CN111510690B - 基于微透镜阵列的真彩像增强器 - Google Patents
基于微透镜阵列的真彩像增强器 Download PDFInfo
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Abstract
基于微透镜阵列的真彩像增强器，包括，GRB识别装置，用于识别辐射图像的颜色；图像转换装置，用于将所述辐射图像转换成第一电子图像；能量增加装置，用于增加所述电子图像中电子的能量，使电子束加速并聚焦为第二电子图像；显示装置，用于将第二电子图像转换为可见光图像；像元获取装置，用于获取所述可见光图像像元点。基于微透镜阵列的真彩像增强器，在单个像增强器上，实现了真彩图像输出。
Description
技术领域
本发明涉及像增强器，更具体的说，特别涉及一种基于微透镜阵列的真彩像增强器。
背景技术
目前，所有像增强器都是通过光电转换效应，将光子转换为电子，经放大后，将放大的电子信号再转换为光子，实现人眼观测，由于在电子阶段无法区分红绿蓝三色，且像增强器后端多为人眼直接观测，故像增强器都是单色的，通常为绿色光或白色光。
因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。
发明内容
（一）发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种实现彩色输出的像增强器。
（二）技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供基于微透镜阵列的真彩像增强器，包括，
GRB识别装置，用于识别辐射图像的颜色；
图像转换装置，用于将所述辐射图像转换成第一电子图像；
能量增加装置，用于增加所述电子图像中电子的能量，使电子束加速并聚焦为第二电子图像；
显示装置，用于将第二电子图像转换为可见光图像；
像元获取装置，用于获取所述可见光图像像元点。
优选的，所述GRB识别装置、所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置沿光线传播的方向设置。
优选的，所述GRB识别装置包括彩色滤波器，所述彩色滤波器包括微透镜和颜色滤波片，所述颜色滤波片、所述微透镜依次沿光线传播逆向设置在所述图像转换装置表面。
优选的，所述微透镜和所述颜色滤波片分别为阵列设置，形成彩色滤波器阵列。
优选的，所述图像转换装置包括光电阴极，所述GRB识别装置胶合在所述光电阴极接收光线一侧的表面。
优选的，所述能量增加装置包括微通道板、电子加速电场，所述微通道板设有微通道。
优选的，所述像元获取装置包括有探测器，所述探测器与所述显示装置间采用光锥进行耦合。
优选的，所述光锥内部设有光纤，所述光纤将所述显示装置的出光点、所述探测器像元连通。
优选的，还包括中枢控制装置、电源，所述中枢控制装置用于探测器各像元成像灰度值与对应该像元前GRB识别装置波段颜色的对应，并补全该像元另两个颜色分量得到全彩图像；所述电源用于为整个真彩像增强器提供电能。
优选的，所述电源与所述中枢控制装置连接，所述中枢控制装置分别与所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置连接。
（三）有益效果：本发明提供的基于微透镜阵列的真彩像增强器，在单个像增强器上，实现了真彩图像输出。
附图说明
图1是本发明基于微透镜阵列的真彩像增强器连接关系示意图；
图2是本发明基于微透镜阵列的真彩像增强器一个优选实施例的结构图；
图3是本发明基于微透镜阵列的真彩像增强器一个优选实施例的彩色滤波器阵列排布示意图；
100-光阴电极；200-电子聚集镜；201-微通道板；202-微通道；300-荧光屏；400-探测器；401-光锥；402-光纤；403-像元；500-彩色滤波器阵列；501-微透镜；502-颜色滤波片。
具体实施方式
下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。
下面是本申请一种基于微透镜阵列的真彩像增强器中一个基于倒像管的优选实施例的说明。
基于微透镜阵列的真彩像增强器，如图2所示，包括GRB识别装置、图像转换装置、能量增加装置、显示装置、像元获取装置。所述GRB识别装置、所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置沿光线传播的方向设置。
所述图像转换装置，用于将所述真彩像增强器接收到的辐射图像转换成第一电子图像。所述图像转换装置包括光电阴极100，所述光电阴极100将光学图像转换成光电子发射图像。
所述能量增加装置，用于增加所述电子图像中电子的能量，使电子束加速并聚焦为第二电子图像。所述能量增加装置包括电子聚焦镜200、微通道板201、电子加速电场。所述微通道板201设有微通道202。
所述电子聚焦镜200设置在，所述光电阴极100远离目标物体的一侧。所述电子聚焦镜200远离所述光电阴极100的一侧为所述微通道板201。
所述显示装置，用于将第二电子图像转换为可见光图像。所述显示装置包括荧光屏300，所述荧光屏300设置在所述微通道板201远离所述电子聚焦镜200的一侧。
所述像元获取装置，用于获取所述可见光图像像元点。所述像元获取装置包括探测器400，所述探测就400使设置在所述微通道板201远离所述电子聚集镜的一侧。
所述探测器400与所述荧光屏300间采用光锥401进行耦合。所述光锥401内部设有光纤402，所述光纤402前后端分别将，所微通道板201中的单个微通道202出光点、所述探测器400的像元403对应连通。优选的，所述探测器400为微光探测器。
所述GRB识别装置，用于识别辐射图像的颜色。所述GRB识别装置胶合在所述光电阴极100远离所述电子聚焦镜200一侧表面。
所述GRB识别装置包括彩色滤波器，所述彩色滤波器包括微透镜501和颜色滤波片502。所述颜色滤光片502依照图2所示的规律进行排布，形成颜色滤光片矩阵。所述微透镜501排布在所述颜色滤光片矩阵表面，形成彩色滤波器阵列500。
所述光电阴极100，在其前表面镀有对可见光透光光学介质，在介质上设置有滤波器阵列500，滤波器阵列500单个滤波器上，通过光学刻蚀烘焙的方法，设置有对应的微透镜501，以达到聚光效果。
在光电阴极100后表面设置有电子聚焦镜200，将出设电子图像成倒向加速投射到微通道板201上，微通道板201设置在电子聚焦镜焦200平面上，微通道板201由几百万微通道202构成，实现电子数倍增。微通道板201输出端连接荧光屏300，将电子图像转换为单色光图像，荧光屏300与探测器400间采用光锥401耦合，光锥401是由若干光纤402构成的，探测器400由若干像元403构成，单根光纤402将一个像元连同至一个微通道202对应的荧光屏输出面上，使像元和微通道形成一一对应关系。
需要说明的是，图3中G代表绿色，R代表红色，B代表蓝色。
具体的说，所述彩色滤波器使用透明树脂使颜色滤光片层平滑化后，将微型透镜树脂层旋涂在颜色滤光片层的平滑层上，在树脂层刻蚀光刻团，经烘焙后，该图案形成微型透镜。
所述的基于微透镜阵列的真彩像增强器还包括中枢控制装置、电源，所述电源与所述中枢控制装置连接，所述中枢控制装置分别与所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置连接。
所述中枢控制装置用于探测器各像元成像灰度值与对应该像元前GRB识别装置波段颜色的对应，并补全该像元另两个颜色分量得到全彩图像；所述电源用于为整个真彩像增强器提供电能。
其中，测器各像元成像灰度值与对应该像元前GRB识别装置波段颜色的对应，并补全该像元另两个颜色分量得到全彩图像（插值补全）也可以在真彩像增强器应用系统中做，即模数转换后做插值，此时像增强器相当于成像芯片，应用系统相当于相机。此时所述的真彩像增强器只需要电源供电，以保证像增强器电场电压、探测器上电即可。
下面针对本申请真彩实现方法进行说明：
1.在荧光屏输出端设置探测器，成像探测器与因荧光屏间采用光锥进行耦合，光锥内部为很多根光纤，将探测器像元和荧光屏出光点连通，光纤前后端分别与微通道板中的单个微通道和探测器像元对应。
2.光电阴极表面胶合彩色滤波器，彩色滤波器位置与像元位置在光路上对应，彩色滤波器颜色排列如图2所示。
像元位置与微通道一一对应：光纤耦合微通道板出光侧荧光屏与像元一一对应，彩色滤波器单滤波片与微通道一一对应，最终使彩色滤波器单滤波片与像元形成一一对应的关系，对应标定可通过分别采用红绿蓝单色光照射滤波片，观察后端像元灰度值输出进行。
3.使用透明树脂使颜色滤光片阵列平滑化后，将微型透镜树脂层旋涂在平滑的颜色滤光片阵列上，在树脂层刻蚀光刻团，经烘焙后，该图案形成微型透镜。
4.探测器各像元成像灰度值对应该像元前滤波器波段颜色，通过邻近像元插值，补全该像素另两个颜色分量，即可输出全彩图像。
像元成像灰度值实际就是单色光数字量，由于像元与滤光片一一对应，故只需要探测器端在颜色插值时利用滤波器阵列GRB排列信息即可。即将滤波器GRB阵列信息明确到探测器端即可，如滤波器阵列左上点为R，则探测器左上点为R。
采用插值法，某像元1缺失的两个GRB颜色分量，在其邻近8邻域中，总能找到四个像元2，这像元2具备像元1缺失的GRB颜色分量，像元1所缺失的颜色分量正是通过这四个像元灰度值插值得到的，插值法有多种，本发明不局限于某一种，最简单的是最邻近线性插值，例如以一维为例，滤波器阵列为R-G-R，则第二个像素对应的R值为第一个像素和第三个像素R值平均值。
本实施例中的真彩像增强器，通过单个倒像管想增强器解决了当前像增强器均的单色问题，实现像增强器彩色输出；当探测器采用微光探测器时，还可以弥补颜色滤波器滤波所造成的能量损失，在保证真彩图像输出的同时，保持了像增强器的微光探测能力。
下面是本申请一种基于微透镜阵列的真彩像增强器中一个基于近贴管的优选实施例的说明。
所述能量增加装置包括微通道板201，所述微通道板201设有微通道202。所述微通道板201设置在所述光电阴极100远离目标物体的一侧。
在现有技术中，像增强器分为倒像管和近贴管，从代际上分为一代、二代、三代，而本申请中真彩图像输出对于像增强器是否倒像和代际不做限制，使像增强器彩色输出不受像增强器类型的限制。
基于微透镜阵列的真彩像增强器，解决了当前像增强器均的单色问题，实现像增强器彩色输出；适用倒像管和近贴管的像增强器，使像增强器彩色输出不受像增强器类型的限制。
本发明提供的基于微透镜阵列的真彩像增强器，还包括色彩记忆单元，所述色彩记忆单元连接所述中枢控制装置。所述色彩记忆单元采集当前处理图像之前的多帧图像，并识别记录多帧图像在不同光线下的色彩。所述色彩记忆单元优选的还包括图像分割单元，所述图像分割单元对每帧图像进行图像识别，并根据识别的物体的轮廓进行分割，详细的还会记录物体上的纹路。
在夜里的光线条件下，真彩像增强器采集到的图像，会由于距离真彩像增强器位置远近，以及图像动态变化时距离光源位置的不同，在真彩像增强器采集到的图像上呈现的颜色有所差异。例如在距离光源近的时候呈现的色彩更接近原有的颜色,但时有的图像会在和光源成特定角度时，颜色反白失真。
本发明所述色彩记忆单元采集历史帧中相同图像不同的颜色并进行存储，根据相同图像的颜色存储值，可以取颜色存储值中的一个阈值范围做为图像在夜视情况下的颜色值，并将该图像的颜色值通过中枢控制器，通过中枢控制器对RGB识别装置的识别颜色进行补全。本发明颜色存储值的阈值可以优选的为颜色存储值中从低到高排位为90%的颜色存取数据。
本发明所述中枢控制装置可以将RGB识别装置识别的图像进行分割，并对分割图像的颜色值和色彩记忆单元中的存储的颜色值做比对，如果RGB识别装置的颜色值偏离所述色彩记忆单元中颜色存储值的阈值，将所述色彩记忆单元中颜色存储值的阈值替换所述RGB识别装置的颜色值，使所述真彩像增强器得到一个具有记忆功能的图像。
本发明基于微透镜阵列的真彩像增强器，可以将采集的图像的颜色存储到色彩记忆单元，根据图像分割功能，对真彩像增强器实时采集的图像增加一个色彩记忆功能，为真彩像增强器提供一个图像色彩记忆功能，使在夜视的情况下，也能得到色彩逼真的图像。本发明的图像记忆功能可以做为真彩像增强器采集彩色图像的参考功能，由用户通过选择是否呈现，增加了真彩像增强器的图像色彩显示功能。
以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
Claims (10)
1.基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，包括，
GRB识别装置，用于识别辐射图像的颜色；
图像转换装置，用于将所述辐射图像转换成第一电子图像；
能量增加装置，用于增加所述电子图像中电子的能量，使电子束加速并聚焦为第二电子图像；
显示装置，用于将第二电子图像转换为可见光图像；
像元获取装置，用于获取所述可见光图像像元点；
还包括中枢控制装置、色彩记忆单元；所述色彩记忆单元采集当前处理图像之前的多帧图像，并识别记录多帧图像在不同光线下的色彩；根据相同图像的颜色存储值，取颜色存储值中的一个阈值范围做为图像在夜视情况下的颜色值，并将该图像的颜色值通过所述中枢控制装置对RGB识别装置的识别颜色进行补全。
2.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述GRB识别装置、所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置沿光线传播的方向设置。
3.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述GRB识别装置包括彩色滤波器，所述彩色滤波器包括微透镜和颜色滤波片，所述颜色滤波片、所述微透镜依次沿光线传播逆向设置在所述图像转换装置表面。
4.根据权利要求3所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述微透镜和所述颜色滤波片分别为阵列设置，形成彩色滤波器阵列。
5.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述图像转换装置包括光电阴极，所述GRB识别装置胶合在所述光电阴极接收光线一侧的表面。
6.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述能量增加装置包括微通道板、电子加速电场，所述微通道板设有微通道。
7.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述像元获取装置包括有探测器，所述探测器与所述显示装置间采用光锥进行耦合。
8.根据权利要求7所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述光锥内部设有光纤，所述光纤将所述显示装置的出光点、所述探测器像元连通。
9.根据权利要求1所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，还包括电源，所述中枢控制装置用于探测器各像元成像灰度值与对应该像元前GRB识别装置波段颜色的对应，并补全该像元另两个颜色分量得到全彩图像；所述电源用于为整个真彩像增强器提供电能。
10.根据权利要求9所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，所述电源与所述中枢控制装置连接，所述中枢控制装置分别与所述图像转换装置、所述能量增加装置、所述显示装置、所述像元获取装置连接。
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