CN206865574U - 一种低照度环境下彩色图像获取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低照度环境下彩色图像获取装置，通过分光模块将镜头模块采集的可见光和红外光分别输出到第一图像传感器和第二图像传感器，图像合成器对第一图像传感器采集的包含色彩信息的第一图像和第二图像传感器采集的包含亮度信息的第二图像进行合成处理，生成既包含色彩信息又包含亮度信息的彩色图像。本实用新型结构简单，能够在夜晚等低照度环境下拍摄出高清的彩色图像，且第一图像传感器和第二图像传感器共用一个镜头模块，使得其采集的第一图像和第二图像无视场差，便于后期的图像处理。

Description

一种低照度环境下彩色图像获取装置

技术领域

本实用新型涉及摄像装置领域，尤其是一种低照度环境下彩色图像获取装置。

背景技术

随着摄像技术的成熟发展，越来越多的电子设备都集成了摄像头，如相机（如卡片相机、单反、运动相机、摄像机等）、手机、平板电脑、笔记本、可穿戴设备等。而如何在夜晚等光线较暗的低照度环境下，获取更加清晰的彩色图像是目前研究的热门课题，也是市场的强烈需求。

为解决低照度环境的摄像问题，目前主要采用红外摄像原理，在摄像装置上同时设置可见光摄像头和红外摄像头，当光照度足够时，通过可见光摄像头进行拍照，当光照度不足时，切换成红外摄像头进行拍照，以实现在低照度环境下获得较为清晰的黑白图像。而这种方式存在至少两个缺陷，其一是，低照度环境下拍摄的图像缺少色彩信息；其二是，可见光摄像头和红外摄像头分别通过各自的镜头采集图像，其视场存在差异，不利于后期的图像处理。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种低照度环境下彩色图像获取装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种低照度环境下彩色图像获取装置，主要包括：

至少一个红外光源，所述红外光源用于发射所述红外光以照射待拍摄目标对象；

光源驱动模块，用于与所述红外光源电性连接并控制所述红外光源的工作状态；

镜头模块，用于采集所述目标对象反射的红外光和可见光；

分光模块，用于将光路分为反射通道和透射通道；

第一图像传感器，用于接收所述分光模块输出的可见光并生成包含色彩信息的第一图像；

第二图像传感器，用于接收所述分光模块输出的红外光并生成包含亮度信息的第二图像；以及

图像合成器，用于对所述第一图像和所述第二图像进行合成处理并输出包含色彩信息和亮度信息的彩色图像的图像合成器，所述第一图像传感器和第二图像传感器的图像输出端分别与图像合成器连接。

进一步的，本实用新型还可包括同步控制器，所述同步控制器的第一输出端与第一图像传感器的同步控制端连接，其第二输出端与第二图像传感器的同步控制端连接，其第三输出端与光源驱动模块的同步控制端连接。

进一步的，本实用新型中，所述反射通道和/或所述透射通道中还可设置有用于改变光路方向的反光模块。

进一步的，本实用新型中，所述分光模块为根据入射波段的范围进行反射和透射的分光片。

进一步的，本实用新型中，所述分光模块可采用短波通分光片，所述分光模块为反射波长大于截止波长且截止波长大于透射波长的短波通分光片。

优选的，所述第一图像传感器设置在透射通道的末端，通过透射通道接收所述可见光；所述第二图像传感器设置在反射通道的末端，通过反射通道接收所述红外光。

进一步的，本实用新型中，所述分光模块还可采用长波通分光片，所述分光模块为反射波长小于截止波长且截止波长小于透射波长的长波通分光片。

优选的，所述第一图像传感器设置在反射通道的末端，通过反射通道接收所述可见光；所述第二图像传感器设置在透射通道的末端，通过透射通道接收所述红外光。

进一步的，本实用新型中，所述镜头模块可与所述红外光源设置在所述彩色图像获取装置的同一个可视面上。

进一步的，本实用新型中，所述红外光源还可以采用外接光源，以可拆卸的方式设置在所述彩色图像获取装置上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型可为一种相机、手机、平板电脑或可穿戴设备，具有红外光图像传感器和可见光图像传感器，可在拍摄时，通过可见光图像传感器得到包含色彩信息的第一图像，可通过红外光图像传感器得到包含亮度信息的第二图像，再通过图像合成器对第一图像和第二图像进行合成处理，得到既包含色彩信息又包含亮度信息的高清彩色图像。

2）本实用新型通过增设分光模块使红外光图像传感器和可见光图像传感器基于同一个镜头模块，实现采集的第一图像和第二图像具有相同的视场角，便于后期的图像处理。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的系统示意图之一。

图2为本实用新型的系统示意图之二。

图3为本实用新型的光路示意图之一。

图4为本实用新型的光路示意图之二。

图5为本实用新型的一种结构示意图。

其中，1-目标对象，2-镜头模块，3-分光模块，4-第一图像传感器，5-第二图像传感器，6-图像合成器，7-光源驱动模块，8-红外光源，9-反光模块，10-壳体，11-开关键，图1至图4中，粗线表示光信号传播通路，细线表示电信号传输通路。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，图1描述了一种低照度环境下彩色图像获取装置，可以是一种相机、单反、摄像头，也可以是手机、平板、可穿戴设备等移动电子设备，主要包括：镜头模块2、分光模块3、第一图像传感器4、第二图像传感器5、光源驱动模块7、图像合成器6以及至少一个红外光源8。所述镜头模块2通过入射通道与分光模块3光信号连接，所述分光模块3通过反射通道与第一图像传感器4或第二图像传感器5光信号连接，通过透射通道与第二图像传感器5或第一图像传感器4光信号连接，所述光源驱动模块7与红外光源8电性连接，所述图像合成器6的第一输入端与第一图像传感器4的图像输出端连接，其第二输入端与第二图像传感器5的图像输出端连接。

本实用新型可通过分光模块将镜头模块采集的包含可见光和红外光的入射光分别输出到第一图像传感器和第二图像传感器，图像合成器对第一图像传感器采集的包含色彩信息的第一图像和第二图像传感器采集的包含亮度信息的第二图像进行合成处理，输出既包含色彩信息又包含亮度信息的较为清晰的彩色图像，特别适于低照度环境下进行摄像。

本实用新型中，所述镜头模块2设置在彩色图像获取装置的壳体10的固定开口处，用于采集待拍摄目标对象1所反射的可见光和红外光；所述分光模块3一般设置在镜头模块2的正后方。本实用新型中，所述分光模块3可以为由分光镜、红外光滤镜和可见光滤镜组成的器件，其中，分光镜将入射光分成两路等量光路，一路光通过红外光滤镜被第二图像传感器采集，一路光通过可见光滤镜被第一图像传感器采集。另外，所述分光模块3也可以采用能够根据入射波段的范围将入射光输出至反射通道和透射通道的分光片，将满足反射条件的波段输出至反射通道，将满足透射条件的波段输出至透射通道，该种分光片主要包括短波通分光片和长波通分光片。图1至图4所示的实施方式中的分光模块均采用的是短波通分光片，采用长波通分光片作为分光模块的具体实施方式附图中未示出。

当采用短波通分光片作为分光模块时，所述短波通分光片会反射入射波长大于截止波长的电磁波（即需满足反射波长大于截止波长条件），并且透射入射波长小于截止波长的电磁波（即需满足截止波长大于透射波长条件），由于红外光的波长大于可见光的波长，因此短波通分光片会反射红外光至反射通道，透射可见光至透射通道。相应的，所述第一图像传感器4为可见光图像传感器，设置在短波通分光片的正后方，通过透射通道接收可见光，并生成包含色彩信息的第一图像。所述第二图像传感器5为红外光图像传感器，设置在短波通分光片的侧方，通过反射通道接收红外光，并生成包含亮度信息的第二图像。

当采用长波通分光片作为分光模块时，所述长波通分光片会反射入射波长小于截止波长的电磁波（即需满足反射波长小于截止波长条件），并且透射入射波长大于截止波长的电磁波（即需满足截止波长小于透射波长条件），由于红外光的波长大于可见光的波长，因此长波通分光片会反射可见光至反射通道，透射红外光至透射通道。相应的，所述第一图像传感器4设置在长波通分光片的侧方，通过反射通道接收可见光，并生成包含色彩信息的第一图像。所述第二图像传感器5设置在长波通分光片的正后方，通过透射通道接收红外光，并生成包含亮度信息的第二图像。

本实用新型中，所述红外光源用于发射所述红外光以照射待拍摄的目标对象，所述红外光源可以采用红外光源，也可采用面光源、阵列光源等。为提高成像质量，达到更好的拍摄效果，在具体实施时，可采用阵列光源组件，也可在彩色图像获取装置的壳体上分布设置多个红外光源。

进一步的，本实用新型还可包括同步控制器，所述同步控制器的第一输出端与第一图像传感器的同步控制端连接，其第二输出端与第二图像传感器的同步控制端连接，其第三输出端与光源驱动模块的同步控制端连接。本实用新型通过同步控制器同步控制光源驱动模块、第一图像传感器、第二图像传感器进行工作，同步控制器输出的同步控制信号可以是一种使能信号，当光源驱动模块、第一图像传感器、第二图像传感器接收到该使能信号后，即根据自身预设的规则开始工作，如光源驱动模块在接收到同步控制信号后，执行预设的光源控制指令，控制红外光源的工作状态，如灯亮、灯灭、改变光照强度等；而第一图像传感器和第二图像传感器接收到同步控制信号后，根据预设的图像采集控制指令进行感光并输出所采集的图像信息。

如图2和图4所示，进一步的，为优化彩色图像获取装置中的内部构造，可通过改变彩色图像获取装置的光路来缩小彩色图像获取装置的体积及各模块的分布空间。可根据实际需求，在反射通道中设置反光模块9，改变反射通道的光路；也可在透射通道中设置反光模块9（图中未示出），改变透射通道的光路；还可以分别在反射通道与透射通道中增设反光模块9（图中未示出），同时改变反射通道和透射通道的光路。而且，还可以根据实际需求调整反光模块9的反射角度，甚至设置多个反光模块9进行多级反射。所述反光模块9可为反光镜。

如图3所示的实施方式，其反射通道和透射通道中均未设置反光模块9，该实施方式的光路大致呈“T状”。再如图4所示的实施方式中，其反射通道中设置有反光模块9，改变了反射通道的光路，在该实施方式下，第一图像传感器4和第二图像传感器5可为共基材器件，并分别位于分光模块3和反光模块9的正下方，该实施方式中的光路大致呈“h状”。另外，图3和图4中所示的分光片为倾斜设置，为将特定波长的光以特定角度进行反射，还需选择相应参数的分光片。

如图5所示，进一步的，本实用新型中，所述镜头模块2需与所述红外光源8设置在所述彩色图像获取装置的壳体10的同一个可视面上，至少需要在使用状态时，红外光源8能与镜头模块2处于同一可视面，如红外光源8可为外接光源，可以通过可拆卸的方式分布设置在所述彩色图像获取装置上，再如红外光源可为设置在壳体上的一种活动部件，可以通过滑动、旋转、折叠等方式变换红外光源的位置。

用户在使用本实用新型所提出的彩色图像获取装置时，将镜头模块2和红外光源8面向待拍摄的目标对象1，按下开关键11（所述开关键可为设置在壳体10上的物理按键，也可以是设置在触摸屏中的虚拟按键，也可以是语音控制开关等等），同步控制器接收到开关信号，并发出三路使能信号分别至光源驱动模块、第一图像传感器和第二图像传感器，光源驱动模块根据预设或用户设定的光源控制指令，控制红外光源8照射目标对象1，目标对象1反射环境中的可见光和红外光源8发出红外光至镜头模块2，镜头模块2将红外光和可见光透射至分光模块3上，分光模块3根据入射光的波长，对入射光进行分路，若采用的是短波通分光片，则将可见光通过透射通道输出到第一图像传感器4上，将红外光通过反射通道输出到第二图像传感器5上，若采用的是长波通分光片，则将可见光通过反射通道输出到第一图像传感器4上，将红外光通过透射通道输出到第二图像传感器5上，图像合成器对第一图像传感器4和第二图像传感器5输出的图像进行合成处理，输出彩色图像，并可在显示模块上进行显示。本实用新型结构简单，能够在夜晚等低照度环境下拍摄出高清的彩色图像，且第一图像传感器和第二图像传感器共用一个镜头模块，使得其采集的第一图像和第二图像之间无视场差，便于后期的图像处理。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于包括：

至少一个用于发射红外光以照射待拍摄目标对象的红外光源；

用于控制所述红外光源的工作状态的光源驱动模块；

用于采集目标对象反射的红外光和可见光的镜头模块；

用于将光路分为反射通道和透射通道的分光模块；

用于接收所述分光模块输出的可见光并生成包含色彩信息的第一图像的第一图像传感器；

用于接收所述分光模块输出的红外光并生成包含亮度信息的第二图像的第二图像传感器；

以及，用于对所述第一图像和所述第二图像进行合成处理并输出包含色彩信息和亮度信息的彩色图像的图像合成器，所述第一图像传感器和第二图像传感器的图像输出端分别与图像合成器连接。

2.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：还包括同步控制器，所述同步控制器的第一输出端与第一图像传感器的同步控制端连接，其第二输出端与第二图像传感器的同步控制端连接，其第三输出端与光源驱动模块的同步控制端连接。

3.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述反射通道和/或所述透射通道中设置有用于改变光路方向的反光模块。

4.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述分光模块为根据入射波段的范围进行反射和透射的分光片。

5.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述分光模块为反射波长大于截止波长且截止波长大于透射波长的短波通分光片。

6.根据权利要求5所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述第一图像传感器设置在透射通道的末端，通过透射通道接收所述可见光；所述第二图像传感器设置在反射通道的末端，通过反射通道接收所述红外光。

7.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述分光模块为反射波长小于截止波长且截止波长小于透射波长的长波通分光片。

8.根据权利要求7所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述第一图像传感器设置在反射通道的末端，通过反射通道接收所述可见光；所述第二图像传感器设置在透射通道的末端，通过透射通道接收所述红外光。

9.根据权利要求1所述的一种低照度环境下彩色图像获取装置，其特征在于：所述红外光源为外接光源，可拆卸地设置在所述彩色图像获取装置的壳体上。