TWI434574B - 成像設備 - Google Patents

Description

成像設備

本發明係有關於一種成像設備。

可以拍攝戶外影像等的廣區域監視攝影機，主要會被要求以下三項條件。第一項要求的條件是在因為霧或靄或類似者之故而造成物體不易觀看之攝影狀況下仍清楚拍攝要加以注意之物體。第二項條件是要在低照度的暗黑環境中拍攝該物體。第三條件是要能得到彩色影像，因為彩色資訊的識別，例如彩色衣物，在許多情形中是重要的。

下面將針對使用具有習用單晶片彩色影像拾取裝置之攝影機的情形來解說滿足或不滿足述三項條件的狀態。

首先說明第一項條件。很重要的是自一物體上反射回來的光線能夠在不減低的情形下到達攝影機的影像拾取裝置，以供能清楚地拍攝該物體。在該物體反射回來之光線要行進通過到達該攝影機的空間中，會存在有空氣(N₂ 分子或類似者)、例如霧之類的水氣、例如煙霧、砂土、或類似者之類的空氣承載顆粒。這些物體會散射光線，影響清楚拍攝的機會。

根據瑞利散射公式，其中如果空氣承載顆粒在直徑上是小至如同空氣分子的0.37nm或是煙霧的一部分，則散射強度是正比於光線波長的負4次方。再者，米氏理論係可應用至直徑大約為1000nm至50μm的霧或類似者的顆粒大小，而散射強度則大約比例於光線波長的平方反比。在波長400nm至700nm的可見光中，藍光或綠光波長是特別易於更加散射開的，且藍光及綠光波長是不會到達攝影機。因此，由接收到可見光的攝影機所拍攝的影像是接近於可為人眼所觀看到的狀態，而遠方的物體會矇矓而具有低的可見度。

接下來將解釋第二項條件。由於單晶片彩色影像拾取裝置係在光偵測器的前方裝設有紅、綠、藍彩色濾光片，該光偵測器對於紅、綠、及藍每一種顏色的靈敏度會比黑白影像拾取裝置的靈敏度為低。有一種方法(例如說夜間模式成像)，可暫時地省掉設置於影像拾取裝置前方的紅外線截止濾光片，並可紅外線照射該物體，以補償在具有低照度之暗黑環境中成像時的低靈敏度。但是，在紅外線成像時，不容易拍攝彩色影像，而且也不容易大幅度改善靈敏度，因為在紅外線成像時，其必須要通過設置於光偵測器前方的紅、綠、及藍濾光片。

另一方面，一單晶片黑白影像拾取裝置能夠以比單晶片彩色影像拾取裝置為高靈敏度及較高的空間解析度來拍攝影像。但是，由於黑白影像拾取裝置無法取得彩色資訊，前面所提到的第三項條件就無法到達。

日本專利JP 2007-110209A中揭露一種成像設備，其同時具有一黑白影像拾取裝置及一彩色影像拾取裝置，且其進一步設置有一光學元件，用來分割射入光線並將分割的光線分別照射至黑白影像拾取裝置及彩色影像拾取裝置。但是，該根據日本專利JP 2007-110209的光學元件是一可將射入光線分割成反射光線及穿透光線的半鏡，而反射光線及穿透光線的波長分量是相同的。因此，射入至黑白影像拾取裝置及彩色影像拾取裝置的光線的波長分量是相同的。基於此理由之故，由於黑白影像拾取裝置及位於可見光範圍內的波長分量二者會接收到光線，因此包含於可見光內的影像資料可在擷取光度資訊時加以利用。因此，日本專利JP 2007-110209A的問題在於其無法合於前述第一項條件來清楚地拍攝一物體，因為其在擷取光度資訊時是使用包含有可見光的影像資料。

基於前面所述，其需要能提供一種新穎改良的成像設備，其即使是在該物體因為霾或類似者之故而不易於觀看的拍攝條件中或是在具有低照度的暗黑環境中，仍能拍攝一物體，並且能夠得到彩色影像。

根據本發明一實施例，其提供一種成像設備，其包含一光學元件，可將來自一物體的射入光線分散成僅由可見光範圍內之波長分量所組成的一第一光線，以及不含有該第一光線且係僅由可見光範圍以外之波長分量所組成的一第二光線、一彩色影像拾取裝置，可接收自該光學元件照射出來的該第一光線、以及一黑白影像拾取裝置，可接收自該光學元件照射出來的該第二光線。

該光學元件可以是一光譜鏡，其可反射該第一光線並讓該第二光線傳遞通過。

如果該彩色影像拾取裝置及該黑白影像拾取裝置的光學尺寸是相同的，則最好是Mn≧Cn，其中該彩色影像拾取裝置的像素數量是Cn，而該黑白影像拾取裝置的像素數量是Mn。

該成像設備可包含一影像取得單元，其可自該彩色影像拾取裝置取得彩色影像資料，並自該黑白影像裝置取得黑白影像資料、一彩色資訊擷取單元，其可自該彩色影像資料中擷取出彩色資訊、一光度資訊擷取單元，其可自該黑白影像資料中擷取出光度資訊、以及一合成單元，其可將擷取出的該彩色資訊及擷取出的該光度資訊加以合成來產生合成影像資料。

該彩色影像拾取裝置及該黑白影像拾取裝置可以設置成可使得該彩色影像資料的物體影像與該黑白影像資料的物體影像匹配。

如前所述，根據本發明，其可以在一種物體因為霧或類似者而不易於觀看的拍攝條件中或在具有低照度的暗黑環境中拍攝一物體，並能取得彩色影像。

下文中將配合所附圖式來詳細說明本發明的較佳實施例。應注意到，在本說明書及所附的圖式中，具有實質上相同功能及結構的結構性元件會以相同的參考編號來加以標示，而這些結構性元件的重覆贅述則會省略掉。

下文的解說將會依以下的順序進行：

1.實施例的架構及作業

2.變化實施例

1.實施例的架構及作業 [成像設備100]

首先將針對根據本發明一實施例的一成像設備100來加以說明。成像設備100包含一內建的影像處理裝置102，做為一信號處理電路。

第1圖是一方塊圖，顯示根據該實施例的成像設備100。成像設備100包含有例如一光學系統101及該影像處理裝置102。光學系統101將彩色影像資料及黑白影像資料分別傳送至影像處理裝置102，如第1圖中所示。

第2圖是一解說用圖式，顯示出根據該實施例的光學系統101。第2圖顯示出每一光學組件及光路的示意概略圖。

光學系統101包含一前透鏡151、一光譜鏡152、一透鏡組153、一彩色影像拾取裝置154、一透鏡組155、以及一黑白影像拾取裝置156，或類似者。在光學系統101中，光譜鏡152會分散成為僅由可見光範圍內之波長分量所組成的一第一光線，以及該不包含第一光線且係僅由可見光範圍以外之波長分量所組成的一第二光線。彩色影像拾取裝置154接收自一光學元件照射出的該第一光線，而黑白影像拾取裝置156則接收自該光學元件照射出的該第二光線。

前透鏡151接收自一物體反射回來的光線，並將來自該物體的光線加以傳遞及折射而將該光線照射至光譜鏡152上。

光譜鏡152在其表面上蒸鍍有一分光薄膜。光譜鏡152會將例如說射入光線中的可見光範圍內的波長成分，例如可見光範圍中等於或小於675nm的波長成分加以反射，並將例如說射入光線中的可見光範圍以外的波長成分，例如等於或大於675nm近紅外線波長成分加以傳遞。等於或小於675mn的波長成分會被傳遞通過透鏡組153而照射至彩色影像拾取裝置154來形成一影像。應注意到，光譜鏡152分散波長成分的臨限值並不限定為675nm，也可以是其他的數值。

第5圖是一曲線圖，顯示出由光譜鏡152反射出來的光線的光譜反射率。如第5圖中所示，光譜鏡152會將主要是等於或小於675nm波長的光線導引至彩色影像拾取裝置154。由於其已瞭解，人眼的光譜靈敏度是如同第7圖中所示一般，由彩色影像拾取裝置154所導引的光線波長基本上會在可見光範圍內。第7圖是一曲線圖，顯示出人體之錐狀細胞(S、M、L)及桿狀細胞(R)所含有的視色素的吸收光譜。

第6圖是一曲線圖，顯示出傳遞通過光譜鏡152的光線的光譜透射率。如第6圖中所示，光譜鏡152會將主要是等於或大於波長675nm的光線導引至黑白影像拾取裝置156。參閱第7圖，由黑白影像拾取裝置156所導引的光線波長基本上是在可見光範圍之外者。

應注意到，包括成像透鏡在內的其他光學組件，在400nm至1100nm範圍內的波長具有高效率的穿透率，不會遮阻光線到達彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156。

至於彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156，有多種型式的固態影像拾取裝置可以使用，例如CCD固態影像拾取裝置、MOS固態影像拾取裝置、CMOS固態影像拾取裝置，或類似者。彩色影像拾取裝置154是一種在光偵測器的前方設置有紅、綠、藍彩色濾光片並可輸出由紅色分量、緣色分量、及藍色分量所組成之彩色影像資料的影像拾取裝置。黑白影像拾取裝置156是一種在光偵測器前方不設置彩色濾光片並可輸出由光度資訊所組成之黑白影像資料的影像拾取裝置。

第8圖是一曲線圖，顯示出彩色影像拾取裝置154的光譜靈敏度特性。可以理解到，被光譜鏡152反射回來而射入至彩色影像拾取裝置154上的波長中等於或小於675nm波長的波長範圍，如第5圖中所示，係等合於第8圖中所示之彩色影像拾取裝置154具有該光譜靈敏度的範圍。因此，彩色影像拾取裝置154能夠捕捉到可見光而沒有損耗。

第9圖是一曲線圖，顯示黑白影像拾取裝置156的光譜靈敏度特性。如第9圖中所示，雖然黑白影像拾取裝置156在可見光的範圍顯示出最大的靈敏度，但是其在波長675nm至1000nm區域的近紅外線範圍內仍具有有效的靈敏度。因此，黑白影像拾取裝置156可以接收波長等於或長於675nm的波長分量，其係長於傳遞通過光譜鏡152而射入黑白影像拾取裝置156內的可見光。

彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156係定位成使彩色影像資料的物體影像能與黑白影像資料的物體影像匹配。可使物體影像匹配的定位可由機械方式為之、以在影像分析時使用軟體的方式為之、或是同時以該二種方法為之。

最好彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156的光學尺寸是幾乎相同的。在此種架構下，其優點在於由光譜鏡152加以分割開的這二個光學系統中的視角、焦深、以及成像範圍會幾乎相同，而不需要特別調整。

在彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156的光學尺寸相同的情形下，其架構會滿足於Mn≧Cn，其中彩色影像拾取裝置154的像素數量是Cn，而黑白影像拾取裝置156的像素數量是Mn。在此種架構中，由於彩色影像拾取裝置154的像素數量Cn是等於或小於黑白影像拾取裝置156的像素數量Mn，因此彩色影像拾取裝置154每一像素的尺寸會大於黑白影像拾取裝置156的像素尺寸。因此之故，彩色影像拾取裝置154的靈敏度要設成較高，使其靈敏度優於其他具有較大數量像素的彩色影像拾取裝置。另一方面，黑白影像拾取裝置156的像素數量Mn較大，因此黑白影像拾取裝置156可確保具有高解析度。

[影像處理裝置102的架構]

首先，參閱第3圖來對根據本發明一實施例的影像處理裝置102的架構加以說明。第3圖是一方塊圖，顯示出根據本發明之本實施例的影像處理裝置102。

影像處理裝置102會自僅由可見光範圍內之波長分量所組成的彩色影像資料中擷取彩色資訊、自不含有可見光範圍內之波長分量而僅由於可見光範圍以外之波長分量所組成的黑白影像資料由中擷取出光度資訊、以及將彩色資訊及光度資訊加以合成而產生影像資料。這使其可以得到物體能清楚顯示出來的影像資料，因為在擷取光度資訊時並不使用包含於可見光的影像資料。

影像處理裝置102包含一彩色影像資料取得單元112、一黑白影像資料取得單元114、一彩色資訊擷取單元122、一光度資訊擷取單元124、以及一合成單元130，或類似者。

彩色影像資料取得單元112是能取得利用一彩色影像拾取裝置加以成像而得到之彩色影像資料的影像取得單元的範例。彩色影像拾取裝置是一種在光偵測器前方裝設紅、綠、藍彩色濾光片且輸出由紅色分量、緣色分量、以及藍色分量所組成的彩色影像資料的影像拾取裝置。

如果自彩色影像拾取裝置所得到的彩色影像資料是僅由可見光範圍內的波長分量所組成的，則彩色影像資料取得單元112會將僅由可見光範圍內的波長分量所組成的該彩色影像資料如其原有般地傳送至彩色資訊擷取單元122。另一方面，如果自彩色影像拾取裝置取得的彩色影像資料包含有紅外線分量或其他不在可見光範圍內之類似者的波長分量的話，則彩色影像資料取得單元112會將可見光範圍以外的波長分量加以移除，而傳送僅由可見光範圍內的波長分量所組成的彩色影像資料至彩色資訊擷取單元122。

藉由自彩色影像資料中移除例如紅外線分量或類似者之類的波長分量，其將可以得到能被人類知覺所接收並可由人眼輕易辨識的彩色影像。

黑白影像資料取得單元114是影像取得單元之一例，可以取得利用黑白影像拾取裝置加以成像而得到的黑白影像資料。黑白影像拾取裝置是一種不在光偵測器前面設置彩色濾光片且可輸出由光度資訊組成的黑白影像資料的影像拾取裝置。由於黑白影像拾取裝置並不裝設彩色濾光片，其會具有較高的靈敏度，且能夠以比彩色影像拾取裝置為高之空間解析度來成像。

如果自黑白影像拾取裝置所得到的黑白影像資料是僅由可見光範圍以外的波長分量所組成的，則黑白影像資料取得單元114會將僅由可見光範圍以外的波長分量所組成的該黑白影像資料如其原有般地傳送至光度資訊擷取單元124。另一方面，如果自黑白影像拾取裝置所得到的黑白影像資料包含有可見光範圍內的波長分量，則黑白影像資料取得單元114會將可見光範圍內的波長分量加以移除，而傳送僅由可見光範圍以外的波長分量所組成的黑白影像資料至光度資訊擷取單元124。

藉由自黑白影像資料中移除可見光分量，其將可以得到物體即使是在因為例如霧、霾等等之天候條件而具有低視線清晰度的環境中仍清楚的黑白影像。

前述的彩色影像資料可以僅由等於或小於一預定值，例如675nm，的波長分量所組成，而黑白影像資料可以由等於或大於該預定值例如，675nm，的波長分量所組成。應注意到，該預定值並不僅限於前述的例子而已。例如說，彩色影像資料可以包含有400nm至700nm範圍內的波長分量，而黑白影像資料則可包含有在700nm至1000mm範圍內的波長分量。再者，彩色影像資料可以包含有一半數值的波長是位在範圍為420nm至460nm之短波長側，而一半數值的波長則位在範圍為610nm至650nm之長波長側的波長分量，而黑白影像資料則包含有一半數值的波長是位在範圍為650nm至750nm之短波長側的波長分量。

彩色資訊擷取單元122可將自彩色影像資料取得單元112接收的彩色影像資料加以分解成光度資訊Y1及色差資訊Cb及Cr，該彩色影像資料係僅由可見光範圍內的波長分量所組成的，並擷取出色差資訊Cb及Cr。色差資訊Cb及Cr是彩色資訊的例子。彩色資訊擷取單元122將擷取出的色差資訊Cb及Cr傳送至合成單元130。光度資訊Y1則沒有必要傳送至合成單元130，因為其並未被應用於合成單元130內的合成處理過程。

要將RGB每一者均是由8個位元來加以表示的彩色影像資料分解成光度資訊Y1及色差資訊Cb及Cr，則例如說以下的數學式子1至3可以用來將RGB信號轉換成YCbCr信號。

Y1=0.257R+0.504G+0.098B+16　(式子1)

Cb=-0.148R-0.291G+0.439B+128　(式子2)

Cr=0.439R-0.368G-0.071B+128　(式子3)

光度資訊擷取單元124可將自黑白影像資料取得單元114接收的黑白影像資料加以分解成光度資訊Y2，該黑白影像資料係僅由可見光範圍以外的波長分量所組成的。光度資訊擷取單元124將擷取出的光度資訊Y2傳送至合成單元130。

合成單元130將由彩色資訊擷取單元122接收的色差資訊Cb及Cr及由光度資訊擷取單元124接收的光度資訊Y2加以合成，並產生合成影像資料。要藉由合成色差資訊Cb及Cr及光度資訊Y2來產生其內RGB每一者均是由8個位元來加以表示的產彩色合成影像資料，則例如說以下的式子4至6可以用來將YCbCr信號轉換成RGB信號。

R=1.164(Y2-16)-1.596(Cr-128)　(式子4)

G=1.164(Y2-16)-0.391(Cb-128)-0.813(Cr-128)　(式子5)

B=1.164(Y2-16)-2.018(Cb-128)　(式子6)

[影像處理裝置102的作業]

接下來請參閱第4圖，現在將解說根據前面實施例之影像處理裝置102的合成處理作業。第4圖是一流程圖，顯示出根據本實施例之影像處理裝置102的合成處理作業。

首先，影像處理裝置102取得僅由可見光範圍內之波長分量組成的彩色影像資料及僅由可見光範圍以外之波長分量組成的黑白影像資料(步驟S1)。

接著，彩色影像資料分解成光度資訊Y1及色差資訊Cb及Cr，並自該彩色影像資料內擷取出色差資訊Cb及Cr。另外，自黑白影像資料內擷取出光度資訊Y2(步驟S2)。

接下來，將由彩色影像資料擷取出的色差資訊Cb及Cr及由黑白影像資料擷取出的光度資訊Y2加以合成而產生合成影像資料(步驟S3)。

[本實施例的功效]

本實施例的成像設備100在例如應用於廣區域監視攝影機時可以得到最佳的效果。根據本實施例，其可以滿足於以下三個特別是針對廣區域監視攝影機的條件。

第一項要求的條件是在因為霧或靄或類似者之故而造成物體不易觀看之攝影狀況下仍清楚拍攝要加以注意之物體。第二項條件是要在低照度的暗黑環境中拍攝該物體。第三項條件是要能得到彩色影像，因為彩色資訊的識別，例如彩色衣物，在許多情形中經常是重要的。

首先說明第一項條件。很重要的是自一物體上反射回來的光線能夠在不減低的情形下到達影像拾取裝置，以供能清楚地拍攝該物體。在本實施例中，做為能影響影像解析的光度信號，其係使用波長在675nm至1000nm範圍內而比可見光長的近紅外線(NIR)。

第10圖是一曲線圖，顯示出根據瑞利散射公式的散射體積與波長間的關係。根據瑞利散射公式，散射強度是正比於光線波長的負4次方，其中d≦λ/π。

在此，n是顆粒數目，d是顆粒直徑(空氣分子d=0.37nm，煙霧d=1nm至1000nm)，m是反射係數，而λ是光線波長。反射係數m是在自然條件下給予，而光線波長λ則會依成像設備100的設計條件而變。

根據瑞利散射公式，近紅外線(NIR)具有較波長在400nm至675nm範圍內的可見光為小的散射體積。基於此因素之故，在空氣中或是在有直徑等於或小於約光線波長三分之一的空氣承載顆粒漂浮於其內的環境中，即使是在因為霧或靄或類似者而使物體不容易觀看的拍攝情形中，其仍可以藉由應用本實施例的技術而比一般的攝影機更清楚地拍攝要加以注意的物體。

再者，根據米氏理論的散射公式，其係可應用於具有直徑等於或大於約光線波長三分之一的空氣承載顆粒漂浮於其內的環境中，在0至光線波長平方反比的範圍內，散射體積是成正比的。基於此因素之故，即使是在有霧的環境中，近紅外線(NIR)也比可見光不容易散射。因此，使用近紅外線(NIR)的本實施例可使其即使在有霧的環境中也能夠比一般攝影機更為清楚地拍攝物體。

接下來要說明第二項條件。根據本實施例，其能夠在具有低照度的暗黑環境中拍攝物體。本實施例係使用一般攝影機不使用的近紅外線(NIR)，且在低照度下具有優勢，因為NIR是包含於晨昏的光線或人工照明內。此外，在接收NIR上，本實施例係使用黑白影像拾取裝置156，其能以比彩色影像拾取裝置154更高的靈敏度及更高的空間解析度來拍攝。因此，本實施例在低照度時具有優勢。

第11圖是一表格，顯示出黑白攝影機及彩色攝影機的靈敏度及最小物體照度的例子。此係在同一光偵測器前方裝設有RGB彩色濾光片的彩色攝影機與在光偵測器前方不裝設彩色濾光片的黑白攝影機間相比較的例子。可以理解，與彩色攝影機相比較下，黑白攝影機具有較高的靈敏度及較低的最小物體照度。由於彩色影像拾取裝置在光偵測器的前方裝設有RGB彩色濾光片，因此相較於黑白影像拾取裝置，RGB每一色彩的像素只具有較低的靈敏度。

接下來將說明第三項條件。根據本實施例，其可以得到彩色影像。黑白影像拾取裝置可以在低照度下拍攝，但是很明顯的，其不易於得到彩色資訊。另一方面，本實施例使同時使用由彩色影像拾取裝置154得到的彩色資訊及由黑白影像拾取裝置得到的光度資訊來符合於第一及第二項條件，以及滿足於要拍攝彩像影像的第三項條件。

＜2.變化例＞

前面所述的成像設備100係針對影像處理裝置102被內建為一信號處理電路的情形來加以說明，但是本發明並不僅限於此範例。例如說，如第12圖中所示，影像處理裝置102可以自外部附加至成像設備200上。第12圖是一方塊圖，顯示出根據本發明該實施例之一變化例的成像設備200及影像處理裝置102。在此，影像處理裝置102可以是個人電腦、伺服器設備、或類似者。成像設備200包含有前述的光學系統101，並可輸出僅由可見光範圍內的波長分量所組成的彩色影像資料及不包含有可見光範圍內的波長分量並係僅由可見光範圍以外之波長分量所組成的黑白影像資料。

應注意到，對於執行前述影像處理作業的時間並沒有特別的限制，可以是各種的時間，例如說在成像動作完成後以真時方式為之或類似者。例如說，在成像處理作業是要以真時方式進行的情形下，其可以在短時間內創造出合成影像，因為其係在以彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156進行成像作業而得到的影像資料上進行信號處理。另一方面，其亦可以將以彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156進行成像作業而得到的影像先儲存於一記錄介質上，以供稍後呼叫出該影像而進行影像處理。

應注意到，根據前述第一實施例的成像設備100或是根據該變化例的成像設備200，具有不會發生視差(Parallax Disparity)或焦點偏移(Focal Shift)，因為黑白影像拾取裝置156及彩色影像拾取裝置154是共用一共有的攝影機。

彩色影像拾取裝置154及黑白影像拾取裝置156與影像處理裝置102或如同該記錄介質的記錄設備間的聯結係可架構成能經由線路(例如電纜、電話線)或無線方式來交換資料。再者，也可能會有網路(內部網路、網際網路、或類似者)上的一伺服器設備具有可進行影像處理的軟體(電腦程式)，因此該軟體可經由該網路來取用，以在由彩色影像拾取裝置154或黑白影像拾取裝置156所拍攝的影像上進行信號處理。

前面係針對本發明的一較佳實施例，配合所附的圖式來加以詳細地說明，但本發明並不僅限於此範例。熟知此技藝者當可理解，其可以根據設計需求及其他的因素而有著各種的變化、合成、次合成、及改變，而這些係屬於下附申請專利範圍或其等效者的範疇。

在根據前面所描述之實施例的成像設備100中，用來分割射入光線的光譜鏡152係設置在前透鏡151與透鏡組153及155之間，但是，在本發明中，對於設置用來分割射入光線之光學元件的處所並沒有限制，其亦可設置在其他的處所。例如說，其可以設置於透鏡組之間，或一透鏡組及一影像拾取裝置之間。再者，在替換前透鏡上，也可以設置具有相同的功能的透鏡於每一透鏡組前方，以使得射入光線可以一開始就被這些光學元件加以分割。

但是，如同根據前述實施例的成像設備100一般，如果光譜鏡152是設置在前透鏡151與透鏡組153及155之間的話，則前透鏡151就會是共用的。在此種情形下，其會有一項優點，就是例如前透鏡151的色差之類的干擾會較平均，且其可以應用一般攝影機中所使用者來做為透鏡組153及155而不需要改變。

在本發明中，用來分割射入光線的光學元件並不限於光譜鏡152，也可以是其他的光學元件，例如稜鏡合成或類似者。

在本發明中，分割開的光路的數量並不限於二個，其在總數上可以三個或多個分割開的。也就是說，一成像設備可以組構成具有多個彩色影像拾取裝置或黑白影像拾取裝置。例如說，彩色影像拾取裝置的一例是三晶片彩色影像拾取裝置，裝置成針對R、G、及B每一顏色有一影像拾取裝置。一成像設備亦可組構成將此三晶片彩色影像拾取裝置與一黑白影像拾取裝置結合在一起。在此種情形下，一光路可以分割成四個或多個路徑。

本申請案包含有西元2010年5月12日向日本專利局提出申請之日本優先權專利申請案JP 2010-109984的主題，該案的全部內容於此併入參考。

100．．．成像設備

101．．．光學系統

102．．．影像處理裝置

112．．．彩色影像資料取得單元

114．．．黑白影像資料取得單元

122．．．彩色資訊擷取單元

124．．．光度資訊擷取單元

130．．．合成單元

151．．．前透鏡

152．．．光譜鏡

153．．．透鏡組

154．．．彩色影像拾取裝置

155．．．透鏡組

156．．．黑白影像拾取裝置

200．．．成像設備

第1圖是一方塊圖，顯示出根據本實施例的一成像設備100。

第2是一解說用圖式，顯示出根據本實施例的光學系統101。

第3圖是一方塊圖，顯示出根據本發明一實施例的一影像處理裝置102。

第4圖是一流程圖，顯示出根據本實施例之影像處理裝置102的合成處理作業。

第5圖是一曲線圖，顯示出由一光譜鏡152所反射出來的光線的光譜反射率。

第6圖是一曲線圖，顯示出傳遞通過光譜鏡152的光線的光譜透射率。

第7圖是一曲線圖，顯示出人體之錐狀細胞(S、M、L)及桿狀細胞(R)所含有的視色素的吸收光譜。

第8圖是一曲線圖，顯示出一彩色影像拾取裝置154的光譜靈敏度特性。

第9圖是一曲線圖，顯示一黑白影像拾取裝置156的光譜靈敏度特性。

第10圖是一曲線圖，顯示出根據瑞利散射公式的散射體積與波長間的關係。

第11圖是一表格，顯示出一黑白攝影機及一彩色攝影機的靈敏度及最小物體照度的例子。

第12圖是一方塊圖，顯示出根據本發明實施例之一變化例的成像設備200及影像處理裝置102。

101．．．光學系統

151．．．前透鏡

152．．．光譜鏡

153．．．透鏡組

154．．．彩色影像拾取裝置

155．．．透鏡組

156．．．黑白影像拾取裝置

Claims (11)

1. 一種成像設備，包含：一光學元件，其將一被接收光線分散成包括在可見光範圍內之波長分量的一第一光線，以及與該第一光線不同且包括在近紅外線範圍內之波長分量的一第二光線；一彩色影像拾取裝置，其接收來自該光學元件的該第一光線；一黑白影像拾取裝置，其接收來自該光學元件的該第二光線；一影像取得單元，其自該彩色影像拾取裝置取得彩色影像資料，並自該黑白影像拾取裝置取得黑白影像資料；一彩色資訊擷取單元，其從來自該影像取得單元的該彩色影像資料擷取出彩色資訊；一光度資訊擷取單元，其從來自該影像取得單元的黑白影像資料中擷取出光度資訊；以及一合成單元，其將擷取出的該彩色資訊及擷取出的該光度資訊加以合成來產生合成影像資料，其中，該影像取得單元在傳送該彩色影像資料到該彩色資訊擷取單元之前，將在近紅外線範圍內的波長分量從來自該彩色影像拾取裝置的該彩色影像資料加以移除，且其中，該影像取得單元在傳送該黑白影像資料到該光度資訊擷取單元之前，將在可見光範圍內的波長分量從來自該黑白影像拾取裝置的該黑白影像資料加以移除。
2. 如申請專利範圍第1項的成像設備， 其中，該光學元件是一光譜鏡，其偏轉該第一光線並讓該第二光線傳遞通過。
3. 如申請專利範圍第1項的成像設備，其中，該彩色影像拾取裝置的像素總數量及該黑白影像拾取裝置的像素總數量滿足Mn≧Cn，其中Mn是該黑白影像拾取裝置的像素總數量，而Cn是該彩色影像拾取裝置的像素總數量。
4. 如申請專利範圍第1項的成像設備，其中，該彩色影像拾取裝置及該黑白影像拾取裝置係設置成使得該彩色影像資料的物體影像與該黑白影像資料的物體影像匹配。
5. 如申請專利範圍第2項的成像設備，其中，該光譜鏡在其表面上包括一分光薄膜，其接收該接收光線。
6. 如申請專利範圍第1項的成像設備，其中，該彩色資訊擷取單元從來自該影像取得單元的該彩色影像資料擷取出光度資訊，且該合成單元將擷取出的該彩色資訊及該光度資訊加以合成來產生合成影像資料。
7. 一種影像處理設備，包含：一光學元件，其將一被接收光線分散成包括在可見光範圍內之波長分量的一第一光線，以及與該第一光線不同且包括在近紅外線範圍內之波長分量的一第二光線；一彩色影像拾取裝置，其接收來自該光學元件的該第 一光線；一第一透鏡，其與該彩色影像拾取裝置結合，該第一透鏡設置於該光學元件與該彩色影像拾取裝置之間；一黑白影像拾取裝置，其接收來自該光學元件的該第二光線；一第二透鏡，其與該黑白影像拾取裝置結合，該第二透鏡設置於該光學元件與該黑白影像拾取裝置之間；一彩色影像取得單元，其自該彩色影像拾取裝置取得彩色影像資料；一黑白影像取得單元，其自該黑白影像拾取裝置取得黑白影像資料；一彩色資訊擷取單元，其從來自該彩色影像取得單元的該彩色影像資料擷取出彩色資訊；一光度資訊擷取單元，其從來自該黑白影像取得單元的該黑白影像資料中擷取出光度資訊；以及一合成單元，其將擷取出的該彩色資訊及擷取出的該光度資訊加以合成來產生合成影像資料，其中，該彩色影像取得單元在傳送該彩色影像資料到該彩色資訊擷取單元之前，將在近紅外線範圍內的波長分量從來自該彩色影像拾取裝置的該彩色影像資料加以移除，且其中，該黑白影像取得單元在傳送該黑白影像資料到該光度資訊擷取單元之前，將在可見光範圍內的波長分量從來自該黑白影像拾取裝置的該黑白影像資料加以移除。
8. 如申請專利範圍第7項的影像處理設備，其中，該光學元件是一光譜鏡，其偏轉該第一光線並讓該第二光線傳遞通過，該光譜鏡在其表面上包括一分光薄膜，其接收該接收光線。
9. 如申請專利範圍第7項的影像處理設備，其中，該彩色影像拾取裝置的像素總數量及該黑白影像拾取裝置的像素總數量滿足Mn≧Cn，其中Mn是該黑白影像拾取裝置的像素總數量，而Cn是該彩色影像拾取裝置的像素總數量。
10. 如申請專利範圍第7項的影像處理設備，其中，該彩色影像拾取裝置及該黑白影像拾取裝置係設置成使得該彩色影像資料的物體影像與該黑白影像資料的物體影像匹配。
11. 如申請專利範圍第7項的影像處理設備，其中，該彩色資訊擷取單元從來自該彩色影像取得單元的該彩色影像資料擷取出光度資訊，且該合成單元將擷取出的該彩色資訊及該光度資訊加以合成來產生合成影像資料。