RU2780956C1 - Устройство формирования изображения высокого разрешения - Google Patents
Устройство формирования изображения высокого разрешения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780956C1 RU2780956C1 RU2021135216A RU2021135216A RU2780956C1 RU 2780956 C1 RU2780956 C1 RU 2780956C1 RU 2021135216 A RU2021135216 A RU 2021135216A RU 2021135216 A RU2021135216 A RU 2021135216A RU 2780956 C1 RU2780956 C1 RU 2780956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- mask
- coding mask
- coding
- image
- Prior art date
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical Effects 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001808 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Inorganic materials [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области оптики, к методам и средствам оптического преобразования электромагнитного излучения и может быть использовано при формировании оптического изображения объектов в миниатюрных безлинзовых камерах. Настоящее изобретение относится к способам преобразования изображений объектов, наблюдаемых миниатюрными безлинзовыми системами. Сущность изобретения заключается в том, что устройство формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере по тени от излучения на матрице детекторов, содержащее кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону, и детектор, также дополнительно содержит оптически связанные вторую инверсную по отношению к первой кодирующую маску, две отражательные призмы, две разделительные призмы, матрицу на основе приборов с зарядовой связью в качестве детектора, к которой последовательно электрически подключены аналого-цифровой преобразователь и электронно-вычислительная машина. Техническим результатом является увеличение световой эффективности и улучшение качества восстановленного изображения исходного объекта. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области оптики, в частности к методам и средствам оптического преобразования электромагнитного излучения, и может быть использовано при формировании оптического изображения объектов в миниатюрных безлинзовых камерах.
Настоящее изобретение относится к устройствам формирования изображений объектов, наблюдаемых миниатюрными безлинзовыми системами. Устройства, построенные на основе кодирующих апертур и ПЗС (CMOS) видео сенсоров с помощью специальных алгоритмов позволяют восстановить амплитудные и фазовые дифракционные составляющие для формирования высокого разрешения каждой детали, пропадающей в поле зрения безлинзовой камеры.
Известно устройство «Портативный прибор для получения рентгеновских- и гамма-изображений с кодирующей маской» [«Nuclear Instruments and Methods in Physics Research» A, 422 (1999), 729-734], содержащее детектирующий блок, блок электроники и видеокамеру. Детектирующий блок помещен в защитный корпус и содержит кодирующую маску, сцинтилляционный детектор CsI(Tl), ПЗС-матрицу и два последовательно соединенных усилителя изображения. Блок электроники, который содержит электронные узлы ПЗС-матрицы, видеокамеры, высоковольтный источник питания для усилителей изображения и интерфейс для связи с компьютером, размещен во внутренней части вспомогательного отделения детектирующего блока.
Известно устройство формирования изображения на поверхности большой фотосенсорной матрицы (Патент US № 8125559, МПК H04N 5/225, опубл 26.11.2009 г.) и патент на оборудование для обработки сигналов формирования синтетического изображения для вигнитных оптоэлектронных массивов, безобъективных камер и встроенных камер-дисплеев (Патент US № 8284290, МПК H04N 5/225, H04N 5/30; H04N 5/3696; H04N 5/374, опубл. 10.02.2011 г.), в которых происходит формирование изображения без использования объектива и соответствующего разделительного расстояния между объективом и датчиком изображения, в результате получается «камера без объектива». С помощью разных микроапертур в устройстве формируется изображение элементов сцены с разной глубиной резкости.
В патенте «Устройство формирования изображения, способ формирования изображения и элемент формирования изображения» (Патент CN № 111448796, МПК G02B 5/18; G03B 11/00; H04N 5/369; H04N 9/07, опубл. 24.07.2020 г.) описывается устройство и способ формирования изображения, которые способны уменьшать влияние дифракции, вызванной открытием маски во время формирования изображения без линз. Полосовой фильтр, который разделен на множество областей и который пропускает падающий свет в диапазонах длин волн, различных между областями, предоставляется на переднюю ступень маски. Предусмотрена маска для модуляции падающего света различных диапазонов длин волн между областями, прошедшего через полосовой фильтр. Маска содержит отверстие единичного размера, в котором размытие, создаваемое дифракцией для каждой длины волны, сведено к минимуму. Эта конфигурация может быть применена к устройству формирования изображения без линз.
Известен патент «Устройство для изготовления устройства формирования изображения, способ изготовления устройства формирования изображения и устройство формирования изображения» (Заявка № WO2021111888, МПК G02B13/00; G02B3/00; G02B3/08; G02B7/02; G03B15/00; H04N5/225, опубл. 10.06.2021 г.), в котором описываемые устройство и способ позволяют улучшить качество изображения, восстановленного камерой без объектива. В камере без линз, снабженной маской, которая модулирует и передает падающий свет, предоставляя в ней множество линз для передачи и концентрации падающего света на часть материала, блокирующего свет, элемент формирования изображения, который захватывает в виде пиксельного сигнала изображение падающего света, модулированного маской, и блок обработки сигналов, который восстанавливает в качестве конечного изображения пиксельный сигнал путем обработки сигнала, каждая из линз предусмотрена в маске, при этом направление ее оптической оси регулируется таким образом, чтобы только падающий свет, проходящий через маску, концентрировался и падал на элемент изображения.
Недостатком вышеупомянутых патентов является шумы, возникающие в восстановленном изображении наложенных теней, получаемых при прохождении исходного изображения через кодирующую апертуру (маску).
Наиболее близким является (Патент RU № 2147144 кл. G06K 7/10, G01S 3/782, 08.01.1998 г.) устройство по способу восстановления изображения по тени от излучения на матрице детекторов, образованной в результате прохождения излучения через кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону, отличающийся тем, что сравнивается количество единиц и нулей в матрице детекторов, наблюдаемых из произвольно выбранной точки пространства, при использовании кодированной по случайному закону маски и такой же маски, в которой перемычки заменены на отверстия, а отверстия на перемычки так, что одинаковое количество единиц и нулей соответствует отсутствию излучения из выбранной точки, а разное - обнаружению излучения.
Недостатком является шумы, возникающие в восстановленном изображении.
В основу заявленного изобретения была положена задача создания такого устройства формирования оптического изображения объекта, посредством которого можно получать в реальном масштабе времени качественное восстановленное изображение исходного объекта инвариантное относительно дефокусировки.
Технический результат заключается в увеличении световой эффективности и улучшения качества восстановленного изображения исходного объекта.
Этот результат достигается тем, что устройство
формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере по тени от излучения на матрице детекторов, содержащее кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону, и детектор, также дополнительно содержит оптически связанные вторую инверсную по отношению к первой кодирующую маску, две отражательные призмы, две разделительные призмы, матрицу на основе приборов с зарядовой связью в качестве детектора, к которой последовательно электрически подключены аналого-цифровой преобразователь к электронно-вычислительная машина.
Устройство представлено на фиг.1.
На фиг.2 показан пример кодирующей маски (апертуры).
На фиг. 3 показан пример инверсной кодирующей маски (апертуры).
Устройство состоит из оптически связанных: двух разделительных призм 2, 8, двух отражательных призм 3,9, двух кодирующих масок (апертур) 4, 5, многоэлементного преобразователя в виде матрицы из приборов с зарядовой связью (ПЗС-матрицы) 11 и последовательно электрически соединенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12 и электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 13. На Фиг. 1 показаны падающие с объекта лучи 1, прошедшие через кодирующую маску 4 лучи 6, прошедшие через кодирующую маску 5 лучи 7, сумма лучей 10, получаемых с двух кодирующих масок 4 и 5 с помощью разделительной призмы 8.
Устройство работает следующим образом. Изображение от объекта поступает в виде лучей 1 на разделительную призму 2 и делится на два изображения - одно проходит напрямую через кодирующую маску (апертуру) 4, а другое поступает через отражательную призму 3 на вторую инверсную по отношению к первой кодирующую маску (апертуру) 5. Оба изображения с помощью кодирующих масок (апертур) преобразуют поступающие изображения в дифракционную картину в виде лучей 6, 7 (спеклы, тени), пропорциональные количеству, форме и структуре масочных отверстий и их порядку расположению по всей маске. Далее полученные спеклы оптически складываются с помощью разделительной призмы 8. При этом спекл в виде лучей 7 с кодирующей маски (апертуры) 5 поступает через отражательной призмы 9 на разделительную призму 8, куда также поступают на вторую грань разделительной призмы 8 спеклы в виде лучей 6. В результате формируется общая спекл картина, полученная с двух кодирующих масок в виде лучей 10, которые поступают на ПЗС- матрицу 11, с помощью которой преобразуются в электрические сигналы, оцифровываются в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 12 и поступают для дальнейшей обработки в ЭВМ 13.
Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что для повышения качества получаемого изображения оно содержит в себе элементы, для обработки изображений, получаемых с обычной и инверсной кодирующих апертур.
Claims (1)
- Устройство формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере по тени от излучения на матрице детекторов, содержащее кодирующую маску, состоящую из отверстий и перемычек, кодированную по случайному закону, и детектор, отличающееся тем, что дополнительно содержит оптически связанные вторую инверсную по отношению к первой кодирующую маску, две отражательные призмы, две разделительные призмы, матрицу на основе приборов с зарядовой связью в качестве детектора, к которой последовательно электрически подключены аналого-цифровой преобразователь и электронно-вычислительная машина.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2780956C1 true RU2780956C1 (ru) | 2022-10-04 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337403C2 (ru) * | 2003-06-04 | 2008-10-27 | Коммонвелс Сайнтифик Энд Индастриал Рисеч Организейшен | Способ формирования латентного изображения |
| US8081244B2 (en) * | 2006-07-24 | 2011-12-20 | Michael Golub | Snapshot spectral imaging systems and methods |
| RU2535640C2 (ru) * | 2009-08-11 | 2014-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Формирование многоспектральных изображений |
| US20170329122A1 (en) * | 2015-02-05 | 2017-11-16 | Nikon Corporation | Structured illumination microscope, observation method , and control program |
| RU2740206C1 (ru) * | 2018-01-16 | 2021-01-12 | Иллюмина, Инк. | Формирование изображений при структурированном освещении с пространственным выбором угла рисунка |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337403C2 (ru) * | 2003-06-04 | 2008-10-27 | Коммонвелс Сайнтифик Энд Индастриал Рисеч Организейшен | Способ формирования латентного изображения |
| US8081244B2 (en) * | 2006-07-24 | 2011-12-20 | Michael Golub | Snapshot spectral imaging systems and methods |
| RU2535640C2 (ru) * | 2009-08-11 | 2014-12-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Формирование многоспектральных изображений |
| US20170329122A1 (en) * | 2015-02-05 | 2017-11-16 | Nikon Corporation | Structured illumination microscope, observation method , and control program |
| RU2740206C1 (ru) * | 2018-01-16 | 2021-01-12 | Иллюмина, Инк. | Формирование изображений при структурированном освещении с пространственным выбором угла рисунка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8767047B2 (en) | Angle sensitive pixel (ASP)-based image processing system, method, and applications | |
| US9681057B2 (en) | Exposure timing manipulation in a multi-lens camera | |
| US8289422B2 (en) | Image capture device | |
| US10600187B2 (en) | Trajectory detection devices and methods | |
| US8314872B2 (en) | Imaging device | |
| CN103323113B (zh) | 基于光场成像技术的多光谱成像仪 | |
| CN110740236B (zh) | 图像传感器及电子设备、图像处理方法和存储介质 | |
| CN111201783B (zh) | 成像装置和方法以及图像处理装置和方法 | |
| EP3981143A1 (en) | Light field imaging device and method for 3d sensing | |
| JP6511158B2 (ja) | スナップショット型偏光ハイパースペクトルカメラ及び画像化方法 | |
| CN113540138A (zh) | 一种多光谱图像传感器及其成像模块 | |
| US8860814B2 (en) | Solid-state imaging element and imaging device | |
| CN107026992A (zh) | 图像传感器和摄像设备 | |
| US20160309074A1 (en) | Image capture device | |
| JP2018513964A5 (ja) | スナップショット型偏光ハイパースペクトルカメラ及び画像化方法 | |
| RU2780956C1 (ru) | Устройство формирования изображения высокого разрешения | |
| RU2785212C1 (ru) | Устройство формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере | |
| RU2785213C1 (ru) | Устройство формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере | |
| CN111866354B (zh) | 一种基于光学的图像处理装置、方法及电子设备 | |
| RU2781756C1 (ru) | Способ формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере | |
| RU2781755C1 (ru) | Способ формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере | |
| RU2782506C1 (ru) | Способ формирования изображения высокого разрешения в безлинзовой камере | |
| CN110891137A (zh) | 图像传感器及电子设备、图像处理方法和存储介质 | |
| RU2530879C1 (ru) | Устройство панорамного телевизионного наблюдения "день-ночь" | |
| Yu et al. | A portable single-pixel camera based on coarse-to-fine coding light |