统，其中

所述至少一个方面包括被选择的分辨率；以及

所述分辨率基于多个点扩散函数，所述点扩散函数中的每一个均与所述输入控制单元中的至少一个相关联。

3.如权利要求1所述的系统，其中

所述至少一个方面包括被选择的焦点。

4.如权利要求1所述的系统，其中

所述检测器被配置以检测从至少一个对象反射的光；

所述多个输入控制单元包括被配置以选择性地允许所述检测器检测光的多个快门单元；以及

所述生成的数据包括图像。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置以

从多个点扩散函数确定集合的点扩散函数，所述多个点扩散函数中的每一个均与所述快门单元中的至少一个相关联；以及

基于所述集合的点扩散函数生成具有增强的分辨率的图像。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述处理器被配置以

确定具有常量值的所述集合的点扩散函数的一部分；以及

基于具有所述常量值的所述部分生成具有所述增强的分辨率的图像。

7.如权利要求4所述的系统，其中所述处理器被配置以

基于所述检测器与所述图像中至少一个对象之间的距离确定所述至少一个点扩散函数；以及

使用所述至少一个点扩散函数以实现所述图像的被选择的焦点。

8.一种增强检测器输出的方法，包括步骤：

确定至少一个检测器的输出，所述输出依赖于多个输入控制单元的状态，所述多个输入控制单元被配置以控制由所述检测器检测的输入；

基于所述检测器的状态、所述输入控制单元的状态以及与所述输出相关联的被选择的距离来确定至少一个点扩散函数，以及

基于所述输出和所述至少一个点扩散函数生成数据，所述生成的数据具有至少一个方面。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述至少一个方面包括被选择的分辨率；以及

所述方法包括基于多个点扩散函数生成具有所述被选择的分辨率的数据，所述点扩散函数中的每一个均与所述输入控制单元中的至少一个相关联。

10.如权利要求8所述的方法，其中

所述检测器被配置以检测从至少一个对象反射的光；

所述多个输入控制单元包括被配置以选择性地允许所述检测器检测光的多个快门单元；以及

所述生成的数据包括图像。