CN108114913B - 一种滤光片的选取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种滤光片的选取方法及装置，涉及数字成像技术领域，为解决现有技术中未解决的滤光片选型过程中涉及的透过率的精确选取的问题而发明。该方法主要包括：获取成像芯片的芯片光谱特性曲线；获取理想光谱特性曲线；采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线；根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。本申请主要应用于选取滤光片的过程中。

Description

一种滤光片的选取方法及装置

技术领域

本申请涉及数字成像技术领域，尤其涉及一种滤光片的选取方法及装置。

背景技术

滤光片是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现某波段光线高透，其他波段截止或者高反射的光学滤光片。也就是说，滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件。滤光片主要用于数码相机、手机、电脑摄像头、监视器、可视电话等，使通过摄相镜头后的光波滤去某频段，只让一定波长范围内的光波通过。以红外截止滤光片为例说明滤光片的作用，红外截止滤光片是一种允许可见光透过而截止或反射红外光的光学滤光片。红外截止滤光片，其通频段为可见光区(400-630nm)范围，阻频段为近红外(700-1100nm)范围。在成像系统中的镜头和CCD/CMOS图像传感器之间加上光学玻璃滤片，能有效抑制高于CCD或CMOS图像传感器空间频率的光波通过而引起波纹扰动，并有效地抑制红外光波，阻挡该部分干扰成像质量的红外光，提高彩色CCD、CMOS图像传感器有效分辨率和彩色还原性，使图像清晰和稳定，可以使所成影像更加符合人眼的最佳感觉。

滤光片是成像系统中至关重要的一部分，它直接影响成像质量，所以选取与镜头芯片相适应的滤光片尤为重要。滤光片的参数包括基片、尺寸、透过率和镀膜，并且都能够根据客户的需求选取。其中，基片、尺寸和镀膜是根据客户的实际应用和市场需求决定的，而透过率是滤光片选取过程中至关重要的参数，高精度的透过率选取是高精尖行业数字可视化非常重要的一部分。透过率决定滤光片效果的主要参数，也是滤光片的功能性参数。选取滤光片也就是选取能够更好满足客户需求的具有特定透过率的滤光片。

发明内容

本申请提供了一种滤光片的选取方法及装置，以解决现有技术中未解决的滤光片选取时透过率的精确选取的问题。

第一方面，本申请提供了一种滤光片的选取方法，该方法包括：获取成像芯片的芯片光谱特性曲线；获取理想光谱特性曲线；采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线；根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。采用本实现方式，以成像芯片的光谱特性为基础，以理想光谱特性曲线为目标，从数学的角度求解滤光片的透过率，可作为选取滤光片透过率的依据，同时也为高精尖行业成像设备的滤光片的选取提供理论支持。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线之前，所述方法还包括：获取所述成像芯片的芯片光谱特性图，所述芯片光谱特性图为表征所述芯片光谱特性曲线的图片。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线，包括：根据预置选取规则，获取所述芯片光谱特性图的有效点坐标，所述有效点坐标为光谱曲线在所述芯片光谱特性图中的相对位置；查找所述有效点坐标对应的横坐标值和纵坐标值，所述横坐标值为波长，所述纵坐标值为单位光能量的所述波长的光波照射下所述成像芯片的响应；根据所述横坐标值和纵坐标值，生成所述芯片光谱特性曲线，所述芯片光谱特性曲线在可见光范围内笼统概括为红光光谱曲线、绿光光谱曲线和蓝光光谱曲线。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述所述采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线之后，所述方法还包括：建立关系模型，所述关系模型为所述芯片光谱特性曲线和所述透过率的乘积与所述归一化光谱特性曲线相等。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率，包括：根据所述关系模型，计算所述滤光片的透过率。

第二方面，本申请还提供了一种滤光片的选取装置，所述装置包括用于执行第一方面各种实现方式中方法步骤的模块。

第三方面，本申请还提供了一种终端，包括：处理器及存储器；所述处理器可以执行所述存储器中所存储的程序或指令，从而实现以第一方面各种实现方式所述滤光片的选取方法。

第四方面，本申请还提供了一种存储介质，该计算机存储介质可存储程序，该程序执行时可实现包括本申请提供的滤光片的选取方法各实施例中的部分或全部步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种滤光片的选取方法流程图；

图2为本申请提供的一种成像芯片的光谱特性曲线示意图；

图3为本申请提供的一种理想光谱特性曲线示意图；

图4为本申请提供的一种归一化光谱曲线的示意图；

图5为本申请提供的一种获取成像芯片的芯片光谱特性曲线的方法流程图；

图6为本申请提供的一种求解滤光片的透过率方法流程图；

图7为本申请提供的一种滤光片的选取装置组成框图；

图8为本申请提供的另一种滤光片的选取装置组成框图。

具体实施方式

参见图1，为本申请提供的一种滤光片的选取方法流程图。如图1所示，该方法包括：

101、获取成像芯片的芯片光谱特性曲线。

成像芯片，也称为感光元件，是成像系统的核心。滤光片的作用在于配合成像芯片，使成像效果达到更佳。理论上，对于任一成像设备而言，滤光片的选取依赖于成像芯片的光谱特性。在成像芯片的芯片手册中，通常有成像芯片的光谱特性曲线，例如型号为IMX265LQR-C成像芯片，在SONY公司提供的该款芯片的芯片手册中包括成像芯片的光谱特性曲线，如图2所示，光谱特性曲线主要表征了该款芯片在可见光波段和近红外波段的光谱响应，未涉及其他波段，原因在于其他波段响应很弱可以忽略。

如果成像芯片手册中包括芯片光谱特性曲线，则导入该芯片光谱特性曲线图。获取的芯片光谱特性曲线的格式图图片形式。如果成像芯片手册中不包括光谱特性曲线，则通过光谱分析仪测试成像芯片的光谱特性曲线，获取光谱特性曲线，其格式可能是图像格式，也可能是曲线函数，也可能是数据表。在本申请实施例中对芯片光谱特性曲线的格式不做限定。

102、获取理想光谱特性曲线。

理想光谱特性曲线，是指经过滤光片和成像芯片后能够形成的最适于人眼的光谱特性曲线。在本申请实施例中采用CIE RGB理想光谱特性曲线，由于CIE RGB空间是通过颜色匹配实现的，而在光谱色端较暗的波段，通过三色叠加不能达到相应的效果，只能提供原色的亮度才能得到匹配，当还原为原色，三原色也等量下调，所以在CIE RGB理想光谱特性曲线中，如图3所示，存在响应为负数的情况。由于在现实中不存在负数波段，所以还需要对理想光谱特性曲线做进一步的处理。

103、采用归一化算法，计算理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线。

归一化是一种无量纲处理手段，使物理系统数值的绝对关系变成某种相对关系，是简化计算，缩小量值的有效办法。在本申请中采用归一化算法，处理理想光谱特性曲线，既不改变理想光谱特性曲线的量纲，又能够消除负数波段。参见图4，为本申请提供的一种归一化光谱曲线的示意图，是图3所示的理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线。

104、根据芯片光谱特性曲线和归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。

对于任一成像设备，实际成像过程是光线通过滤光片透射到成像芯片上，芯片响应通过光电转换最终形成人眼可见的图像。也就是说理想的成像模型中，某特定透过率的滤光片和成像芯片的叠加效果与归一化光谱特性曲线一致。以此为基础，根据芯片光谱特性曲线和归一化光谱特性曲线的数据，求解滤光片的透过率。

采用本实现方式，以成像芯片的光谱特性为基础，以理想光谱特性曲线为目标，从数学的角度求解滤光片的透过率，可作为选取滤光片透过率的依据，同时也为高精尖行业成像设备中滤光片的选取提供理论支持。

参见图5，为本申请提供的一种获取成像芯片的芯片光谱特性曲线的方法流程图。如果芯片光谱曲线是从芯片技术手册中获取的，那么获取成像芯片的芯片光谱特性曲线之前，该方法还包括：获取成像芯片的芯片光谱特性图，芯片光谱特性图为表征芯片光谱特性曲线的图片。如图5所示，所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线，包括：

501、根据预置选取规则，获取芯片光谱特性图的有效点坐标。

芯片光谱特性图中包括光谱坐标和光谱曲线两部分，由光谱曲线的特性可知，光谱曲线通常由3种不同颜色的曲线构成，以此作为设置获取光谱曲线位置的基础。对于芯片光谱特性图中的光谱曲线，其有效点坐标为光谱曲线在芯片光谱特性图中的相对位置。

502、查找有效点坐标对应的横坐标值和纵坐标值。

横坐标值为波长，纵坐标值为单位光能量的波长的光波照射下成像芯片的响应。以有效点坐标为起始位置，横向延伸，识别与光谱坐标相交点对应的纵坐标值，该纵坐标值是单位光能量的波长的光波照射下成像芯片的响应。类似的，以有效点坐标为起始位置，纵向延伸，识别与光谱坐标相交点对应的横坐标值，该横坐标值是相交点对应的波长。

503、根据横坐标值和纵坐标值，生成芯片光谱特性曲线。

芯片光谱特性曲线在可见光范围内笼统概括为红光光谱曲线、绿光光谱曲线和蓝光光谱曲线。

参见图6，为本申请提供的一种求解滤光片的透过率方法流程图。在图1所示方法的基础上，方法还包括：

601、建立关系模型。

关系模型为芯片光谱特性曲线与透过率的乘积与归一化光谱特性曲线相等，其中透过率是滤光片的透过率。本步骤在所述采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线之后执行。

602、根据关系模型，计算滤光片的透过率。

根据芯片光谱特性曲线和归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率，具体执行的时候，按照关系模型，计算滤光片的透过率。

作为图1、5或6所示方法的具体实现，参见图7，为本申请提供的一种滤光片的选取装置组成框图，参见图8，为本申请提供的另一种滤光片的选取装置组成框图。如图7所示，该装置包括：

获取单元71，用于获取成像芯片的芯片光谱特性曲线；

获取单元71，还用于获取理想光谱特性曲线；

计算单元72，用于采用归一化算法，计算理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线；

求解单元73，用于根据芯片光谱特性曲线和归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。

进一步地，获取单元71，还用于获取成像芯片的芯片光谱特性曲线之前，获取成像芯片的芯片光谱特性图，芯片光谱特性图为表征芯片光谱特性曲线的图片。

进一步地，如图8所示，获取单元71，包括：

获取模块711，用于根据预置选取规则，获取芯片光谱特性图的有效点坐标，有效点坐标为光谱曲线在芯片光谱特性图中的相对位置；

查找模块712，用于查找有效点坐标对应的横坐标值和纵坐标值，横坐标值为波长，纵坐标值为单位光能量的波长的光波照射下成像芯片的响应；

生成模块713，用于根据横坐标值和纵坐标值，生成芯片光谱特性曲线，芯片光谱特性曲线在可见光范围内概括为红光光谱曲线、绿光光谱曲线和蓝光光谱曲线。

进一步地，如图8所示，该装置还包括：

建立单元74，用于采用归一化算法，计算理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线之后，建立关系模型，关系模型为芯片光谱特性曲线和透过率的乘积与归一化光谱特性曲线相等。

进一步地，求解单元73，还用于：

根据关系模型，计算滤光片的透过率。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储程序，该程序执行时可包括本发明提供的滤光片的选取方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种滤光片的选取方法，其特征在于，所述方法包括：

获取成像芯片的芯片光谱特性曲线；

获取理想光谱特性曲线；

采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线；

根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线之前，所述方法还包括：

获取所述成像芯片的芯片光谱特性图，所述芯片光谱特性图为表征所述芯片光谱特性曲线的图片。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线，包括：

根据预置选取规则，获取所述芯片光谱特性图的有效点坐标，所述有效点坐标为光谱曲线在所述芯片光谱特性图中的相对位置；

查找所述有效点坐标对应的横坐标值和纵坐标值，所述横坐标值为波长，所述纵坐标值为单位光能量的所述波长的光波照射下所述成像芯片的响应；

根据所述横坐标值和纵坐标值，生成所述芯片光谱特性曲线，所述芯片光谱特性曲线在可见光范围内笼统概括为红光光谱曲线、绿光光谱曲线和蓝光光谱曲线。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线之后，所述方法还包括：

建立关系模型，所述关系模型为所述芯片光谱特性曲线和所述透过率的乘积与所述归一化光谱特性曲线相等。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率，包括：

根据所述关系模型，计算所述滤光片的透过率。

6.一种滤光片的选取装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取成像芯片的芯片光谱特性曲线；

获取单元，还用于获取理想光谱特性曲线；

计算单元，用于采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线；

求解单元，用于根据所述芯片光谱特性曲线和所述归一化光谱特性曲线，求解滤光片的透过率。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

所述获取单元，还用于所述获取成像芯片的芯片光谱特性曲线之前，获取所述成像芯片的芯片光谱特性图，所述芯片光谱特性图为表征所述芯片光谱特性曲线的图片。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取单元，包括：

获取模块，用于根据预置选取规则，获取所述芯片光谱特性图的有效点坐标，所述有效点坐标为光谱曲线在所述芯片光谱特性图中的相对位置；

查找模块，用于查找所述有效点坐标对应的横坐标值和纵坐标值，所述横坐标值为波长，所述纵坐标值为单位光能量的所述波长的光波照射下所述成像芯片的响应；

生成模块，用于根据所述横坐标值和纵坐标值，生成所述芯片光谱特性曲线，所述芯片光谱特性曲线在可见光范围内笼统概括为红光光谱曲线、绿光光谱曲线和蓝光光谱曲线。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

建立单元，用于所述采用归一化算法，计算所述理想光谱特性曲线的归一化光谱特性曲线之后，建立关系模型，所述关系模型为所述芯片光谱特性曲线和所述透过率的乘积与所述归一化光谱特性曲线相等。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述求解单元，还用于：

根据所述关系模型，计算所述滤光片的透过率。

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