CN111586264A - 图像采集设备及图像采集方法 - Google Patents

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CN111586264A CN201910118094.5A CN201910118094A CN111586264A CN 111586264 A CN111586264 A CN 111586264A CN 201910118094 A CN201910118094 A CN 201910118094A CN 111586264 A CN111586264 A CN 111586264A
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Abstract

本申请实施例提供的一种图像采集设备及图像采集方法中，图像采集设备的CMOS图像传感器，接收由镜头进入的光线，获得待拍摄物体的图像，对图像逐像素行曝光；光阀与控制部件连接，开启或关闭以阻隔或通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者，以阻隔或通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线；控制部件在CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；基于开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；控制光阀仅在光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像，从而减少运动物体的图像形变。

Description

图像采集设备及图像采集方法
技术领域
本申请涉及图像采集技术领域，特别是涉及一种图像采集设备及图像采集方法。
背景技术
随着图像采集技术的发展，图像采集设备被广泛用于拍摄各类需要采集图像的场景，例如，用于拍摄交通场景中的车辆、道路等物体的图像，拍摄住宅区往来人员的图像等。
在很多图像采集设备中，例如图1所示的图像采集设备，采用CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器101接收由镜头102进入的光线，获得所要拍摄物体的图像，逐像素行曝光图像，得到逐行曝光图像，供控制部件103采集。
对图像进行逐像素行曝光的过程如图2所示，其中横轴代表像素行成像时间。CMOS图像传感器101按照自身的快门时长SD，对图像的每一行像素进行曝光，并且每一行像素之间存在预设逐行曝光时间差D。例如，当第一行像素在时间S1开始曝光时，需要经过预设逐行曝光时间差D，在时间S2第二行像素才开始曝光。类似的，按照预设逐行曝光时间差D，每一行像素逐一开始曝光。相应的，为保证每一行像素的曝光时长均为快门时长SD，曝光结束时也是第一行像素在时间E1先结束曝光，经过预设逐行曝光时间差D，在时间E2第二行像素再结束曝光。类似的，按照预设逐行曝光时间差D，每一行像素逐一结束曝光。
但是，拍摄运动物体时，可能会出现曝光了第一行像素后，经过预设曝光时间差，运动物体发生运动，图像变为运动物体的运动后图像。相应的，第二行像素变为运动后图像中的第二行像素，而不是第一行像素所在图像中的像素，第二行像素与第一行像素之间出现错位。由此，逐像素行曝光运动物体的图像时，运动物体的运动导致经预设曝光时间差后，各像素行之间出现错位，造成逐行曝光图像中的每一行像素出现错位，发生图像形变。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种图像采集设备及图像采集方法，以实现图像采集设备的CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，减少运动物体的图像形变。具体技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种图像采集设备，该设备包括：
CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件；
其中，CMOS图像传感器，用于接收由镜头进入的光线，获得待拍摄物体的图像，并对图像进行逐像素行曝光；
光阀与控制部件连接，用于在控制部件的控制下开启或关闭，以阻隔或通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者，以阻隔或通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线；
控制部件，用于：
在CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；
基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；
控制光阀仅在光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
第二方面，本申请实施例提供了一种图像采集方法，应用于图像采集设备，该图像采集设备包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件，该方法包括：
在CMOS图像传感器对图像开始逐像素行曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；其中，图像为CMOS图像传感器接收由镜头进入的光线，所获得的待拍摄物体的图像；
基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器逐像素行曝光所述图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；
控制光阀仅在光阀开启时间段开启，以通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质内存储有计算机程序，且包含在上述第一方面的图像采集设备中，该计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面提供的图像采集方法的步骤。
本申请实施例提供的一种图像采集设备及图像采集方法中，一种图像采集设备包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件；其中，CMOS图像传感器，用于接收由镜头进入的光线，获得待拍摄物体的图像，并对图像进行逐像素行曝光。光阀与控制部件连接，用于在控制部件的控制下开启或关闭，以阻隔或通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者，以阻隔或通过由光阀自身进入镜头的光线。控制部件，用于在CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；进而控制光阀仅在光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。由于CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，总曝光时间段中全部像素行的曝光重合时间段，是能够同时曝光全部像素行的时间段，因此，本申请实施例将全部像素行的曝光重合时间段确定为光阀开启时间段，非所述光阀开启时间段的时间段确定为光阀关闭时间段，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，可以仅在能够同时曝光全部像素行的时间段，让光线通过光阀，在非曝光重合时间段不让光线通过光阀，不曝光图像，从而减少图像的全部像素行的曝光时间差，得到全局曝光图像，减少曝光时间差下曝光图像造成的运动物体的图像形变。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术的一种图像采集设备的结构示意图；
图2为CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的原理示意图；
图3(a)为本申请一实施例的图像采集设备的结构示意图；
图3(b)为本申请另一实施例的图像采集设备的结构示意图；
图3(c)为本申请一实施例的图像采集设备的CMOS图像传感器的结构示意图；
图4为本申请一实施例的图像采集设备确定光阀开启时间段的原理示意图；
图5为本申请一实施例的图像采集设备中，液晶光阀的结构示意图；
图6为本申请一实施例的图像采集设备中，液晶光阀阻隔或者通过光线的原理示意图；
图7(a)为本申请再一实施例的图像采集设备的结构示意图；
图7(b)为本申请再一实施例的图像采集设备的结构示意图；
图7(c)为本申请再一实施例的图像采集设备的结构示意图；
图8为本申请一实施例的图像采集方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了实现图像采集设备的CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，减少运动物体的图像形变，本申请实施例提供了一种图像采集设备及图像采集方法。
为了便于理解，下面首先对本申请一实施例的图像采集设备进行介绍。该设备可以包括：
CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件；
其中，CMOS图像传感器，用于接收由镜头进入的光线，获得待拍摄物体的图像，并对图像进行逐像素行曝光；
光阀与控制部件连接，用于在控制部件的控制下开启或关闭，以阻隔或通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者，以阻隔或通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线；
为了便于理解和合理布局，后续以可选实施例的形式对本实施例的光阀和对应于光阀的不同安装位置的图像采集设备的结构进行说明。
控制部件，用于：在CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；控制光阀仅在光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
其中，本申请实施例的图像采集设备中，CMOS图像传感器对图像进行逐像素行曝光的原理，与图1所示图像采集设备中CMOS图像传感器对图像进行逐像素行曝光的原理相同，参见图2：CMOS图像传感器按照自身的快门时长SD，对图像的每一行像素进行曝光，并且每一行像素之间存在预设逐行曝光时间差D。例如，当第一行像素在时间S1开始曝光时，需要经过预设逐行曝光时间差D，在时间S2第二行像素才开始曝光；以此类推，按照预设逐行曝光时间差D，每一行像素逐一开始曝光。相应的，为保证每一行像素的曝光时长均为快门时长SD，曝光结束时也是第一行像素先在时间E1结束曝光，经过预设逐行曝光时间差D，在时间E2第二行像素再结束曝光；以此类推，按照预设逐行曝光时间差D，每一行像素逐一结束曝光。
光阀起到快门的作用，在控制部件的控制下开启时，可以让由镜头进入CMOS图像传感器的光线通过，或者让由光阀自身进入镜头的光线通过，从而使光线能够到达CMOS图像传感器，用于后续曝光图像。相对的，光阀在控制部件的控制下关闭时，可以阻隔由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者阻隔由光阀自身进入镜头的光线，从而使光线无法到达CMOS图像传感器，图像不曝光。并且，全部像素行的曝光重合时间段(OE)是能够同时曝光全部像素行的时间段，因此，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，能够得到全局曝光图像。当然，具体应用中，光阀具体可以是机械光阀，电磁光阀以及液晶光阀等等。任何可以作为图像采集设备的快门的光阀均可用于本申请，本实施例对此不作限制。
为了便于理解和合理布局，后续以可选实施例的形式对上述确定光阀开启时间段的原理进行详细说明。
本申请实施例提供的一种图像采集设备，包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件，由于CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，总曝光时间段中全部像素行的曝光重合时间段，是能够同时曝光全部像素行的时间段，因此，本申请实施例将全部像素行的曝光重合时间段确定为光阀开启时间段，非所述光阀开启时间段的时间段确定为光阀关闭时间段，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，可以仅在能够同时曝光全部像素行的时间段，让光线通过光阀，在非曝光重合时间段不让光线通过光阀，不曝光图像，从而减少图像的全部像素行的曝光时间差，得到全局曝光图像，减少曝光时间差下曝光图像造成的运动物体的图像形变。
可选的，为了使光阀在控制部件的控制下开启或关闭时，能够阻隔或通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，或者，能够阻隔或通过由光阀自身进入镜头的光线，本申请一实施例的图像采集设备中，光阀可以安装于镜头和CMOS图像传感器之间；或者，光阀可以安装于镜头前部，以下分别在图3(a)和3(b)的实施例中对相应的图像采集设备的结构进行详细说明。
如图3(a)所示，本申请一实施例的图像采集设备的结构，该设备可以包括：
CMOS图像传感器301、镜头302、光阀303以及控制部件304；
其中，CMOS图像传感器301，用于接收由镜头302进入的光线，获得待拍摄物体的图像，并对图像进行逐像素行曝光；
光阀303安装于镜头302和CMOS图像传感器301之间，以阻隔或通过由镜头302进入CMOS图像传感器301的光线，；
控制部件304，用于：在CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；控制光阀仅在光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
其中，控制部件304获得快门时长和预设逐行曝光时间差的方式，可以是控制部件按照预设图像采集周期，主动从CMOS图像传感器中获取的，也可以是CMOS图像传感器在开始曝光时主动发送，控制部件被动接收。
或者，如图3(b)所示，本申请另一实施例的图像采集设备的结构，该设备可以包括：
CMOS图像传感器301、镜头302、光阀303以及控制部件304；
光阀303安装于镜头302前部，以阻隔或通过由光阀自身进入镜头的光线。
其中，CMOS图像传感器301、镜头302以及控制部件304，与图3(a)实施例中的CMOS图像传感器301、镜头302以及控制部件304相同，在此不再赘述，详见图3(a)实施例的描述。可以理解的是，图3(b)实施例的图像采集设备与图3(a)实施例的图像采集设备区别仅在于光阀的安装位置不同。
可选的，如图3(c)所示，上述本申请图3(a)实施例中的CMOS图像传感器301具体可以包括：CMOS感光器件3011和CMOS驱动器3012。
相应的，控制部件304与CMOS传感器301中的CMOS驱动器3012连接，采用如下方式在CMOS图像传感器301开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)：
接收由CMOS驱动器3012发送的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
或者，按照CMOS图像传感器301的预设图像采集周期，获取CMOS驱动器3012存储的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
其中，如果图像采集设备用于安防监控以及交通摄像等需要拍摄视频的场景，CMOS图像传感器301可以按照预设图像采集周期对图像持续曝光，获得视频图像以得到视频。由此，控制部件304获得CMOS图像传感器301的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)时，可以按照CMOS图像传感器301的预设图像采集周期，获取CMOS驱动器3012存储的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
类似的，上述本申请图3(b)实施例中的CMOS图像传感器301具体可以包括：CMOS感光器件3011和CMOS驱动器3012。
可选的，上述本申请实施例中，图像采集设备确定光阀开启时间段的原理如图4所示，横轴为像素行成像时间，控制部件304具体可以采用如下方式确定光阀开启时间段：
从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，确定最后一行像素的曝光开始时间SN＝CMOS图像传感器的开始曝光时间S1+图像的像素行数N×预设逐行曝光时间差D。
从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，确定第一行像素的曝光结束时间E1＝CMOS图像传感器的开始曝光时间S1+快门时长SD。
将最后一行像素的曝光开始时间SN作为光阀开启时间，将第一行像素的曝光结束时间作为光阀关闭时间E1。
基于光阀开启时间和光阀关闭时间，确定光阀开启时间段。
参见图4，将总曝光时间段中，最后一行像素的曝光开始时间与第一行像素的曝光结束时间之间的曝光重合时间段OE，确定为光阀开启时间段。
具体应用中，不同性能的CMOS图像传感器301对应不同的预设曝光时间差D，相应的，控制部件基于所获得的预设曝光时间差D确定的光阀开启时间段，也是适用于该性能的CMOS图像传感器的。
可选的，上述光阀303具体可以为液晶光阀；
参见图5，液晶光阀可以包括两片同偏振方向的偏振片5011和偏振片5012，以及两片偏振片中间包夹的液晶分子层502，液晶分子层502中包括透明的控制电极，两片同偏振方向的偏振片外侧各加一层保护玻璃5031和保护玻璃5032；
控制部件304，通过液晶分子层502中的透明的控制电极，控制液晶分子层502两端的电压；
控制部件304可以通过控制液晶分子层502两端的电压，调整液晶分子层中液晶分子的分布，进而改变液晶分子层的透过率，以不同的折射率使光线通过或者阻隔光线。液晶光阀的不同折射率阻隔光线的原理如图6上部分所示，使光线通过的原理如图6下部分所示。图6中偏振片6011、偏振片6012以及液晶分子层602与图5中的偏振片5011、偏振片5012以及液晶分子层502相同。
由于液晶光阀的偏振片6011和偏振片6012是同偏振方向的，阳光和普通的灯光是非偏振态的，因此，当阳光和普通灯光通过偏振片6011后，只保留一半与偏振片的偏正方向对应方向的偏振光。如果控制部件304将液晶光阀中液晶分子的分布状态调整为图6上部分所示的液晶分子层602中的第一分布状态，第一分布状态对应的折射率为改变光线的偏振方向，则光线无法通过偏振片6012，实现了对光线的阻隔。如果控制部件304将液晶光阀中液晶分子的分布状态调整为图6下部分所示的液晶分子层602中的第二分布状态，第二分布状态对应的折射率为不改变光线的偏振方向，则光线可以通过偏振片6012，对光线不进行阻隔。
可选的，相应于上述光阀具体为图5所示的液晶光阀，如图7(a)所示，本申请再一实施例的图像采集设备的结构，该设备可以包括：
CMOS图像传感器701、镜头702、液晶光阀7041、控制部件703以及与控制部件连接的全透滤光片7042；
其中，CMOS图像传感器701以及镜头702，与上述本申请图3(a)实施例中的CMOS图像传感器301以及镜头302相同，在此不再赘述，详见图3(a)实施例的描述。
液晶光阀7041安装于镜头702和CMOS图像传感器701之间；
液晶光阀7041为图5所示的液晶光阀，液晶光阀7041一侧的保护玻璃外表面镀红外截止膜；
全透滤光片7042与镀有红外截止膜的液晶光阀7041构成ICR部件704。
控制部件703，进一步与全透滤光片7042连接；在基于当前环境光强度确定需要全部光线通过时，控制全透滤光片7042遮挡CMOS图像传感器701；在基于当前环境光强度确定不需要红外光通过时，控制液晶光阀7041遮挡CMOS图像传感器701。
由于液晶光阀7041为图5所示的液晶光阀，且液晶光阀7041的任一侧的保护玻璃外表面镀红外截止膜，因此，具有与红外截止滤光片相同的作用，镀有红外截止膜的液晶光阀7041可以替代红外截止滤光片，与全透滤光片7042构成ICR部件704，以用于在控制部件703的控制下，遮挡CMOS图像传感器701，阻隔红光通过。当然，另一侧的保护玻璃表面可以镀增透膜，以减少反光产生，提高成像质量。
其中，控制部件703具体可以利用光线传感器获取环境光强度参数，并判断环境光强度参数是否小于预设光强阈值；若小于，则表明环境光强度不足，确定需要全部光线通过，控制全透滤光片7042遮挡CMOS图像传感器701，以增强进入CMOS图像传感器401的光线强度。若不小于，则表明环境光强度充足，确定不需要红外光通过，控制液晶光阀7041遮挡CMOS图像传感器701，以阻隔红外光进入CMOS图像传感器701，避免全局曝光图像出现红外光引起的色差。
并且，液晶光阀7041具有偏振作用：参见图6下部分，如果光线通过液晶光阀的偏振片6012，则只透过一个方向的偏振光，导致至少一半的光线损失。对此，针对一般的图像采集场景，可以在图像采集设备的镜头前部或者CMOS图像传感器的前部增加偏振滤镜以提高光线强度；针对安防监控以及交通视频监控的应用场景，可以利用液晶光阀的偏振作用消除车牌或者车窗玻璃的反光。
相应于上述液晶光阀7041具有的偏振作用，上述图7(a)实施例的图像采集设备中，控制部件703在基于环境光强度确定是否需要全部光线通过，或者基于环境光强度确定是否消除红外光时，所依据的预设光强阈值，与采用非液晶光阀的光阀时的预设光强阈值相比，将减小至少一半。
另外，图7(a)所示图像采集设备与图3(a)所示图像采集设备获取全局曝光图像的过程相同，二者的区别在于光阀的安装位置以及光阀的种类不同。
在具体应用中还可以通过闪光灯增强环境光强度，以进一步增强进入CMOS图像传感器701的光线强度。为此，可选的，上述图像采集设备还可以包括：与控制部件703连接的闪光灯；相应的，控制部件703，在上述实施例的基础上，可以进一步根据当前环境光强度确定需要补光时，控制闪光灯在光阀开启时间段开启。
当环境光强度参数小于预设补光光强阈值，则表明环境光强度不足、且经全透滤光片增强后的环境光强度依然无法满足曝光需求，此时，控制部件703可以控制闪光灯在光阀开启时间段开启，以进一步增强环境光强度。
如图7(b)所示，本申请再一实施例的图像采集设备的结构，该设备可以包括：
CMOS图像传感器701、镜头702、液晶光阀703、控制部件704以及ICR部件705；
其中，CMOS图像传感器701以及镜头702，与图7(a)实施例中的CMOS图像传感器701以及镜头702相同，在此不再赘述，详见图7(a)实施例的描述。
液晶光阀703安装于镜头702和CMOS图像传感器701之间；
ICR部件705设置在镜头702与CMOS图像传感器701之间，ICR部件705具体可以包括：全透滤光片7051和红外滤光片7052；
控制部件704，进一步与全透滤光片7051和红外滤光片7052分别连接；在基于当前环境光强度确定需要全部光线通过时，控制全透滤光片7051遮挡CMOS图像传感器701。在基于当前环境光强度确定不需要红外光通过时，控制红外滤光片7052遮挡CMOS图像传感器701。
图7(b)实施例与上述图7(a)实施例的区别在于，ICR部件704由全透滤光片7051和红外滤光片7052构成，液晶光阀703不起到替代红外滤光片的作用。类似的，控制部件704对ICR部件704的控制过程与上述图7(a)实施例相同，在此不再赘述，详见上述图7(a)实施例的描述。
如图7(c)所示，本申请再一实施例的图像采集设备的结构，该设备可以包括：
CMOS图像传感器701、镜头702、液晶光阀703以及ICR部件705；
其中，CMOS图像传感器701以及镜头702与上述图7(b)实施例中的CMOS图像传感器701以及镜头702相同，在此不再赘述，详见上述图7(b)实施例的描述。
液晶光阀703安装于镜头702前部；液晶光阀703的保护玻璃的外表面镀增透膜；
ICR部件705设置在镜头702与CMOS图像传感器701之间，ICR部件705具体可以包括：全透滤光片7051和红外滤光片7052；
控制部件704，进一步与全透滤光片7051和红外滤光片7052分别连接；在基于当前环境光强度确定需要全部光线通过时，控制全透滤光片7051遮挡CMOS图像传感器701；在基于当前环境光强度确定不需要红外光通过时，控制红外滤光片7052遮挡CMOS图像传感器701。
控制部件704对ICR部件705的控制，与上述图7(b)实施例中控制部件704对ICR部件705的控制过程相同，在此不再赘述，详见上述图7(b)实施例的描述。
由于液晶光阀两侧的保护玻璃5031和保护玻璃5032会发生反光，反光中也会有部分光束进入到物镜，进而形成次像，也称鬼像，导致成像质量下降。因此，为了减少保护玻璃反光对成像质量的影响，在图7(c)实施例中，液晶光阀的保护玻璃5031和保护玻璃5032的外表面可以镀增透膜。通过在保护玻璃的外表面镀增透膜，可以提高通过液晶光阀的光线的透过率，进而减少反射光线的产生，减少保护玻璃反光对成像质量的影响。
如图8所示，本申请一实施例的图像采集方法的流程，应用于上述图3(a)实施例中，包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件的图像采集设备，该方法可以包括：
S801，在CMOS图像传感器对图像开始逐像素行曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；其中，图像为CMOS图像传感器接收由镜头进入的光线，所获得的待拍摄物体的图像。
本实施例的图像采集设中，CMOS图像传感器对图像进行逐像素行曝光，与图1所示图像采集设备中，CMOS图像传感器对图像进行逐像素行曝光的原理相同，在此不再赘述，详见上述图像采集设备实施例的描述。
可选的，S801中的CMOS图像传感器，具体可以包括：CMOS感光器件和CMOS驱动器。
相应的，S801具体可以包括：
接收由CMOS驱动器在CMOS图像传感器对图像开始逐像素行曝光时，发送的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
或者，按照CMOS图像传感器的预设图像采集周期，获取CMOS驱动器存储的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
具体应用中，如果图像采集设备用于安防监控以及交通摄像等需要拍摄视频的场景，CMOS图像传感器可以按照预设图像采集周期对图像持续曝光，获得视频图像以得到视频。同时，CMOS图像传感器具体可以包括：CMOS感光器件和CMOS驱动器。由此，获得CMOS图像传感器的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)时，可以按照CMOS图像传感器的预设图像采集周期，获取CMOS驱动器存储的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
S802，基于CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段。
其中，CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，存在全部像素行能够被同时曝光的曝光重合时间段(OE)。在曝光重合时间段(OE)，全部像素行可以不经过预设逐行曝光时间差(D)被同时曝光。并且，在非曝光重合时间段，每一行像素的曝光需要经过预设逐行曝光时间差(D)。对于运动物体，如果在非曝光重合时间段内进行图像曝光，将出现由预设逐行曝光时间差(D)引起的各像素行之间的错位，进而导致的图像形变；相对的，如果在曝光重合时间段(OE)进行图像曝光，图像中的每一行像素是同一时刻运动物体的图像，可以减少由预设逐行曝光时间差引起的每一行像素之间的错位，从而减少得到的全局曝光图像中的图像形变。因此，可以将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段，进而在后续步骤S803中控制光阀仅在光阀开启时间段开启，以得到全局曝光图像。
参见图4所示的确定光阀开启时间段的原理的示意，可选的，确定光阀开启时间段的具体过程，可以包括：
从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，确定最后一行像素的曝光开始时间SN＝CMOS图像传感器的开始曝光时间S1+图像的像素行数N×预设逐行曝光时间差D。
从CMOS图像传感器逐像素行曝光图像的总曝光时间段中，确定第一行像素的曝光结束时间E1＝CMOS图像传感器的开始曝光时间S1+快门时长SD。
将最后一行像素的曝光开始时间SN作为光阀开启时间，将第一行像素的曝光结束时间作为光阀关闭时间E1。
基于光阀开启时间和光阀关闭时间，确定光阀开启时间段。
参见图4，将总曝光时间段中，最后一行像素的曝光开始时间与第一行像素的曝光结束时间之间的曝光重合时间段OE，确定为光阀开启时间段。
具体应用中，不同性能的CMOS图像传感器301对应不同的预设曝光时间差D，相应的，控制部件基于所获得的预设曝光时间差D确定的光阀开启时间段，也是适用于该性能的CMOS图像传感器的。
S803，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，以通过由镜头进入CMOS图像传感器的光线，通过由光阀自身进入镜头的光线，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
本申请实施例提供的一种图像采集方法，应用于包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件的图像采集设备，由于CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，总曝光时间段中全部像素行的曝光重合时间段，是能够同时曝光全部像素行的时间段，因此，本申请实施例将全部像素行的曝光重合时间段确定为光阀开启时间段，非所述光阀开启时间段的时间段确定为光阀关闭时间段，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，可以仅在能够同时曝光全部像素行的时间段，让光线通过光阀，在非曝光重合时间段不让光线通过光阀，不曝光图像，从而减少图像的全部像素行的曝光时间差，得到全局曝光图像，减少曝光时间差下曝光图像造成的运动物体的图像形变。
可选的，上述图8实施例的方法应用于本申请图7(a)实施例的图像采集设备，也就是光阀为一侧保护玻璃表面镀有红外截止膜的液晶光阀，且该图像采集设备还包括全透滤光片，液晶光阀与全透滤光片构成ICR部件时，本申请实施例的图像采集方法，还可以包括：
在基于当前环境光强度确定需要全部光线通过时，控制全透滤光片遮挡CMOS图像传感器；
在基于当前环境光强度确定不需要红外光通过时，控制镀有红外截止膜的液晶光阀遮挡所述CMOS图像传感；
在具体应用中，考虑到光阀相当于快门，用于控制光线到达CMOS图像传感器。因此，在环境光强度充足，不需要红外光通过时，消除环境光中的红外光的具体方法，可以控制光阀遮挡由镜头进入的红外光。当然，为实现对红外光的阻隔作用，光阀具体可以是两侧保护玻璃表明镀有红外截止膜的液晶光阀。
可选的，上述图8实施例的方法应用于本申请图7(b)或者图7(c)实施例的图像采集设备，也就是图像采集设备还包括ICR部件，ICR部件具体包括全透滤光片和红外滤光片时，本申请实施例的图像采集方法，还可以包括：
在基于当前环境光强度，确定需要全部光线通过时，控制全透滤光片遮挡所述CMOS图像传感器；
其中，获取当前环境光强度，具体可以是利用光线传感器获取环境光强度参数。当前环境光强度小于预设光强阈值，则表明环境光强度不足，确定需要全部光线通过，可以控制ICR部件中的全透滤光片遮挡CMOS图像传感器，以增强进入CMOS图像传感器的光线强度。
当然，在全透滤光片对光线强度的增强不满足曝光所需光线强度时，还可以在图像采集设备中设置闪光灯，控制闪光灯在光阀开启时间段开启，以对环境光进行补光，增强环境光强度至经全透滤光片增强后，能够满足曝光所需的环境光强度。
在基于当前环境光强度，确定不需要红外光通过时，控制红外滤光片遮挡CMOS图像传感器。
若当前环境光强度不小于预设光强阈值，则表明环境光强度充足，不需要红外光通过，可以消除环境光中的红外光。具体的，可以控制ICR部件中的红外滤光片遮挡CMOS图像传感器，以阻隔红外光进入CMOS图像传感器，避免全局曝光图像出现红外光引起的色差。
当然，在上述任一实施例中，可以根据当前环境光强度确定需要补光时，控制闪光灯在光阀开启时间段开启。
根据当前环境光强度确定需要补光，具体可以是获取当前环境光强度，根据当前环境光强度，判断当前环境光强度是否小于预设补光光强阈值。若小于，则确定需要补光。
具体应用中，在环境光强度不足，和/或者图像采集设备中无可使用的全透滤光片时，可以控制闪光灯在光阀开启时间段开启，以对环境光进行补光，增强环境光强度至能够满足曝光所需的环境光强度。
上述控制部件中可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离于上述控制部件的存储装置。
上述控制部件中还可以包括通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital SignalProcessor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本申请一实施例提供的计算机可读存储介质，包含于包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件的图像采集设备，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述任一实施例中图像采集方法的步骤。
本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质，包含于包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件的图像采集设备，由于CMOS图像传感器逐像素行曝光图像时，总曝光时间段中全部像素行的曝光重合时间段，是能够同时曝光全部像素行的时间段，因此，本申请实施例将全部像素行的曝光重合时间段确定为光阀开启时间段，非所述光阀开启时间段的时间段确定为光阀关闭时间段，控制光阀仅在光阀开启时间段开启，可以仅在能够同时曝光全部像素行的时间段，让光线通过光阀，在非曝光重合时间段不让光线通过光阀，不曝光图像，从而减少图像的全部像素行的曝光时间差，得到全局曝光图像，减少曝光时间差下曝光图像造成的运动物体的图像形变。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一实施例中所述的图像采集方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)或无线(例如：红外线、无线电、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如：DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘))、或者半导体介质(例如：SSD(Solid StateDisk，固态硬盘))等。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于图像采集方法实施例而言，由于其基本相似于设备实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种图像采集设备，其特征在于，所述设备包括：
CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件；
所述CMOS图像传感器，用于接收由所述镜头进入的光线，获得待拍摄物体的图像，并对图像进行逐像素行曝光；
所述光阀与所述控制部件连接，用于在所述控制部件的控制下开启或关闭，以阻隔或通过由镜头进入所述CMOS图像传感器的光线，或者，以阻隔或通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线；
所述控制部件，用于：
在所述CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；
基于所述CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从所述CMOS图像传感器的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；
控制所述光阀仅在所述光阀开启时间段开启，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光阀安装于所述镜头前部；
或者，所述光阀安装于所述镜头和所述CMOS图像传感器之间。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述的光阀为液晶光阀；
所述液晶光阀包括两片同偏振方向的偏振片以及偏振片包夹的液晶分子层，所述液晶分子层包括透明的控制电极，所述两片同偏振方向的偏振片外侧各加一层保护玻璃；
所述控制部件，通过所述透明的控制电极，控制所述液晶分子层两端的电压。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述液晶光阀安装于所述镜头和所述CMOS图像传感器之间；
所述液晶光阀的一侧保护玻璃的外表面镀红外截止膜；
所述设备还包括：与所述控制部件连接的全透滤光片；
所述全透滤光片与镀有红外截止膜的所述液晶光阀构成ICR部件；
所述控制部件，进一步与所述全透滤光片连接；在基于当前环境光强度确定需要由所述镜头进入所述液晶光阀的光线通过时，控制所述全透滤光片遮挡所述CMOS图像传感器；在基于当前环境光强度确定不需要由所述镜头进入所述液晶光阀的红外光通过时，控制所述镀有红外截止膜的液晶光阀遮挡所述CMOS图像传感器。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述液晶光阀安装于所述镜头和所述CMOS图像传感器之间；
所述设备还包括：设置在所述光阀与CMOS图像传感器之间的ICR部件，所述ICR部件包括：全透滤光片和红外滤光片；
所述控制部件，进一步与所述全透滤光片和所述红外滤光片分别连接；在基于当前环境光强度确定需要从所述镜头进入所述液晶光阀的光线通过时，控制所述全透滤光片遮挡所述CMOS图像传感器；在基于当前环境光强度确定不需要从所述镜头进入所述液晶光阀的红外光通过时，控制所述红外滤光片遮挡所述CMOS图像传感器。
6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述液晶光阀安装在所述镜头前部；
所述保护玻璃的外表面镀增透膜；
所述设备还包括：设置在所述镜头与所述CMOS图像传感器之间的ICR部件，所述ICR部件包括：全透滤光片和红外滤光片；
所述控制部件，进一步与所述全透滤光片和所述红外滤光片分别连接；在基于当前环境光强度确定需要从所述镜头进入所述CMOS图像传感器的光线通过时，控制所述全透滤光片遮挡所述CMOS图像传感器；在基于当前环境光强度确定不需要从所述镜头进入所述CMOS图像传感器的红外光通过时，控制所述红外滤光片遮挡所述CMOS图像传感器。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制部件，采用如下方式确定所述光阀开启时间段：
从所述CMOS图像传感器逐像素行曝光所述图像的总曝光时间段中，确定最后一行像素的曝光开始时间(SN)：
最后一行像素的曝光开始时间(SN)＝CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)+图像的像素行数(N)×预设逐行曝光时间差(D)；
从所述CMOS图像传感器逐像素行曝光所述图像的总曝光时间段中，确定第一行像素的曝光结束时间(E1)：
第一行像素的曝光结束时间(E1)＝CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)+快门时长(D)；
将所述最后一行像素的曝光开始时间(SN)作为光阀开启时间，将所述第一行像素的曝光结束时间(E1)作为光阀关闭时间；
将所述光阀开启时间和所述光阀关闭时间之间的时间段，确定为光阀开启时间段。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述CMOS图像传感器，包括：CMOS感光器件和CMOS驱动器；
所述控制部件，与所述CMOS图像传感器中的CMOS驱动器连接，采用如下方式在所述CMOS图像传感器开始曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)：
接收由所述CMOS驱动器发送的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；
或者，按照所述CMOS图像传感器的预设图像采集周期，获取所述CMOS驱动器存储的快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)。
9.一种图像采集方法，其特征在于，应用于包括CMOS图像传感器、镜头、光阀以及控制部件的图像采集设备，所述方法包括：
在所述CMOS图像传感器对图像开始逐像素行曝光时，获得快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)；所述图像为所述CMOS图像传感器接收由所述镜头进入的光线，所获得的待拍摄物体的图像；
基于所述CMOS图像传感器的开始曝光时间(S1)、快门时长(SD)和预设逐行曝光时间差(D)，从所述CMOS图像传感器逐像素行曝光所述图像的总曝光时间段中，将全部像素行的曝光重合时间段(OE)确定为光阀开启时间段；
控制所述光阀仅在所述光阀开启时间段开启，以通过由镜头进入所述CMOS图像传感器的光线，或者通过由所述光阀自身进入所述镜头的光线，得到各像素行同时曝光的全局曝光图像。
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