CN112070707A

CN112070707A - 基于微透镜阵列的真彩像增强器

Info

Publication number: CN112070707A
Application number: CN202011257252.4A
Authority: CN
Inventors: 张利飞; 孙智慧; 李博韬; 张瑞勇
Original assignee: Teemsun Beijing Technology Co ltd
Current assignee: Teemsun Beijing Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2040-11-12
Also published as: CN112070707B

Abstract

基于微透镜阵列的真彩像增强器的图像算法和/或算法参数设置时，设置具有多个时间段的时间轴，每个时间段配置不同的图像算法和/或算法参数；在标准时间段内设置图像识别参考图片以及参考图片对应的参考算法参数；根据时间轴的变化，获取不同时间段对应的图像；客户端根据实时接收到的图像，以及上一时间段内的图像算法和/或算法参数，点击轮询模块，轮询模块对算法参数进行调整后进行轮询显示；图像显示模块根据轮询模块对图像算法和/或算法参数的轮询，实时对图像进行相应处理并显示；保存轮询模块选择的图像算法和/或算法参数，并将保存的图像算法和/或算法参数发送到中枢控制装置执行。

Description

基于微透镜阵列的真彩像增强器

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，其中，包括，

用于识别辐射图像的颜色的GRB识别装置；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；

还包括中枢控制装置，所述中枢控制装置分别与所述能量增加装置、所述显示装置连接；所述中枢控制装置用于存储多个图像算法和/或算法参数，根据图像算法和/或算法参数对显示装置的图像进行处理；所述中枢控制装置和远程客户端连接；

所述图像算法和/或算法参数设置时，设置时间轴，时间轴具有多个时间段，每个时间段配置不同的图像算法和/或算法参数；

选择任一时间段作为标准时间段，在该标准时间段内设置图像识别参考图片以及参考图片对应的参考算法参数；根据时间轴的变化，获取不同时间段对应的图像；

所述客户端根据实时接收到的图像，以及上一时间段内的图像算法和/或算法参数，点击图像算法和/算法参数的轮询模块，所述轮询模块根据当前时间段的算法参数以及参数插值，对算法参数进行调整后进行轮询显示；所述图像显示模块根据轮询模块对图像算法和/或算法参数的轮询，实时对图像进行相应处理并显示；

保存轮询模块选择的图像算法和/或算法参数，并将保存的图像算法和/或算法参数发送到中枢控制装置执行。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，

所述时间轴上时间段的配置在客户端配置，配置完成后，将参数配置时间段发送给真彩像增强器的中枢控制装置；或者直接在真彩像增强器的中枢控制装置设置时间轴上的时间段。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，所述中枢控制装置根据时间轴，以及客户端设置的图像算法和/或算法参数，对所述能量增加装置的电压在电压阈值内进行动态调整。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，所述客户端的图像算法按照功能进行分类包括一级目录：空间域法、频率域法、图像锐化；二级目录：灰度变换增加、直方图增强、图像平滑、平滑滤波、锐化滤波、线性滤波、非线性滤波、低通滤波、高通滤波、带通滤波、同态滤波、Robert算子、Sobel算子、Laplance算子；三级目录：不同算法对应的多个参数的阈值范围。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，所述客户端的远程操作的同一界面包括：图像、以及图像相关不同目录下的图像算法和/算法参数、轮询按键、参数确定按键。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，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。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，包括像元获取装置，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。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，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、探测器像元连通。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器，其中，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。

（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，可以轮询显示配置的图像算法和/或算法参数得到的效果，使配置参数的工作人员，能够简化操作，省去了单个参数手动不断调整的繁琐操作。

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；

图4是本发明真彩像增加器参数设置中时间轴设置的步骤流程图；

图5是本发明真彩像增加器参数设置中客户端轮询设置参数的步骤流程图；

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。基于微透镜阵列的真彩像增强器还包括图像优化装置，所述图像优化装置连接所述显示装置和所述中枢控制装置，在所述中枢控制装置的指令下，对显示装置的图像进行图像算法优化，并显示出需求的图像质量。

所述基于微透镜阵列的真彩像增强器可以应用于不同场景，例如交通监控，对于交通监控下，所述真彩像增加器采集图像的时间可能是一天24小时，也可能是工作时间；可能悬挂处的光线不同，可能位于空旷的悬挂架上，还可能位于常年被遮挡物遮盖的光线下，因此真彩像增强器图像所需要的算法不同，不同位置环境下的算法和算法参数也不同，而且不同真彩像增强器的应用场景图像的要求不同，需要的图像处理算法和算法参数也不同。因此，需要能够微透镜阵列的真彩像增强器的算法和算法参数的设置是个性化的，而且便于操作。

图像增加算法还包括可分为基于空域和频域的方法；基于空域的方法直接对图像进行处理；基于频域的方法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数进行修正，然后再反变换到原来的空域，得到增强的图像。

所述空间域法包括灰度变换增加、直方图增强、图像平滑等算法，

所述频率域法包括平滑滤波、锐化滤波、线性滤波、非线性滤波、低通滤波、高通滤波，带通滤波、同态滤波等。

图像增加算法还包括，图像锐化包括Robert算子、Sobel算子、Laplance算子。

例如对于交通监控，需要采用低通滤波的方法，去掉图像中的噪声；而对于交通监控中特定画面的采集，例如指定车辆的跟踪，需要高清晰度的照片，因此需要采用高通滤波，增加边缘的高频信号，使图像变的清晰。

现有的真彩像增强器需要根据不同的应用场景以及不同需求，去配置不同的算法满足应用场景下多样的图像质量需求。本发明在真彩像增加器，可以轮询显示配置的图像算法和/或算法参数得到的效果，使配置参数的工作人员，能够简化操作，省去了单个参数手动不断调整的繁琐操作，详细过程如下：

本发明将不同算法按照功能进行分类，例如

一级目录：空间域法、频率域法、图像锐化；

二级目录：灰度变换增加、直方图增强、图像平滑（空间域法），

平滑滤波、锐化滤波、线性滤波、非线性滤波、低通滤波、高通滤波、带通滤波、同态滤波(频率域法)，

Robert算子、Sobel算子，Laplance算子(图像锐化)；

三级目录：不同算法对应的多个参数的阈值范围。

所述不同目录下的图像算法名称和/或算法参数，可以在不同的界面显示，也可以在同一界面用不同的列或者不同的行显示展现，这里不做限制，为了得到更好的展示效果，本发明把图像、以及图像相关不同目录下的图像算法和/或算法参数在同一页面展示，并将轮询按键、参数确定按键设置在同一页面，作为真彩像增强器参数设置的客户端的远程操作界面。

本发明图像算法和/或算法参数确定方法的优选实施例如下，如图4和图5所示：

首先、设置真彩像增强器的24小时使用时间轴，为时间轴设置多个图像段，不同图像段配置不同的图像算法和/或算法参数。本发明可以根据用户的需求进细颗粒度的配置，包括4点-5点、5点-6点、6点-7点、7点-8点、8点-11点，11点-14点、14点-16点、16点-17点、17点-18点、18点-19点、19点-20点，20点-4点，具体不做限制，根据需求进行配置。所述配置可以在客户端配置，配置完成后，将参数配置时间段发送给真彩像增强器的中枢控制装置，或者直接在真彩像增强器的中枢控制装置设置，这里不做限制。

其次、可以在客户端或者真彩像增强器上，选择任一时间段作为标准时间段，在该标准时间段内设置图像识别参考图片以及参考图片对应的参考图像算法和/或算法参数，所述参考图像算法和/或算法参数包括算法名称目录和各目录下对应的算法参数标准值。该参考图片，以及参考图像算法和/或算法参数为与该时间段对应的标准图像算法和/或算法参数，是预先获取的标准值，这个值也可以进行实际调整，如果对图像显示效果满意，可以不做调整，直接使用对应的图像算法和/或对应的算法参数。

第三、根据时间轴的变化，获取不同时间段对应的图像信号，优选的根据标准时间段对下一时间段的图像段的算法和/或算法参数设定。

当时间轴到达下一时间段的设定时间点，所述真彩像增强器获得该时间段的图像，将该时间段对应的图像，以及上一时间段内的图像算法和/或算法参数发送到客户端。如果客户端有记录上一时间段的图像算法和/或算法参数，可以忽略，只发送真彩像增强器获取的图像。

所述客户端根据实时接收到的图像，以及上一时间段内的图像算法和/或算法参数，点击图像算法和/或算法参数的轮询模块，所述轮询模块根据当前时间段以及参数插值，对算法参数进行调整后进行轮询显示，同时还对各图像算法进行轮询，所述图像显示模块根据轮询模块对图像算法和/或算法参数进行对图像处理后进行实时显示。如图5所示，对于轮询模块满意的参数设置点击确定，并点击保存按键，作为该时间段内设置的参数。所述客户端将该时间段内设置的参数返回给所述真彩像增强器的中枢控制装置执行。所述中枢控制装置根据确定的图像算法和/或算法参数，发送给图像优化装置进行处理，并控制所述显示装置将优化后的图像显示。所述图像优化装置也可以内置于所述中枢控制装置，这里不做限制；所述中枢控制装置根据确定的图像算法和/或算法参数，直接发送给显示装置将优化后的图像显示。

所述轮询模块根据时间轴连续的时间段进行图像算法和/或算法参数的轮询，本发明的参数轮询模块使用了参数插值，例如18点-19点的参数设定和17点-18点之间的参数由于真彩像增强器对应的光线的变化，会有个固定插值，及参数插值。所述轮询模块根据时间轴对算法参数进行参数插值的调整，这样保证轮询时的数据更加精准，也减少了非必要参数的轮询。

本发明的所述的真彩像增强器，可以通过远程的客户端对时间轴上不同时间段采集的图像进行图像算法、算法参数进行调整，以得到最优的图像效果，使真彩像增强器的参数设置更加便捷。

本发明所述真彩像增强器的中枢控制装置和远程客户端连接，所述中枢控制装置用于存储多个图像算法，以及算法参数，并接收设置的图像算法以及算法参数，并根据时间轴，对远程设置的不同时间内图像采用设置的算法和/或算法参数进行调整。

本发明所述中枢控制装置根据时间轴，以及客户端设置的图像算法和/或算法参数，对所述能量增加装置的电压在电压阈值内进行动态调整，以得到更好的图像清晰度效果。

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。

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，所述探测器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，将射出的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由几百万个微通道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，并补全该像元另外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，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，并补全该像元另外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完成，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，补全该像素另外两个颜色分量，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领域中，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；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,但是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作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装置，对GRB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GRB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GRB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GRB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作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

1.基于微透镜阵列的真彩像增强器，其特征在于，包括，

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，

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，所述述中枢控制装置根据时间轴，以及客户端设置的图像算法和/或算法参数，对所述能量增加装置的电压在电压阈值内进行动态调整。

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，所述客户端的图像算法按照功能进行分类包括一级目录：空间域法、频率域法、图像锐化；二级目录：灰度变换增加、直方图增强、图像平滑、平滑滤波、锐化滤波、线性滤波、非线性滤波、低通滤波、高通滤波、带通滤波、同态滤波、Robert算子、Sobel算子、Laplance算子；三级目录：不同算法对应的多个参数的阈值范围。

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，所述客户端的远程操作的同一界面包括：图像、以及图像相关不同目录下的图像算法和/算法参数、轮询按键、参数确定按键。

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，包括像元获取装置，用于获取所述可见光图像像元点；

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、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，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。