CN203416336U - 光场摄像装置以及包含该光场摄像装置的成像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光场摄像装置以及包含该光场摄像装置的成像系统。所述光场摄像装置，包括光源组件、光路组件、成像组件、控制组件和外壳组件，其成像组件包括光场相机，可获取观察目标对象影视图像光场信息。所述成像系统，包括如上所述的光场摄像装置。采用本实用新型的光场摄像装置，整合了多景深光场信息同时成像、先摄像后调焦的光场相机技术，可事后分层分析不同景深影视图像，进行对比鉴别确认，不受现场条件限制，方便使用操作，提高了准确性和效率。采用本实用新型的成像系统，克服了单一光场相机影视图像信息量巨大，难以实时处理，应用场景受制约等问题，拓展了光场相机的可用性和易用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及数码成像技术领域，尤其涉及一种光场摄像装置以及包含该光场摄像装置的成像系统。
背景技术
随着电子数码技术的发展，以电荷耦合元件(CCD)、互补金属氧化物半导体元件(CMOS)为核心的数码成像系统已广泛应用于人们的生产和生活中，尤其应用于安全防护和健康护理等领域。现有摄像装置受原理特性制约，通过CCD和CMOS获取的观察目标对象影视图像质量完全依赖于成像时刻的各种条件，所获取的影视图像信息是一种固化的二维信息，事后的任何调整都是一种失去本真的处理。针对运动变化的观察目标对象，或者操作者产生抖动动作影响摄像装置时，很难获得聚焦清晰、画面分明的影视图像，多拍重拍成为必然的补救选择，无形中增加了劳动强度，降低了效率。现有影视图像这种固化的二维信息，缺乏立体感和层次感，对细节的比较鉴别帮助作用十分有限。
公开于2012年10月16日、公开号为US8289440B2的题为“Light field data acquisition devices，and methods of using and manufacturing same”的美国专利披露了一种光场相机，其工作原理为利用镜头拍摄图片的同时捕捉到整个视野光场(光场是指在每一个方向照来的每束光线)，用户在捕捉到拍摄瞬间的整个光场后，便可以事后在所得照片上随意改变焦点，移动视角，甚至将照片转为3D显示。这也就是说，用户可以真正地捕捉那个瞬间的全部影像，或捕捉到可以代表那一刻的所有光线。大体来说，这种光场相机和普通摄像装置在硬件上的最大不同，在于在光电感应器件和镜头之间多了一层微型透镜阵列。这层透镜阵列像是昆虫的复眼，每个透镜都会覆盖多个光电感应像素，在这些像素上存储场景的光线方向信息。在软件方面，则需要用到一些数学方法来生成具有指定焦点的图片。在记录下全部光场信息时，原始信息中会包含大量不同方向的光信号，它们叠加在一起，无法直接输出成图片。Yi-Ren Ng提出了利用傅立叶变换把不同的信号分解开再根据使用者的需要重新组合的方法，这种名为“傅立叶切片摄影”的后期处理方式能够合成出聚焦于任意一点的照片。换言之这种光场相机除了像传统照相机一样测量光线的强度和颜色，它还测量某个既定时间内光线移动的方向。光场相机不会只打开传感器，吸收照射进相机的瞬间光线，它会测量场景内的所有光 线，然后重造整体三维光场，对场景进行逼真还原。在这个过程中，光场相机获得的是多景深光场信息，这已不是一种简单的二维信息，而是一种多层次的类似断层扫描的复合二维信息，本质上是一种包含平面和进深方向信息的三维图像信息。这种三维图像信息通过专门软件实现先摄像后调焦，事后交互性能非常好，用户在拍照结束后改变焦距进行再对焦，可获得完美照片效果，揭示更多场景细节，实现更多特效，满足更多特定需要。
然而，这种光场相机图片信息量巨大，给储存空间和处理速度也提出了更高的要求，现有的硬件技术条件不能完全满足其完美的实时性要求。公开于2012年9月4日、公开号为USD666660S1的题为“Camera”的美国专利披露并已经上市发布的一款光场相机，其单张光场图片数据大小达20M左右，8G存储卡只能存储350张左右图片，图片分辨率仅为1080×1080，而普通摄像装置图片即使是高清，数据大小也只有区区几M。想要提高光场相机图片分辨率，其单张光场图片数据大小还将呈几何级数倍增，现有技术条件下实时显示和处理几乎成为不可能。这也是这款已经上市发布的光场相机显示屏分辨率只有128×128，从而只能沦为高级玩具的原因之一。这款已经上市发布的光场相机没有照明光源，特征光学参数中放大倍数只有8倍，观察目标距离和景深不是特别适合近距离检查观察，可用性和易用性存在一定局限。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种光场摄像装置，用来解决现有摄像装置影视图像质量完全依赖于成像时刻的各种条件，缺乏立体感和层次感，对细节的比较鉴别帮助作用十分有限问题，同时解决单纯的光场相机实时性不佳，特征光学参数不是特别适合近距离检查观察，可用性和易用性存在一定局限问题。
相应地，本实用新型还提供一种包含光场摄像装置的成像系统。
根据上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种光场摄像装置，包括光源组件、成像组件、控制组件和外壳组件，所述外壳组件容置固定该光源组件、成像组件和控制组件，其特征在于，所述外壳组件具有前表面、后表面和大致贯通该前表面、后表面几何中心的中心轴线，前表面设置有通孔，该通孔轴向与中心轴线重合；所述光源组件正对通孔，具有环绕通孔轴向分布的LED组合，所述LED组合与控制组件电气连接，开启时照射所述光场摄像装置观察视野中目标对象；所述成像组件位于光源组件后，包括一个光场相机，该光场相机位于中心轴线上，与控制组件电气连接，开启时获取所述光场摄像装置 观察视野中目标对象影视图像光场信息；所述控制组件与成像组件电气连接，提供电源供应和双向通信，与光源组件电气连接，提供电源供应和驱动控制。
所述光场摄像装置还包括光路组件，该光路组件位于光源组件与成像组件之间。所述光路组件包括至少一个光学透镜，该光学透镜轴向与中心轴线重合，用以进行所述光场摄像装置特征光学参数中放大倍数、观察目标距离和景深预调整。所述光路组件还包括一个分光器，所述分光器将光场摄像装置观察视野中目标对象的成像光路分为第一成像光路和第二成像光路，第一成像光路正对所述光场相机。所述成像组件还包括一个通用摄像头，所述通用摄像头正对第二成像光路，所述控制组件与该通用摄像头电气连接，提供电源供应和双向通信。所述通用摄像头优选USB接口摄像头。
所述光场摄像装置的控制组件具有触控板和按键开关，所述触控板和按键开关提供光场摄像装置操控开关电气信号，所述触控板、按键开关位于外壳组件后表面端。
所述光场摄像装置的控制组件还具有外部接口，用以获取电源供应和进行双向通信，所述外部接口与控制组件电气连接，优选USB接口。
一种成像系统，其特征在于，包括如上所述的光场摄像装置。
本实用新型的有益效果是：从上述方案可以看出，本实用新型提供的光场摄像装置以及包含该光场摄像装置的成像系统，整合了多景深光场信息同时成像、先摄像后调焦的光场相机技术，可事后分层分析不同景深影视图像，进行对比鉴别确认，不受现场条件限制，方便使用操作，提高了准确性和效率，克服了单一光场相机影视图像信息量巨大，难以实时处理，应用场景受制约等问题，拓展了光场相机的可用性和易用性。
附图说明
下面通过参考附图来示例性地说明本实用新型的具体实施方式，该说明并不以任何方式对本实用新型进行限制，在这些附图中：
图1是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图。
图2是本实用新型实施例中外壳组件示意图。
图3是本实用新型实施例中光源组件和外壳组件示意图。
图4是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，成像组件为光场相机。
图5是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，具有光路组件。
图6是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，光路组件为光学透 镜。
图7是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，光路组件包括分光器，成像组件包括通用摄像头。
图8是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，控制组件具有触控板和按键开关。
图9是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，控制组件具有外部接口。
图10是本实用新型实施例中光场摄像装置示意图，控制组件具有触控板、按键开关和外部接口。
图中附图标记表示为，100-光场摄像装置、1-光源组件、2-成像组件、3-控制组件、4-外壳组件、5-光路组件、11-LED组合、21-光场相机、22-通用摄像头、31-触控板、32-按键开关、33-外部接口、41-前表面、42-后表面、43-中心轴线、44-通孔、51-光学透镜、52-分光器、521-第一成像光路、522-第二成像光路。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例作进一步的详细描述。
图1所示的本实用新型的实施例提供了一种光场摄像装置100，包括光源组件1、成像组件2、控制组件3和外壳组件4，所述外壳组件4容置固定该光源组件1、成像组件2和控制组件3；所述光源组件1与控制组件3电气连接，开启时照射所述光场摄像装置100观察视野中目标对象；所述成像组件2位于光源组件1后，与控制组件3电气连接，开启时获取所述光场摄像装置100观察视野中目标对象影视图像信息；所述控制组件3与成像组件2电气连接，提供电源供应和双向通信，与光源组件1电气连接，提供电源供应和驱动控制，保障所述光场摄像装置100正常工作和功能实现。
在图2所示的本实用新型实施例中，所述外壳组件4具有前表面41、后表面42和大致贯通该前表面41、后表面42几何中心的中心轴线43，前表面41设置有通孔44，该通孔44轴向与中心轴线43重合。
在图3所示的本实用新型实施例中，所述光源组件1正对通孔44，具有环绕通孔44轴向分布的LED组合11，所述LED组合11与控制组件3电气连接，开启时照射所述光场摄像装置100观察视野中目标对象。
在图4所示的本实用新型实施例中，所述光场摄像装置100的成像组件2包括一个光场相机21，该光场相机21位于中心轴线43上，与控制组件3电气连接。
在图5所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100还包括光路组件5，该光路组件5位于光源组件1与成像组件2之间。
在图6所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100的光路组件5包括至少一个光学透镜51，该光学透镜51轴向与中心轴线43重合，用以进行所述光场摄像装置100特征光学参数中放大倍数、观察目标距离和景深预调整。
在图7所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100的光路组件5还包括一个分光器52，所述分光器52将光场摄像装置100观察视野中目标对象的成像光路分为第一成像光路521和第二成像光路522，第一成像光路521正对所述光场相机21；所述成像组件2还包括一个通用摄像头22，所述通用摄像头22正对第二成像光路522，所述控制组件3与该通用摄像头22电气连接，提供电源供应和双向通信；所述通用摄像头22优选USB接口摄像头。
在图8所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100的控制组件3具有触控板31和按键开关32，所述触控板31和按键开关32提供光场摄像装置100操控开关电气信号，所述触控板31、按键开关32位于外壳组件4后表面端。
在图9所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100的控制组件3具有外部接口33，用以获取电源供应和进行双向通信，所述外部接口33与控制组件3电气连接，优选USB接口。
在图10所示的本实用新型实施例中，所述的光场摄像装置100的控制组件3具有触控板31、按键开关32和外部接口33。
综上所述，采用本实用新型实施例的光场摄像装置，通过整合了多景深光场信息同时成像、先摄像后调焦的光场相机技术，解决了现有摄像装置影视图像质量完全依赖于成像时刻的各种条件，缺乏立体感和层次感，对细节的比较鉴别帮助作用十分有限，劳动强度增加，效率降低问题；同时解决单纯的光场相机实时性不佳，特征光学参数不是特别适合近距离检查观察，可用性和易用性存在一定局限问题。
本实用新型的实施例还提供了一种成像系统，该成像系统包括如上所述任意一个实施例所述的光场摄像装置。该光场摄像装置由于在上面实施例中已详细描述，此处不再赘述。
综上所述，采用本实用新型实施例的成像系统，由于该成像系统包括如上实施例所述的光场摄像装置，采用双摄像装置双通道获取观察视野中目标对象影视图像信息，克服了单一光场相机影视图像信息量巨大，难以实时处理，应用场景受制约等问题。因此该成像系统拓展了光场相机的可用性和易用性，可事后分层分析不同景深影视图像，进行对比鉴 别确认，不受现场条件限制，方便使用操作，提高了准确性和效率。
然而应当理解，尽管在以上的叙述中已经阐明了本实用新型的各种特征和有益效果以及本实用新型结构和功能的具体细节，但是这些内容仅仅是示范性的，其具体细节，尤其是形状、大小、数量和构件的布置在本实用新型原理的范围内可以被具体改变成由本实用新型权利要求书所主张的由宽泛上位意思所表示的整体范围。
本实用新型权利要求书中的措辞“一”或“一个”不排除复数，其仅仅旨在叙述的方便，不应当理解为对本实用新型保护范围的限缩。
除非另有限定，用在本说明书中的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属的领域中熟练的技术人员所通常理解的意义相同的意义。
应当理解，本实用新型的光场摄像装置以及包含该光场摄像装置的成像系统并不局限于上述实施例所述。任何本领域技术人员在阅读了本实用新型后，结合现有技术不经过创造性思考所构思出的变形或等同均涵盖在本实用新型所主张的权利要求书中。
Claims (9)
1.一种光场摄像装置，包括光源组件、成像组件、控制组件和外壳组件，所述外壳组件容置固定该光源组件、成像组件和控制组件，其特征在于，所述外壳组件具有前表面、后表面和大致贯通该前表面、后表面几何中心的中心轴线，前表面设置有通孔，该通孔轴向与中心轴线重合；所述光源组件正对通孔，具有环绕通孔轴向分布的LED组合，所述LED组合与控制组件电气连接，开启时透过通孔照射所述光场摄像装置观察视野中目标对象；所述成像组件位于光源组件后，包括一个光场相机，该光场相机位于中心轴线上，与控制组件电气连接，开启时获取所述光场摄像装置观察视野中目标对象影视图像光场信息；所述控制组件与成像组件电气连接，提供电源供应和双向通信，与光源组件电气连接，提供电源供应和驱动控制。
2.如权利要求1所述的光场摄像装置，其特征在于，所述光场摄像装置还包括光路组件，该光路组件位于光源组件与成像组件之间。
3.如权利要求2所述的光场摄像装置，其特征在于，所述光路组件包括至少一个光学透镜，该光学透镜轴向与中心轴线重合，用以进行所述光场摄像装置特征光学参数中放大倍数、观察目标距离和景深预调整。
4.如权利要求3所述的光场摄像装置，其特征在于，所述光路组件还包括一个分光器，所述分光器将光场摄像装置观察视野中目标对象的成像光路分为第一成像光路和第二成像光路，第一成像光路正对所述光场相机。
5.如权利要求4所述的光场摄像装置，其特征在于，所述成像组件还包括一个通用摄像头，所述通用摄像头正对第二成像光路，所述控制组件与该通用摄像头电气连接，提供电源供应和双向通信。
6.如权利要求5所述的光场摄像装置，其特征在于，所述通用摄像头选用USB接口摄像头。
7.如权利要求1所述的光场摄像装置，其特征在于，所述控制组件具有触控板和按键开关，所述触控板和按键开关提供光场摄像装置操控开关电气信号，所述触控板、按键开关位于外壳组件后表面端。
8.如权利要求1所述的光场摄像装置，其特征在于，所述控制组件具有外部接口，用以获取电源供应和进行双向通信，所述外部接口与控制组件电气连接，选用USB接口。
9.一种成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的光场摄像装置。
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