CN209842235U - 图像拼接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种图像拼接系统，包括：一个图像传感器，包括调制成像区域；N个具有调制装置的光学系统，用于形成调整后的中间像，N为小于或等于20的正整数；转换组件，用于将调整后的中间像转变为调制投影图像，调制投影图像投射到调制成像区域并被图像传感器采集；其中，具有调制装置的光学系统包括：光学装置，用于形成中间像；调制装置，包括遮光区域，遮光区域用于在中间像的位置遮挡中间像中对其他光学系统产生影响的杂光光线并将中间像调制为调整后的中间像。调制装置的遮光区域遮挡杂光光线，降低光学系统的杂光光线对其他光学系统产生影响的概率，提升图像的准确性。

Description

图像拼接系统

技术领域

本实用新型涉及图像处理及光学系统技术领域，尤其涉及一种图像拼接系统。

背景技术

光路是指光经过光学系统最终成像的路径。光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。

光学系统通常由多个光学装置组成，在一个光学系统中的相邻两个光学装置之间有中间像，中间像是前一光学装置产生的像，并可作为下一光学装置的物来成像。

现有技术中的图像拼接系统，多个光学系统投射到一个图像传感器上，之后通过图像传感器采集图像。但是利用这样的方案，光学系统投射在图像传感器上的图像可能会与其他光学系统投射在图像传感器上的图像产生部分重合，图像传感器接收到的图像的准确性低。

发明内容

本实用新型实施例提供一种图像拼接系统，提升图像传感器接收到的图像的准确性。

第一方面，提供了一种图像拼接系统，包括：

一个图像传感器，包括调制成像区域；

N个具有调制装置的光学系统，用于形成调整后的中间像，N为小于或等于20的正整数；

转换组件，用于将所述调整后的中间像转变为调制投影图像，所述调制投影图像投射到所述调制成像区域并被所述图像传感器采集；

其中，所述具有调制装置的光学系统包括：

光学装置，用于形成中间像；

调制装置，包括遮光区域，所述遮光区域用于在所述中间像的位置遮挡所述中间像中对其他光学系统产生影响的杂光光线并将所述中间像调制为所述调整后的中间像。

进一步的，所述图像传感器还包括自然成像区域，所述图像拼接系统还包括：

不具有调制装置的光学系统，用于在所述图像传感器上形成自然投影图像，其中，所述自然投影图像投射到所述自然成像区域并被所述图像传感器采集。

进一步的，所述调制装置的数量与所述中间像的数量相同。

进一步的，所述转换组件的数量与所述具有调制装置的光学系统的数量相同。

进一步的，所述转换组件用于将至少两个所述调整后的中间像转换为所述调制投影图像。

进一步的，所述光学装置包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

进一步的，所述转换组件包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

进一步的，所述不具有调制装置的光学系统包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

进一步的，所述调整后的中间像的形状与所述调制成像区域的形状相同。

进一步的，所述自然投影图像的形状与自然成像区域的形状对应。

本实用新型实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：通过调制装置的遮光区域在中间像的位置遮挡光学系统中对其他光学系统产生影响的杂光光线，降低光学系统对其他光学系统产生影响的概率，提升图像传感器接收到的图像的准确性。另外，将图像传感器分割为多个成像区域，并通过调制装置对中间像进行调制为调整后的中间像，使得调整后的中间像通过转换组件后转变为投射到图像传感器的多个成像区域的调制投影图像，将多个光学系统形成的像拼接在同一个图像传感器上，减少了图像传感器的用量，控制了成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一个实施例中的图像拼接系统的结构示意图。

图2为本实用新型的一个实施例中的调制装置对中间像的调制示意图。

图3为本实用新型的一个实施例中的调制投影图像与调制成像区域的示意图。

图4为本实用新型的一个实施例中的调制装置的结构示意图。

图5为本实用新型的另一个实施例中的图像拼接系统的结构示意图。

图6为本实用新型的一个实施例中的图像拼接系统的结构图1。

图7为本实用新型的一个实施例中的图像拼接系统的结构图2。

图8为本实用新型的一个实施例中的图像拼接系统的结构图3。

图9为本实用新型的一个实施例中的图像拼接系统的结构图4。

图10为本实用新型的再一个实施例中的图像拼接系统的结构示意图。

图11为本实用新型的另一个实施例中的图像拼接系统的结构图5。

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，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本实用新型提供一种图像拼接系统，包括：

一个图像传感器，包括调制成像区域；

N个具有调制装置的光学系统，用于形成调整后的中间像，N为小于或等于20的正整数；

转换组件，用于将所述调整后的中间像转变为调制投影图像，所述调制投影图像投射到所述调制成像区域并被所述图像传感器采集；

其中，所述具有调制装置的光学系统包括：

光学装置，用于形成中间像；

调制装置，包括遮光区域，所述遮光区域用于在所述中间像的位置遮挡所述中间像中对其他光学系统产生影响的杂光光线并将所述中间像调制为所述调整后的中间像。

可选的，作为一个实施例，所述调整后的中间像的形状与所述调制成像区域的形状相同。

具体的，中间像的像距基于光学装置的焦距和物像的距离确定，以凸透镜为例，物距的倒数与像距的倒数之和等于焦距的倒数。基于物像的距离和焦距，即可确定凸透镜的成像的像距。

可以理解的是，一个具有调制装置的光学系统中，光学装置设置有一个或不少于两个，在光学装置设置为一个的情况下，光学装置形成一个中间像，中间像经过调制装置的遮光区域遮挡杂光光线后形成调整后的中间像，调整后的中间像通过转换组件的转换形成调制投影图像，调制投影图像投射到图像传感器上的对应的调制成像区域上，调制投影图像和图像传感器采集的其他图像拼接为一个拼接图像，调制投影图像和图像传感器采集到的其他图像的边缘相切，形成一个拼接图像，以采用两个具有调制装置的光学系统为例，两个具有调制装置的光学系统形成两个矩形的图像，两个矩形的图像拼接为一个拼接图像，拼接图像为矩形且与图像传感器的采集面的形状和大小相同。

在光学装置设置有不少于两个的情况下，两个光学装置之间通过中间像来传递，即前一光学装置在两个光学装置之间形成一个中间像，后一光学装置以两个光学装置之间的中间像为物，进而在后一光学装置后形成中间像。光学装置将物转变为中间像，中间像经过调制装置后形成调整后的中间像。调整后的中间像通过转换组件的转换，从而投射到图像传感器上。图像传感器采集转换组件投射出的调制投影图像。

如图2所示，中间像通过调制装置上的遮光区域遮挡杂光光线后形成调整后的中间像，即遮光区域对中间像进行限制，从而对中间像的大小和形状形成限制，进而使多个光学系统形成的像投射到一个图像传感器上。将多个光学系统的成像限制在同一个图像传感器上，相比于每一个光学系统对应一个图像传感器的方案，减少了图像传感器的用量，一方面控制了成本，一方面，由于图像传感器的数量减少，图像传感器占用的空间大小降低，便于图像传感器的安装。另外，通过调制装置的遮光区域遮挡光学系统中对其他光学系统产生影响的杂光光线，进而降低光学系统对其他光学系统产生影响的概率，提升图像传感器接收到的图像的准确性。

需要说明的是，调制装置的位置位于中间像的位置。杂光光线为当前光学系统中会对其他光学系统会产生影响的光线。调制装置的位置位于中间像的位置，则调制装置对中间像中的杂光光线形成的区域形成遮挡，相比于调制装置在中间像以外的位置的方案，本方案中的调制装置对杂光光线的遮挡效果好。

举例来说，调制装置获取圆形的采集区域的完整图像后形成圆形的中间像，若图像传感器只需获取采集区域下半部的半圆形的图像，则中间像上对应采取区域上半部的区域的光线为杂光光线，则在中间像位置的调制装置遮挡圆形的中间像的一半的图像，进而形成采集区域下半部的半圆形的图像并经过转换组件投射到图像传感器上。在中间像的位置，中间像形成的圆形区域与采集区域对应，中间像上被遮挡的半圆形区域的光线为采集区域下半部区域内的光线。若是将调制装置设置在中间像之前，此时物像中每个点的光线还处在分散阶段，调制装置对杂光光线的的遮挡效果差。在中间像位置的调制装置对光学装置投射出的杂光光线的遮挡效果好。

调制装置可以是中间做出透光孔的金属薄片(透光孔之外的区域即遮光区域)，也可以是在透明玻璃上镀预设形状的反射膜或吸收膜形成遮光区域。

如图3所示，调制装置的遮光区域形成透光区域，透光区域的形状可以采取矩形、半圆形、正六边形等。

可选的，作为一个实施例，如图4所示，图像传感器包括多个调制成像区域，具有调制装置的光学系统的数量与调制成像区域数量相同。

举例来说，将一个矩形的图像传感器划分为四个调制成像区域，四个调制成像区域优选为四个面积相同矩形，四个矩形的面积之和与图像传感器的采集面的面积相等。则具有调制装置的光学系统设置有四个。则四个具有调制装置的光学系统中的调制装置的遮光区域形成的透光区域均设置为矩形，此时光学装置形成的中间像经过矩形的透光区域后形成矩形的调整后的中间像，调整后的中间像经过转换组件的转换形成投射到图像传感器上的矩形的调制投影图像，四个矩形的调制投影图像投射到四个矩形的调制成像区域。四个调制投影图像的大小与形状与四个调制成像区域的大小和形状相同。通过调制装置的调制，从而使中间像通过调制装置后形状和大小均被限制，使多个光学系统形成的像投射到一个图像传感器上，通过调制装置上遮光区域对杂光的遮挡，降低了杂光对其他光学系统产生影响的概率，提升图像传感器接收到的图像的准确性。

可选的，作为一个实施例，如图5所示，所述图像传感器还包括自然成像区域，所述图像拼接系统还包括：

不具有调制装置的光学系统，用于在所述图像传感器上形成自然投影图像，其中，所述自然投影图像投射到所述自然成像区域并被所述图像传感器采集。

可选的，作为一个实施例，所述自然投影图像的形状与自然成像区域的形状对应。

可以理解的是，本实施例中包括具有调制装置的光学系统和不具有调制装置的光学系统，不具有调制装置的光学系统将物转变为自然投影图像投射到自然成像区域，不具有调制装置的光学系统可以设置有多个。

本方案将图像传感器划分为调制成像区域和自然成像区域，具有调制装置的光学系统与自然成像区域可拼接成完整的图像传感器的采集图像的面。

举例来说，将矩形的图像传感器分为一个自然成像区域和两个调制成像区域，两个调制成像区域位于自然成像区域的两侧，现有的不具有调制装置的光学系统的成像采取圆形，两个调制成像区域形成一个中部具有圆形孔的矩形，圆形孔的大小与与自然成像区域的形状相同。一个不具有调制装置的光学系统形成的自然投影图像投射到中部的圆形的自然成像区域，两个具有调制装置的光学系统通过转换组件形成两个调制投影图像并投射到两个调制成像区域内。

可选的，作为一个实施例，所述不具有调制装置的光学系统包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

可以理解的是，折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件由光学元件组成。不具有调制装置的光学系统将物象转变为自然投影图像投射在图像传感器上的自然成像区域。

可选的，作为一个实施例，每个所述具有调制装置的光学系统具有一个调制装置。

可以理解的是，每个具有调制装置的光学系统会形成一个或不少于两个的中间像，通过一个调制装置对中间像进行调制，进而控制中间像的形状，从而在转换组件前形成调整后的中间像。

举例来说，具有调制装置的光学系统中具有三个光学装置时，此时该具有调制装置的光学系统中会形成三个中间像，将一个调制装置设置在三个中间像中的最后一个中间像的位置，从而使具有调制装置的光学系统形成调整后的中间像。另外，一个调制装置可以设置在三个中间像中任一个中间像的位置，将一个调制装置设置在三个中间像中的第一个中间像的位置，以遮光区域形成的透光区域为矩形为例，第一个中间像经过透光区域后形成了矩形的中间像，第一个矩形的中间像被第二个光学装置采集后形成了第二个矩形的中间像，第二个矩形的中间像被第三个矩形的中间像采集并形成矩形的调整后的中间像。

可选的，作为一个实施例，所述调制装置的数量与所述中间像的数量相同。

可以理解的是，在一个具有调制装置的光学系统中的光学装置的数量为一个时，此时通过一个调制装置对一个光学装置形成的中间像进行调制来形成调整后的中间像。

在一个具有调制装置的光学系统中的光学装置的数量多于两个的情况下，光学装置会形成不少于两个中间像，由于光线在通过光学装置的过程中会产生杂光，所以本方案通过在每一个中间像的位置均设置一个调制装置，进而形成调整后的中间像。本方案在每一个中间像的位置设置一个调制装置，进一步的限制杂光光线，降低当前的光学系统对其他光学系统产生影响的概率，提升图像的准确性。

可选的，作为一个实施例，如图1所示，所述转换组件的数量与所述具有调制装置的光学系统的数量相同。

可以理解的是，每一个转换组件与每一个具有调制装置的光学系统对应，即一个具有调制装置的光学系统形成的调整后的中间像通过一个转换组件后形成一个调制投影图像。

可选的，作为一个实施例，所述光学装置包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

可以理解的是，折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件由光学元件组成。光学装置包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件，物象通过折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件后形成中间像。

可选的，作为一个实施例，所述转换组件包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

可以理解的是，转换组件包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件，中间像经过折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件后形成调制投影图像。

举例来说，具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件时，折射式光学组件形成的中间像被经过调制装置后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过一个折射式光学组件后投射在图像传感器上的调制成像区域形成调制投影图像。

举例来说，如图6所示，具有调制装置的光学系统设置有两路，第一路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件a1，转换组件采取折射式光学组件a2；第二路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件a3，转换组件采取折射式光学组件a4。则第一路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件a1形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件a2的折射后在图像传感器上形成第一调制投影图像。第二路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件a3形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件a4的折射后在图像传感器上形成第二调制投影图像。第一调制投影图像和第二调制投影图像拼接到一个图像传感器上，并且通过调制装置上遮光区域对杂光光线的限制，第一调制投影图像与第二调制投影图像互相产生影响的概率小，提升了图像传感器接收到的图像的准确性。

举例来说，如图7所示，具有调制装置的光学系统设置有两路，第一路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件c1，转换组件采取反射式光学组件a2；第二路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件c3，转换组件采取折射式光学组件c4。则第一路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件c1形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过反射式光学组件c2的折射后在图像传感器上形成第一调制投影图像。第二路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件c3形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件c4的折射后在图像传感器上形成第二调制投影图像。第一调制投影图像和第二调制投影图像拼接到一个图像传感器上，并且通过调制装置上遮光区域对杂光光线的限制，第一调制投影图像与第二调制投影图像互相产生影响的概率小，提升了图像传感器接收到的图像的准确性。

举例来说，如图8所示，具有调制装置的光学系统设置有两路，第一路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件d1，转换组件采取反射式光学组件d2；第二路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件d3，转换组件采取折射式光学组件d4。则第一路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件d1形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过反射式光学组件d2的折射后在图像传感器上形成第一调制投影图像。第二路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件d3形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件d4的折射后在图像传感器上形成第二调制投影图像。第一调制投影图像和第二调制投影图像拼接到一个图像传感器上。

举例来说，如图9所示，具有调制装置的光学系统设置有两路，第一路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件f1，转换组件包括折射式光学组件d2和反射式光学组件f3；第二路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件f4，转换组件采取折射式光学组件f5。则第一路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件f1形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件f2 的折射后再经过反射式光学组件f3的反射后在图像传感器上形成第一调制投影图像。第二路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件f4形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成调整后的中间像，调整后的中间像经过折射式光学组件f5的折射后在图像传感器上形成第二调制投影图像。第一调制投影图像和第二调制投影图像拼接到一个图像传感器上。

可选的，作为一个实施例，如图10所示，所述转换组件用于将至少两个所述调整后的中间像转换为所述调制投影图像。

举例来说，两个具有调制装置的光学系统将中间像转变为调整后的中间像，两个调整后的中间像经过一个转换组件的转换形成两个调制投影图像。即两个具有调制装置的光学系统中采取折射式光学组件，两个折射式光学组件分别形成两个调整后的中间像，一个转换组件包括两个折射式光学组件或两个反射式光学组件，使两个调整后的中间像分别经过一个折射式光学组件或一个反射式光学组件形成调制投影图像。

在本实施例中，将至少两个光学组件(光学组件为折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件)合并到一个同一个转换组件中，在安装过程中，只需安装一个转换组件即可，安装方便。

举例来说，如图11所示，具有调制装置的光学系统设置有两路，第一路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件b1；第二路具有调制装置的光学系统中的光学装置采取折射式光学组件b2，转换组件采取共用光学系统b。则第一路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件b1形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成第一个调整后的中间像；第二路具有调制装置的光学系统中，折射式光学组件b2形成中间像，中间像经过调制装置的调制后形成第二个调整后的中间像，第一个调整后的中间像和第二个调整后的中间像经过共用光学系统b3后形成第一调制投影图像和第二调制投影图像，第一调制投影图像和第二调制投影图像拼接到一个图像传感器上。其中，共用光学系统b3可以设置为两个光学系统，两个光学系统均包括折射式光学系统、反射式光学系统或折反射式光学系统。

还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种图像拼接系统，其特征在于，包括：

一个图像传感器，包括调制成像区域；

N个具有调制装置的光学系统，用于形成调整后的中间像，N为小于或等于20的正整数；

转换组件，用于将所述调整后的中间像转变为调制投影图像，所述调制投影图像投射到所述调制成像区域并被所述图像传感器采集；

其中，所述具有调制装置的光学系统包括：

光学装置，用于形成中间像；

调制装置，包括遮光区域，所述遮光区域用于在所述中间像的位置遮挡所述中间像中对其他光学系统产生影响的杂光光线并将所述中间像调制为所述调整后的中间像。

2.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述图像传感器还包括自然成像区域，所述图像拼接系统还包括：

不具有调制装置的光学系统，用于在所述图像传感器上形成自然投影图像，其中，所述自然投影图像投射到所述自然成像区域并被所述图像传感器采集。

3.根据权利要求1或2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述调制装置的数量与所述中间像的数量相同。

4.根据权利要求1或2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述转换组件的数量与所述具有调制装置的光学系统的数量相同。

5.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述转换组件用于将至少两个所述调整后的中间像转换为所述调制投影图像。

6.根据权利要求1或2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述光学装置包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

7.根据权利要求4所述的图像拼接系统，其特征在于，所述转换组件包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

8.根据权利要求2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述不具有调制装置的光学系统包括折射式光学组件、反射式光学组件或折反射式光学组件。

9.根据权利要求1所述的图像拼接系统，其特征在于，所述调整后的中间像的形状与所述调制成像区域的形状相同。

10.根据权利要求2所述的图像拼接系统，其特征在于，所述自然投影图像的形状与自然成像区域的形状对应。