CN108965836A - 一种图像全色彩采样的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像全色彩采样的实现方法，涉及视频监控技术领域，所述实现方法是通过全色彩采样摄像机实现，所述全色彩采样摄像机包括分光装置和图像传感器，所述分光装置是分光镜，所述分光镜具有半透半反的性质，所述分光镜使用个数至少为1个；所述图像传感器包括图像传感器1和图像传感器2，所述图像传感器1靶面尺寸是所述图像传感器2靶面尺寸的至少两倍；通过所述分光装置采集图像光线，在所述图像传感器中感光，实现全色彩采样图像的实时输出。本发明提供的图像全色彩采样的实现方法，可最大限度地保证每一个像素点上的R、G和B三路信息都是通过像素自感光得到，满足图像的实时性要求，适用于运动性物体。
Description
技术领域
本发明属于视频监控技术领域，特别是涉及到一种图像全色彩采样的实现方法。
背景技术
目前，随着监控摄像机的发展，图像质量越来越被用户所关注。目前市场上所用的图像传感器，每一个像素点只负责感光R、G、B三路信息中的一路，得到BAYER格式的数据。后期再通过插值算法，每一个像素都通过参考领域的感光信息，补全本像素的R、G、B三路信息，最终得到图像。这样插值带来的问题是，每一个像素点，其真实的色彩信息，只占据了1/3，另外的2/3的色彩信息都是通过周边像素插值得到，带来的问题是，最终输出的图像质量会和插值算法强相关，并且或多或少会有一些伪色存在。
现有技术方案大概有两类：第一类是图像传感器在使用中，分三帧输出图像，第一帧输出全R分量信息图像，第二帧输出全G分量信息图像，第三帧输出全B分量信息图像，得到三帧图像后，再进行每个像素点的计算。第二类是通过硬件装置对图像传感器进行高频有规律地抖动，来实现对同一区域的R、G、B三路分量信息的涵盖。对于第一类技术方案，其缺点是由于需要三帧才能合成一帧完整的图像，只能适用于静态物体的拍摄，对于动态物体无法拍摄；对于第二类技术方案，其缺点是由于需要图像传感器抖动起来，该抖动的硬件装置需要频率够高，同时精度够高才能保证每一个像素点能够充分感光到R、G、B三路信息，控制难度比较大。
因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种图像全色彩采样的实现方法，尽可能多的保证每一个像素点上所使用的R、G、B三路信息都是通过像素自感光得到的，同时满足图像的实时性要求，对运动物体也适用，从而最大程度保证图像的成像质量。
本发明提供一种图像全色彩采样的实现方法，所述图像全色彩采样的实现方法是通过全色彩采样摄像机实现，所述全色彩采样摄像机包括分光装置和图像传感器，所述图像传感器包括图像传感器1和图像传感器2；通过所述分光装置采集图像光线，所述分光装置将采集的图像光线进行分散，分散的所述图像光线打在所述图像传感器1和图像传感器2中进行感光，然后将在所述图像传感器1输出的图像与图像传感器2输出的图像进行像素点的融合，实现全色彩采样图像的实时输出；其中，所述分光装置是能量分光棱镜，所述分光装置是具有半透半反的性质的装置，所述分光镜包括光学分光镜1和光学分光镜2，所述分光镜使用个数至少为一个；所述图像传感器1和图像传感器2都为镁光的0237系列传感器，所述图像传感器1靶面尺寸是所述图像传感器2靶面尺寸的两倍，所述图像传感器的使用个数至少为两个；所述图像传感器1分为上半部分和下半部分，所述图像传感器1上半部分感光所用pattern格式为RGGB格式，所述图像传感器1下半部分感光所用pattern格式为GRBG，所述图像传感器1具有将上半部分像素点与下半部分像素点一一对应融合的功能，所述图像传感器1将上半部分像素点与下半部分像素点进行融合后，输出对应图像；所述图像传感器2所用pattern格式为BGGR格式，光线进入所述图像传感器2后，将图像的BGBG所在行像素点为G的通过插值方式转换为R，将GRGR所在行像素点为G的通过插值方式转换为B，得到BRBR的pattern格式，然后输出相应的图像。
在一个或多个实施方案中，在如前所述所述图像全色彩采样的实现方法中，所述采集图像光线进入到所述光学分光镜1，通过所述光学分光镜1将接受到的所述采集图像光线分为两路，一路所述采集图像光线打在所述图像传感器1的下半部分上，另一路所述采集图像光线打在所述光学分光镜2上；所述光学分光镜2可将从所述光学分光镜1分出来的光线继续分为两路，其中的一路光线打到所述图像传感器2上，其中的另一路光线打在所述图像传感器1的上半部分上。
在一个或多个实施方案中，在如前所述所述图像全色彩采样的实现方法中，所述插值方式选自邻近法、线性法或三次样条法中的一种或几种。
本发明提供了一种图像全色彩采样的实现方法，尽可能多的保证每一个像素点上所使用的R、G、B三路信息都是通过像素自感光得到的，同时满足图像的实时性要求，对运动物体也适用，从而最大程度保证图像的成像质量。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图1显示全色彩采样摄像机的硬件示意图；
图2显示上下部分的pattern格式；
图3显示图像传感器2的pattern格式；
图4显示图像传感器2算法转换后的pattern格式；
图5显示三个传感器的另一种实现案例；
图6显示图像传感器输出的BAYER格式；
图7显示图像传感器输出的四种pattern格式；
图8显示双传感器实现全色彩采样；
图9显示三传感器实现全色彩采样。
具体实施方式
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
本案所述一种图像全色彩采样的实现方法由如下图1几部分构成：光学分光镜1、光学分光镜2、图像传感器1、图像传感器2；其中，图像传感器1靶面尺寸是图像传感器2靶面尺寸的至少两倍。由于传感器1分上半部分和下半部分进行使用，并且任意一个部分，都需要像素点个数与传感器2的像素点个数一样，因此图像传感器1的靶面尺寸至少是图像传感器2靶面尺寸的两倍，优选为两倍。此外，光学分光镜1和光学分光镜2包括不仅限于大恒光学的能量分光棱镜，图像传感器包括但不仅限于镁光的0237系列传感器。
实施例1一种图像全色彩采样的实现方法
本发明解决技术问题所采取的述一种图像全色彩采样的实现方法的详细技术方案，包含以下具体步骤：
（1）分光镜1采集来自图像的光路，分光镜1具有半透半反的性质，将采集的图像光路分为两路：一路打在图像传感器1上，另一路打在分光镜2上。
（2）打在分光镜2上的光路，将被分光镜2分为两路：一路打在图像传感器2上，另一路打在图像传感器1上。
（3）步骤（1）打到图像传感器1的光路分布在图像传感器1的下半部分，步骤（2）所述打到图像传感器1的光路分布到图像传感器1的上半部分。
（4）对于步骤（3）中的图像传感器1按照光路分别进行上下路的感光，获得图像后，图像传感器1将从像素点的纬度上对于上下两路分别感光得到的图像进行融合拼接。
（5）步骤（4）所述的融合拼接方法包括但不仅限于本案以下所述的方法：图像传感器1上半部分感光所用pattern格式为图2上半部分，RGGB格式；图像传感器1下半部分感光所用pattern格式为图2下半部分，GRBG格式。在软件算法上，从上半部分像素点与下半部分像素点一一对应融合起来，使得每一个像素点都有两路通道信息。
（6）图像传感器2的pattern格式为图3所示，为BGGR格式。在软件算法中，将BGBG所在行像素点为G的通过插值方式转换为R，将GRGR所在行像素点为G的通过插值方式转换为B，得到如图4所示的pattern格式，为BRBR格式。具体的插值方式可以有邻近法、线性法和三次样条法，视实际使用中具体应用选择。其中，本案以邻近法举例，图3第一行中只有G分量的像素点，采用下一行对应像素点的R分量填充；第二行中只有G分量的像素点，采用上下两邻域的B分量平均得到的B分量填充；第三行中只有G分享的像素点，采用上下两邻域的R分量平均得到的R分量填充，以此类推。
（7）将步骤（6）得到的图四图像pattern格式的像素点和步骤（5）融合得到的像素点再经过算法进行一次像素点的融合，这样所得图像的每一个像素点都有R、G、B三路信息。
（8）经过上述步骤后，每一个像素点都包含了R、G、B三路原始光源信息，最终每一个像素表达出的颜色最大程度的贴近真实。
在上述实例的实现中，画面的色彩真实度比传统的单个图像传感器呈现出的画面，色彩真实性提高了2.5倍。具体计算方式为：传统的单个图像传感器每一个像素点都需要插值两个通道的信息，这样真实彩色信息只有1/3；而本案中所述的案例，每个像素点中至少有两个通道的信息是真实的信息，部分像素点有三个通道的信息是真实的信息，这样，真实色彩信息有5/6（1-1/3*1/2）。
（9）上述的图像传感器1在实际运用中，也可以使用两个单独的图像传感器（图像传感器0和图像传感器1）来替代图像传感器1进行感光，如图5所示。
（10）本案上述的所有图像传感器，都是采用正常pattern格式的图像传感器。当然也不排除如果有特殊图像传感器的使用方式，所述的特殊图像传感器，如果是在步骤（3）中所述的图像传感器1，那么该传感器分上下两部分，上半部分只负责感受R、G、B三路中的一路，比如R分量信息；下半部分负责感受三路中的另一路，比如G分量信息；如果是在步骤（9）中所述的图像传感器0和1，那么图像传感器0只负责感受R、G、B三路中的一路，比如R分量信息；图像传感器1只负责感受三路中的另一路，比如G分量信息。而上述步骤（6）所述的图像传感器2，负责感受R、G、B三路中的最后一路，比如B分量信息。
（11）本案上述的pattern格式是图像传感器输出格式的模板，一般的图像传感器输出的图像由图6所示的样式组成，该种样式即叫做BAYER格式。而pattern格式则是组成该样式的最小单元，一般为2*2的大小，其有四种呈现方式，如图7所示。
实施例2一种图像全色彩采样的实现方法
在实施例1技术方案的基础上，图像传感器1分为上下两半部分进行感光，如图1所示；图像传感器1的上下两半部分为等比例，也可以不等比例；图像全色彩采样的实现方法的具体控制流程和图8所示，图8表示是双传感器的实现方式，即图像传感器1和图像传感器2的实现方式。
实施例3一种图像全色彩采样的实现方法
在实施例1技术方案的基础上，图像传感器1替换为图像传感器0和图像传感器1，具体的控制流程如图5和图9所示，其中图9表示的是本案中三传感器的实现方式，即图像传感器0、图像传感器1和图像传感器2的实现方式。其中，图像传感器0和图像传感器1的靶面尺寸可以相同，也可以不同；优选为，图像传感器0和图像传感器1的靶面尺寸相同。
在本发明中，所述像素点的融合是指像素点和像素点间的叠加。
虽然在本公开中已提供数个实施例，但应理解所公开系统和方法可在不偏离本公开的精神或范围的情况下以许多其它特定形式体现。这些实例将视为的示例性而非限制性的，并且并不旨在限于本文中给出的细节。例如，各种元件或组件可组合或整合于另一系统中，或者某些特征可省略或不实施。
而且，在各种实施例中描述且示出为分立或单独的技术、系统、子系统和方法可在不偏离本公开的范围的情况下与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。示出或讨论为彼此直接耦合或通信的其它项可通过某一接口、设备或中间组件以电力方式、以机械方式或以其它方式间接耦合或通信。改变、替换和变更的其它实例可由所属领域的技术人员确定并且可在不偏离本文中所公开精神和范围的情况下做出。
Claims (3)
1.一种图像全色彩采样的实现方法，其特征在于，所述图像全色彩采样的实现方法是通过全色彩采样摄像机实现，所述全色彩采样摄像机包括分光装置和图像传感器，所述图像传感器包括图像传感器1和图像传感器2；
通过所述分光装置采集图像光线，所述分光装置将采集的图像光线进行分散，分散的所述图像光线打在所述图像传感器1和图像传感器2中进行感光，然后将在所述图像传感器1输出的图像与图像传感器2输出的图像进行像素点的融合，实现全色彩采样图像的实时输出；
其中，
所述分光装置是能量分光棱镜，所述分光装置是具有半透半反的性质的装置，所述分光镜包括光学分光镜1和光学分光镜2，所述分光镜使用个数至少为一个；
所述图像传感器1和图像传感器2都为镁光的0237系列传感器，所述图像传感器1靶面尺寸是所述图像传感器2靶面尺寸的两倍，所述图像传感器的使用个数至少为两个；
所述图像传感器1分为上半部分和下半部分，所述图像传感器1上半部分感光所用pattern格式为RGGB格式，所述图像传感器1下半部分感光所用pattern格式为GRBG，所述图像传感器1具有将上半部分像素点与下半部分像素点一一对应融合的功能，所述图像传感器1将上半部分像素点与下半部分像素点进行融合后，输出对应图像；
所述图像传感器2所用pattern格式为BGGR格式，光线进入所述图像传感器2后，将图像的BGBG所在行像素点为G的通过插值方式转换为R，将GRGR所在行像素点为G的通过插值方式转换为B，得到BRBR的pattern格式，然后输出相应的图像。
2.如权利要求1所述图像全色彩采样的实现方法，其特征在于，所述采集图像光线进入到所述光学分光镜1，通过所述光学分光镜1将接受到的所述采集图像光线分为两路，一路所述采集图像光线打在所述图像传感器1的下半部分上，另一路所述采集图像光线打在所述光学分光镜2上；所述光学分光镜2可将从所述光学分光镜1分出来的光线继续分为两路，其中的一路光线打到所述图像传感器2上，其中的另一路光线打在所述图像传感器1的上半部分上。
3.如权利要求2所述图像全色彩采样的实现方法，其特征在于，所述插值方式选自邻近法、线性法或三次样条法中的一种或几种。
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