CN106303166A - 一种图像采集设备 - Google Patents

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张汝民
刘迪军
苏国彬
刘鹏
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China Academy of Telecommunications Technology CATT
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/21—Combinations with auxiliary equipment, e.g. with clocks or memoranda pads

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Abstract

本发明公开了一种图像采集设备，用以在不改变原来图像采集设备的结构，以及不影响原设备本身的传统摄像功能的情况下，实现外接光场相机，从而可以使得原图像采集设备具有光场相机的功能。本发明提供的一种图像采集设备，包括：设备本体和外接光场相机；其中，所述光场相机包括镜头转换装置和设置在镜头转换装置上的微透镜阵列，所述设备本体包括摄像头和与该摄像头相连的图像存储及处理模块，所述光场相机通过镜头转换装置连接所述设备本体的摄像头。

Description

一种图像采集设备
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种图像采集设备。
背景技术
随着科技的进步，带有照相功能的智能移动终端越来越普及，基本取代了卡片机的应用。可是，这种智能移动终端只是实现了普通数码相机的拍照功能，仍需要先对焦后拍照，一次曝光获得照片后不可做任何修改。
此外，光场相机一次拍摄可以获得整个四维光场，可以实现先拍照后聚焦的功能。另外，可以实现多视差图，并且可以获得深度图。然而，光场相机牺牲了一定的空间分辨率来获取角度分辨率，所以其分辨率相比传统的成像方式有所降低，这是光场相机的一个缺陷。
3D打印技术的迅速发展，使得微透镜阵列的制作无须再进行开模等繁琐工序，大大降低了微透镜阵列的制作周期和成本。移动智能终端技术的快速进步，GPU的高速处理，使大数据图像的处理可以实现实时运算。各种智能终端的外接镜头，在将镜头转化为标准镜头后实现了真正意义上的可变焦拍摄。
现有的光场相机可实现一次曝光多视角图像渲染，先拍照后聚焦的效果实现。由于成像系统的精密性以及现在智能移动终端的厚度要求以及摄像传感器尺寸等的影响很难在手机内部实现光场相机。将光场相机嵌入到智能移动终端内部，增加了成本且影响了原来的智能终端本身摄像机传统成像的功能。
综上所述，现有技术中将光场相机嵌入到智能移动终端内部，增加了成本，影响了原来的智能终端本身摄像机传统成像的功能。
发明内容
本发明实施例提供了一种图像采集设备，用以在不改变原来图像采集设备的结构，以及不影响原设备本身的传统摄像功能的情况下，实现外接光场相机，从而可以使得原图像采集设备具有光场相机的功能。
本发明实施例提供的一种图像采集设备，包括：设备本体和外接光场相机；其中，
所述光场相机包括镜头转换装置和设置在镜头转换装置上的微透镜阵列，所述设备本体包括摄像头和与该摄像头相连的图像存储及处理模块，所述光场相机通过镜头转换装置连接所述设备本体的摄像头。
因此，本发明实施例提供的图像采集设备，在不改变原来图像采集设备的结构，以及不影响原设备本身的传统摄像功能的情况下，实现外接光场相机，从而可以使得原图像采集设备具有光场相机的功能。
较佳地，所述设备本体为智能移动设备。
较佳地，所述智能移动设备为手机或平板电脑。
较佳地，所述微透镜阵列为由16个微透镜组成的正方形矩阵。
较佳地，每一微透镜为圆形微透镜。
较佳地，每一圆形微透镜的直径为0.5cm，焦距为1.6mm。
较佳地，所述镜头转换装置为将所述设备本体的摄像头的物理焦距转换为8.4mm的镜头转换装置。
较佳地，所述微透镜阵列距离所述摄像头的主面20mm。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种图像采集设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种图像采集设备的处理流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种微透镜阵列的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种智能移动终端外界光场相机的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种微透镜阵列的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种图像采集设备，用以在不改变原来图像采集设备的结构，以及不影响原设备本身的传统摄像功能的情况下，实现外接光场相机，从而可以使得原图像采集设备具有光场相机的功能。
基于上面对现有的光场相机以及在智能移动终端实现光场相机的缺点分析上，本发明实施例提出，在智能移动终端上外接光场相机，并且不改变原来智能移动终端的机构，以及不影响智能移动终端本身的传统摄像功能。
参见图1，本发明实施例提供的一种图像采集设备，包括：设备本体11和外接光场相机10；其中，
所述光场相机包括镜头转换装置102和设置在镜头转换装置上的微透镜阵列101，所述设备本体包括摄像头202和与该摄像头相连的图像存储及处理模块201，所述光场相机通过镜头转换装置连接所述设备本体的摄像头。
较佳地，所述设备本体为智能移动设备。
较佳地，所述智能移动设备为手机或平板电脑等设备。
参见图2，本发明实施例提供的图像采集设备，通过外接光场相机一次曝光获取光场原图，通过对光场原图进行渲染，可以获得聚焦在不同深度的图像序列，以及多视角图像序列。此外，还可以实现场景中相应物体的深度的计算(即测距功能)。并且，成本低，不影响设备本体的任何功能。
本发明实施例提供的外接微透镜阵列部分，通过一个微透镜阵列和一个标准的镜头转换口，实现了在不改变智能移动终端本身设计的基础上，实现了在一种智能设备上实现光场成像的效果。
本发明实施例提供的一种微透镜阵列，如图3所示，为5*5微透镜阵列，d表示每个微透镜的边长尺寸，每个微透镜为正方形。不过该图只是微透镜阵列的示意图，在发明中，微透镜阵列中包含的微透镜的数量、形状、尺寸不限于此。
对于本发明实施例中所述的镜头转换装置，由于不同型号的智能终端的摄像头参数不同，转换模型也不同，具体根据其参数进行不同的配置转换。
图4表示本发明带有光场相机的智能移动终端的示意图，由图4可知，带有光场相机的智能移动终端主要由智能移动设备(手机，平板电脑等)、标准镜头转换接口(镜头转换装置)以及微透镜阵列组成。并且微透镜阵列及标准镜头转换接口置于终端摄像头外部，由此组成了本发明实施例提供的带有光场相机的智能移动终端。
需要说明的是，由于不同的手机或平板电脑的摄像头采用了不同的镜头焦距，所以需要针对不同的摄像头配置不同的镜头转换装置，将不同的手机镜头转换成相同的物理焦距。而微透镜阵列只有一个规格，它和摄像头转换后的物理焦距相匹配。
例如，手机的摄像头的参数为：传感器1/3.2英寸，810万像素，镜头等效焦距29mm，转换系数6.9，物理焦距4.2mm。在使用镜头转换装置后，手机摄像头的物理焦距发生了改变，变成了8.4mm，等效焦距变成了60mm。可以将微透镜阵列设计成和8.4mm的镜头相匹配。
相应地，微透镜的参数：为了保证水平方向和垂直方向都拥有双目时差，微透镜阵列采用4*4个子透镜。以正方形矩阵的形式排列，如图5所示。每一微透镜采用圆形透镜设计，直径D为0.5cm，焦距f为1.6mm。所组成的正方形矩阵的对角线长度D’为3cm。微透镜阵列在镜头转换装置上的具体的架设位置，距离安装镜头转换装置后的手机摄像头主面的距离为20mm。
此时，场景在手机摄像头传感器上将成16个子像，彼此分别具有水平或者垂直视差。从视差中，通过深度估计算法，可以粗略估算出场景中物体的距离。
综上所述，本发明实施例提供的一种图像采集设备，包括：设备本体和外接光场相机；其中，所述光场相机包括镜头转换装置和设置在镜头转换装置上的微透镜阵列，所述设备本体包括摄像头和与该摄像头相连的图像存储及处理模块，所述光场相机通过镜头转换装置连接所述设备本体的摄像头。因此，本发明实施例提供的图像采集设备，在不改变原来图像采集设备的结构，以及不影响原设备本身的传统摄像功能的情况下，实现外接光场相机，从而可以使得原图像采集设备具有光场相机的功能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种图像采集设备，其特征在于，包括：设备本体和外接光场相机；其中，
所述光场相机包括镜头转换装置和设置在镜头转换装置上的微透镜阵列，所述设备本体包括摄像头和与该摄像头相连的图像存储及处理模块，所述光场相机通过镜头转换装置连接所述设备本体的摄像头。
2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述设备本体为智能移动设备。
3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其特征在于，所述智能移动设备为手机或平板电脑。
4.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述微透镜阵列为由16个微透镜组成的正方形矩阵。
5.根据权利要求4所述的图像采集设备，其特征在于，每一微透镜为圆形微透镜。
6.根据权利要求5所述的图像采集设备，其特征在于，每一圆形微透镜的直径为0.5cm，焦距为1.6mm。
7.根据权利要求6所述的图像采集设备，其特征在于，所述镜头转换装置为将所述设备本体的摄像头的物理焦距转换为8.4mm的镜头转换装置。
8.根据权利要求7所述的图像采集设备，其特征在于，所述微透镜阵列距离所述摄像头的主面20mm。
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