CN109270784A - 一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计 - Google Patents

一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计 Download PDF

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郭宝辉
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Abstract

本发明公开了一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计，包括：机芯选择；设计滤光片；设计对准方案；图像整合。利用高帧频机芯和旋转滤光片的方式实现三色分光采集图像信息。基于旋转滤光片的实现方法，解决彩色相机采取插值算法带来失真的问题，提高成像质量。本设计结合机芯和滤光片的可制造性，以及整机的可行性，完成基于旋转滤光片彩色相机设计。

Description

一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计
技术领域
本发明涉及一种彩色相机的实现，特别是一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计。
背景技术
为了获得彩色图像最详细的信息，数字相机有多种成像器件的结构可供选择，最佳方案是采用三块传感器接受R/G/B三色信息，进而利用FPGA或DSP完成后续图像合成和处理。但是，这种方案成本较高，特殊需求的相机有所采用，并不利于小型化和低成本化。目前市面采用最多的方案是采用一块传感器作为接收光信号的传感器，在传感器前端加上相间的三色滤光片实现图像的采集，让相邻的象元采集不同的颜色。这种方案成本低，受到很多相机企业的青睐。该种相机的原理为：不同象元位置采集到RGB三色的其中一色，通过后续的相邻象元的像元值补充缺失的R/G/B值，即颜色插值，完成全色彩还原。
随着探测器和驱动电路技术的发展，大面阵高帧频相机应时而生。同样的面阵大小，帧频已经较10年前提升了最少三倍。旋转滤光片的系统方案在低帧频相机中不能应用，现在可以用探测器和驱动电路的速度优势来弥补，所以，旋转滤光片的系统优势可以得到重新发挥。
发明内容
为了解决上述技术问题或者之一，本发明提供了一种基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，包括：
步骤1，机芯选择；
步骤2，设计滤光片；
步骤3，设计对准方案；
步骤4，图像整合。
优选地，所述步骤1中相机机芯帧频最少在72HZ。
优选地，所述步骤2，采用基于三色滤光片拼接旋转方案，所述滤光片通过步进电机控制转速，采集不同的彩色信息。
优选地，所述步骤3，所述滤光片两边放置光发射和接受开关，让发射端发出的光穿过滤光片，接收端接收光线。当所述滤光片旋转时，触发开关产生帧同步信号，所述基于三色旋转滤光片的彩色相机得到对应的色彩信息。
优选地，所述步骤4通过将所述步骤2和所述步骤3得到的两帧R/G彩色信息跟第三帧B图像一起整合成完整三色彩色图像输出。
优选地，所述三色旋转滤光片的彩色相机采用高帧频传感器做为采集芯片。
优选地，所述采集芯片前端安置三色扇形滤光片组成的圆形滤光片。
优选地，所述采集芯片由恒速步进电机驱动旋转。
优选地，所述三色旋转滤光片的彩色相机设计驱动电机旋转速度为30转/秒。
优选地，转到不同颜色滤光片曝光采集不同颜色的信息，进行彩色图像采集。
综上所述，采用上述技术方案，本设计结合高帧频机芯和滤光片的可制造性以及整机的可行性，完成基于旋转滤光片彩色相机设计，解决彩色相机采取插值算法带来失真的问题，提高成像质量。本发明基于旋转滤光片的彩色相机设计，可实现彩色相机小型化和低成本化，并能完成全色彩还原。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计的相机结构示意图。
其中，1.传送带；2.蓝；3.滤光片；4.电机；5.光线；6.镜头；7.红；8.绿；9.相机。
具体实施方式
下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1为本发明的一个实施例的一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计的相机结构示意图。
其中，1.传送带；2.蓝；3.滤光片；4.电机；5.光线；6.镜头；7.红；8.绿；9.相机。
本发明一种基于三色旋转滤光片的彩色相机设计方法的一个实施例包括三大步骤，第一步为机芯选择：由于近几年驱动电路和探测器的迅猛发展,使得相机机芯的速度提升很大。速度选择越高,图象还原度越高。如果作为摄影的录像机,人眼睛的视觉暂留时间为1/24秒。所以,在帧频选择上，相机机芯帧频最少在72HZ,才能保证视觉的连续性。
第二步为设计滤光片：R/G/B(7/8/2)图像信息是彩色相机必不可少的一部分，最好的彩色信息就是每个像素都有完整的R/G/B(7/8/2)色彩信息，而不是插值得来。所以，提出三色滤光片拼接旋转的方案，当滤光片(3)制造出来，用步进电机(4)精确控制转速，采集不同的彩色信息。
第三步为设计对准方案：由于每帧图像都要求R/G/B(7/8/2)的图像顺序和位置固定，那么滤光片(3)也要保证需要采集R(7)颜色信息的时候，对应旋转到R(7)颜色滤光片(3)，需要采集G(8)颜色信息的时候，对应旋转到G(8)颜色滤光片，需要采集B(2)颜色信息的时候，对应旋转到B颜色滤光片(3)。可以在滤光片(3)两边放置光发射和接受开关，当滤光片旋转时，触发开关产生帧同步信号。进而相机得到对应的色彩信息。
第四步为图像整合：把前面两帧R/G(7/8)彩色信息跟第三帧B(2)图像一起整合成完整三色彩色图像输出。
至此，完成三色旋转滤光片的彩色相机。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，包括：
步骤1，机芯选择；
步骤2，设计滤光片；
步骤3，设计对准方案；
步骤4，图像整合。
2.按照权利要求1所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述步骤1中相机机芯帧频最少在72HZ。
3.按照权利要求2所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述步骤2，采用基于三色滤光片拼接旋转方案，所述滤光片通过步进电机控制转速，采集不同的彩色信息。
4.按照权利要求3所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述步骤3，所述滤光片两边放置光发射和接受开关，让发射端发出的光穿过滤光片，接收端接收光线。当所述滤光片旋转时，触发开关产生帧同步信号，所述基于三色旋转滤光片的彩色相机得到对应的色彩信息。
5.按照权利要求4所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述步骤4通过将所述步骤2和所述步骤3得到的两帧R/G彩色信息跟第三帧B图像一起整合成完整三色彩色图像输出。
6.按照权利要求1至5中任一所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述三色旋转滤光片的彩色相机采用高帧频传感器做为采集芯片。
7.按照权利要求6所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述采集芯片前端安置三色扇形滤光片组成的圆形滤光片。
8.按照权利要求7所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述采集芯片由恒速步进电机驱动旋转。
9.按照权利要求8所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，所述三色旋转滤光片的彩色相机设计驱动电机旋转速度为30转/秒。
10.按照权利要求9所述的基于三色旋转滤光片的彩色相机实现方法，其特征在于，转到不同颜色滤光片曝光采集不同颜色的信息，进行彩色图像采集。
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