CN106572339A - 一种图像采集器和图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种图像采集器和图像采集系统，其中图像采集器包括多个采集单元，每个采集单元包括至少一个第一图像采集单元和至少一个第二图像采集单元，第一图像采集单元用于接收第一光能以获得目标的第一图像像素值；第二图像采集单元用于接收第二光能以获得目标的第二图像像素值。本发明图像采集器能够同时获取目标的两种不同图像像素值。

Description

一种图像采集器和图像采集系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像采集器和图像采集系统。

背景技术

当前图像处理具有广泛的应用，越来越多的技术以获取高质量及高保真的图像为目标，当前较为流行的技术是获取拍摄目标的多种图像，将多种图像进行合成处理以获得高质量的图像。现有技术的图像采集器只能对一种光能的光线进行感测以获得某一种图像。

当需要获取多种图像时，只能在拍摄设备上设置多个图像采集器，导致拍摄设备体积较大，耗能较高。

发明内容

本发明提供一种图像采集器和图像采集系统，以实现在一个图像采集器中能够同时获取目标的两种不同图像像素值。

为实现上述目的，本发明提供一种图像采集器，其包括多个采集单元，每个采集单元包括至少一个第一图像采集单元和至少一个第二图像采集单元，第一图像采集单元用于接收第一光能以获得目标的第一图像像素值；第二图像采集单元用于接收第二光能以获得目标的第二图像像素值。

其中，图像采集器进一步包括处理单元，用于对第一图像像素值进行处理得到第一图像，且对第二图像像素值进行处理得到第二图像；第一图像与第二图像具有相同分辨率。

其中，第一光能为可见光的能量，第二光能为红外光的能量。

其中，图像采集器包括层叠设置的感光元件和滤光片，感光元件和滤光片划分为多个采集单元，采集单元进一步划分为第一图像采集单元和第二图像采集单元；第一图像采集单元的滤光片允许可见光通过，使感光元件接收可见光的能量；第二图像采集单元的滤光片允许红外光通过，使感光元件接收红外光的能量。

其中，多个采集单元阵列排布，每两相邻第一图像采集单元之间设置有第二图像采集单元。

为实现上述目的，本发明还提供一种图像采集系统，其包括：第一图像采集器，用于获取目标的黑白图像和红外图像；第二图像采集器，用于获取目标的第一彩色图像；处理器，将黑白图像和第一彩色图像合成为第二彩色图像，对红外图像进行处理得到深度图像。

其中，图像采集系统进一步包括红外投影器，用于对目标投射红外光，使得第一图像采集器能够获取目标的红外图案。

其中，第一图像采集器包括多个采集单元，每个采集单元包括至少一个黑白图像采集单元和至少一个红外图像采集单元，黑白图像采集单元用于接收可见光的能量以获得目标的黑白图像像素值；红外图像采集单元用于接收红外光的能量以获得目标的红外图像像素值。

其中，第一图像采集器进一步包括处理单元，用于对黑白图像像素值进行处理得到黑白图像，且对红外图像像素值进行处理得到红外图像；黑白图像与红外图像具有相同分辨率。

其中，处理器进一步用于对黑白图像像素值进行处理得到黑白图像，且对红外图像像素值进行处理得到红外图像；黑白图像与红外图像具有相同分辨率。

本发明图像采集器包括多个采集单元，每个采集单元包括至少一个第一图像采集单元和至少一个第二图像采集单元，第一图像采集单元用于接收第一光能以获得目标的第一图像像素值；第二图像采集单元用于接收第二光能以获得目标的第二图像像素值。本发明的图像采集器能够同时感测两种光能，以获得两种不同的图像像素值。

附图说明

图1是本发明图像采集器第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明图像采集器第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明图像采集系统一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明所提供的图像采集器和图像采集系统作进一步的描述。

参阅图1，图1是本发明图像采集器第一实施方式的结构示意图。本实施方式图像采集器100包括多个采集单元11，多个采集单元11阵列排布，对应于所采集图像中多个阵列排布的多个像素。

而每个采集单元11包括至少一个第一图像采集单元111和至少一个第二图像采集单元112，其中第一图像采集单元111用于接收第一光能以获得目标的第一图像像素值，第二图像采集单元112用于接收第二光能以获得目标的第二图像像素值。分别对第一图像像素值和第二图像像素值进行处理即能够得到第一图像和第二图像。

在图1中，每个采集单元11包括两个第一图像采集单元111和两个第二图像采集单元112，且第一图像采集单元111和第二图像采集单元112间隔设置，每两相邻的第一图像采集单元111之间设置有第二图像采集单元112。其他实施方式中，第一图像采集单元111与第二图像采集单元112的数量比例可以不是1:1，且两者的设置方式也可根据情况具体设置。例如，当需要高质量的第一图像时，可将第一图像采集单元111与第二图像采集单元112的数量比例设置为3:1。

具体到应用中，本实施方式的图像采集器100可用于获得目标的黑白图像像素值和红外图像像素值。即第一光能为可见光的能量，第二光能为红外光的能量。第一图像采集单元111接收可见光，并将可见光的光能转化为黑白图像像素值。第二图像采集单元112接收红外光，并将红外光的光能转化为红外图像像素值。

从构成图像采集器100的具体元件来看，图像采集器100包括层叠设置的感光元件(CCD或CMOS)和滤光片，感光元件及滤光片被划分为多个采集单元111，即采集单元111并不是一个单独的元件，而是对应于图像中的像素而被划分的区域。每一采集单元111可再进一步划分为第一图像采集单元111和第二图像采集单元112。

图像采集器100中，光线经过滤光片过滤后由感光元件所感应。第一图像采集单元111的滤光片允许可见光通过，使感光元件接收可见光的能量，从而采集到黑白图像像素值；第二图像采集单元112的滤光片允许红外光通过，使感光元件接收红外光的能量，从而采集到红外图像像素值。

感光元件上实现不同图像像素值的采集是由与之对应的滤光片来控制的。本实施方式中第一图像采集单元111所对应的滤光片区域为透明的，允许可见光通过，被感光元件接收；而第二图像采集单元112所对应的滤光片区域仅允许红外光通过，被感光元件接收。

通过对滤光片的设置，图像采集器100实现了同步获取黑白图像像素值和红外图像像素值。

本实施方式中的图像采集器100能够实现对第一图像像素值和第二图像像素值的采集。若想进一步获得第一图像和第二图像，还需对像素值进行处理。

请参阅图2，图2是本发明图像采集器第二实施方式的结构示意图。本实施方式图像采集器200包括多个采集单元21和处理单元22。

每个采集单元21包括至少一个第一图像采集单元211和至少一个第二图像采集单元212，具体在图2中，采集单元21包括两个第一图像采集单元211和两个第二图像采集单元212，与图1中不同在于，两个第一图像采集单元211并列设置于第一行，两个第二图像采集单元212并列设置于第二行。

图像采集器200中的采集单元21与图像采集器100中的采集单元11基本类似，相同部分不再赘述。

本实施方式中，处理单元22能够对第一图像像素值进行处理得到第一图像，且对第二图像像素值进行处理得到第二图像。

具体来说，采集单元21中所有第一图像采集单元211采集到的第一图像像素值能够构成第一图像，但第二图像采集单元212处无法接受第一光能，对应的第一图像像素值为0，对于该位置，采用插值算法模拟出第一图像像素值，从而获得对应于采集单元21分辨率的完整的第一图像。同样的方法，对第一图像采集单元211位置的第二图像像素值进行模拟，从而获得对应于采集单元21分辨率的第二图像。由此获得具有同样分辨率的第一图像和第二图像。

同样具体到应用中，本实施方式图像采集器200可用于获得目标的黑白图像和红外图像。对于黑白图像和红外图像两种图像，无需再使用两个图像采集器分别采集，采用本发明能够实现一个图像采集器同时采集同一分辨率的两种图像。

将图像采集器应用到图像采集系统中，实现高质量图片的获取。具体请参阅图3，图3是本发明图像采集系统一实施方式的结构示意图，本实施方式图像采集系统300包括第一图像采集器31、第二图像采集器32和处理器33。

其中，第一图像采集器31用于获取目标的黑白图像和红外图像。第二图像采集器32用于获取目标的第一彩色图像。处理器33将黑白图像和第一彩色图像合成为第二彩色图像，并对红外图像进行处理得到深度图像。

由于黑白图像是接收了没有经过滤光的可见光而获得的，因此其感光度较强，细节部分较为清晰。将黑白图像和第一彩色图像合成，特别是在暗光环境下，黑白图像能够补偿第一彩色图像的感光度及清晰度不足的问题，从而获得高质量的第二彩色图像。此外，当第一图像采集器31和第二图像采集器32的透镜焦距不同时，分别获得近焦距下的黑白图像和远焦距下的第一彩色图像，使用黑白图像的信息补偿第一彩色图像，最终也能获得高质量的第二彩色图像。

进一步的，本实施方式中将第一图像采集器31和第二图像采集器32设置相同的尺寸和分辨率。在黑白图像和第一彩色图像进行合成时，则只需对两个图像采集器由于位置差异引起的视差问题进行图像配准。

对于通过红外图像获得深度图像，本实施方式的图像采集系统300中还可进一步包括红外投影模组34，用于对目标投射红外光，使得第一图像采集器31能够获取目标的红外图案。

具体来说，红外投影模组34向目标投射经编码的红外结构光图案，比如带有相位的光栅图案、具有一定规律排列的图案等，在本实施方式中选择是无序排列的散斑颗粒图案。红外投影模组34一般由光源、准直镜以及衍射光学元件组成，光源可以是面发射激光或垂直腔面激光，衍射光学元件用于将光源分成多束无规则排列的光源。

第一图像采集器31获得红外图像，也为散斑图像。处理器33对红外图像进行处理得到深度图像，具体是基于结构光三角测距法，即在已知距离的平面处得到一散斑颗粒图像作为参考散斑图，利用数字图像相关算法计算出第一图像采集器31获取的红外图像相对于参考散斑图中各个像素的偏离值，根据偏离值计算出每个像素对应的深度值，从而得到深度图像。

第一图像采集器31相当于上述图像采集器100和图像采集器200，包括多个采集单元，每个采集单元包括至少一个黑白图像采集单元和至少一个红外图像采集单元，黑白图像采集单元用于接收可见光的能量以获得目标的黑白图像像素值；红外图像采集单元用于接收红外光的能量以获得目标的红外图像像素值。

若第一图像采集器不包括处理单元，则图像采集系统300中的处理器33可用于对黑白图像像素值进行处理得到黑白图像，且对红外图像像素值进行处理得到红外图像；黑白图像与红外图像具有相同分辨率。

第一图像采集器31也可包括处理单元，由其自身的处理单元对黑白图像像素值进行处理得到黑白图像，且对红外图像像素值进行处理得到红外图像；黑白图像与红外图像具有相同分辨率。

本实施方式的图像采集系统300可以是单独的设备，也可以作为零件集成到其他的智能设备中，因而处理器32可以是图像采集系统300本身的处理器，也可以是智能设备中可以实现本发明中相应功能的通用处理器。

本发明图像采集系统中的第一图像采集器能够同时采集深度图像和黑白图像，对第二图像采集器所采集的彩色图像进行补偿，从而获得高质量的彩色图像，且实现了彩色、黑白和深度图像采集的高集成度。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种图像采集器，其特征在于，所述图像采集器包括多个采集单元，每个所述采集单元包括至少一个第一图像采集单元和至少一个第二图像采集单元，

所述第一图像采集单元用于接收第一光能以获得目标的第一图像像素值；

所述第二图像采集单元用于接收第二光能以获得所述目标的第二图像像素值。

2.根据权利要求1所述的图像采集器，其特征在于，所述图像采集器进一步包括处理单元，用于对所述第一图像像素值进行处理得到第一图像，且对所述第二图像像素值进行处理得到第二图像；所述第一图像与所述第二图像具有相同分辨率。

3.根据权利要求1所述的图像采集器，其特征在于，所述第一光能为可见光的能量，所述第二光能为红外光的能量。

4.根据权利要求3所述的图像采集器，其特征在于，所述图像采集器包括层叠设置的感光元件和滤光片，所述感光元件和滤光片划分为所述多个采集单元，所述采集单元进一步划分为所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元；

所述第一图像采集单元的滤光片允许可见光通过，使感光元件接收可见光的能量；

所述第二图像采集单元的滤光片允许红外光通过，使感光元件接收红外光的能量。

5.根据权利要求1所述的图像采集器，其特征在于，所述多个采集单元阵列排布，每两相邻所述第一图像采集单元之间设置有所述第二图像采集单元。

6.一种图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括：

第一图像采集器，用于获取目标的黑白图像和红外图像；

第二图像采集器，用于获取所述目标的第一彩色图像；

处理器，将所述黑白图像和所述第一彩色图像合成为第二彩色图像，对红外图像进行处理得到深度图像。

7.根据权利要求6所述的图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统进一步包括红外投影器，用于对所述目标投射红外光，使得所述第一图像采集器能够获取所述目标的红外图案。

8.根据权利要求6所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一图像采集器包括多个采集单元，每个所述采集单元包括至少一个黑白图像采集单元和至少一个红外图像采集单元，

所述黑白图像采集单元用于接收可见光的能量以获得所述目标的黑白图像像素值；

所述红外图像采集单元用于接收红外光的能量以获得所述目标的红外图像像素值。

9.根据权利要求8所述的图像采集系统，其特征在于，所述第一图像采集器进一步包括处理单元，用于对所述黑白图像像素值进行处理得到所述黑白图像，且对所述红外图像像素值进行处理得到所述红外图像；所述黑白图像与所述红外图像具有相同分辨率。

10.根据权利要求8所述的图像采集系统，其特征在于，所述处理器进一步用于对所述黑白图像像素值进行处理得到所述黑白图像，且对所述红外图像像素值进行处理得到所述红外图像；所述黑白图像与所述红外图像具有相同分辨率。