去模糊成像的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種去模糊成像的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著圖像處理技術(shù)和圖像采集硬件技術(shù)的進步，攝影技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。 攝影技術(shù)不再是一小圈人的專有，而是有更多的人參與到攝影活動中，體會著攝影帶來的 美和快樂。人們對于攝影的要求，不再是單純的留下美好的記憶，更重要的是追求照片的質(zhì) 量。
[0003] 隨著數(shù)碼技術(shù)的興起，世界各大數(shù)碼相機公司不斷創(chuàng)新，推動了數(shù)碼相機產(chǎn)業(yè)的 蓬勃發(fā)展，開發(fā)出各種各樣適合大眾需求的數(shù)碼相機。從最早的傻瓜相機，到現(xiàn)在的數(shù)碼單 反相機，無不體現(xiàn)著這一產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展的現(xiàn)狀。人們除了追求便捷意外，更加注重拍攝的 照片的質(zhì)量，如色彩，清晰度等。而由于光學(xué)成像的物理原理，普通的成像鏡頭只能滿足特 定的需要，存在許多問題，如散焦、抖動等。硬件技術(shù)的進步可以一定程度下帶動解決這些 問題，但開發(fā)成本高昂，而且現(xiàn)在也遇到了瓶頸。從軟件算法方面對于圖像進行分析、處理， 無疑是更好的低成本的選擇。
[0004] 對于散焦問題，相關(guān)的方法有編碼光圈和多張合成等方法，但是都有各自的局限 性。比如多張合成方法，其要求相機拍攝多張不同深度的照片，然后將多張照片的清晰部分 進行拼接，最終得到一張全清晰圖像。這種方法不僅需要的空間成本高，而且計算復(fù)雜度也 高，降低時間效率。而編碼光圈方法，通過對于相機光圈形狀的編碼，得到特定形狀的點擴 散函數(shù)，然后通過去模糊的方法，將圖像和對應(yīng)深度的點擴散函數(shù)進行解卷積，獲得一張全 清晰的圖像。這種方法避免了拍攝多張照片，利用圖像模糊的原理，進行逆求解，利用圖像 和已知編碼的點擴散函數(shù)，進行解卷積，獲得最后需要的結(jié)果。但是利用編碼光圈的方法， 會造成通光量的減少，在拍攝高速攝影、需要曝光時間比較短的情況下，很難獲得好的通光 量，也就是照片的強度比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術(shù)問題之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種去模糊成像的裝置。該裝置可以精確地 對模糊圖像進行去模糊處理，使之成為全清晰圖像。
[0007] 本發(fā)明的第二個目的在于提出一種去模糊成像的方法。
[0008]為達上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種去模糊成像的裝置，包括透鏡 系統(tǒng)和成像裝置，其中，所述透鏡系統(tǒng)，用于形成預(yù)設(shè)形狀的點擴散函數(shù);所述成像裝置，用 于基于所述點擴散函數(shù)和預(yù)設(shè)的去模糊算法，對模糊圖像進行去模糊處理以生成清晰圖 像。
[0009]本發(fā)明實施例的去模糊成像的裝置通過透鏡系統(tǒng)形成預(yù)設(shè)形狀的點擴散函數(shù)后， 成像裝置基于點擴散函數(shù)和預(yù)設(shè)的去模糊算法，對模糊圖像進行去模糊處理生成清晰圖 像。該裝置可以精確地對模糊圖像進行去模糊處理，使之成為全清晰圖像，提高了圖像質(zhì) 量，滿足了用戶對圖像質(zhì)量的要求。
[0010] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述透鏡系統(tǒng)包括第一凸透鏡、第一分光棱鏡和多個 柱透鏡，所述第一凸透鏡、所述第一分光棱鏡以及每個所述柱透鏡依次串聯(lián)，且多個所述柱 透鏡相互并聯(lián)，經(jīng)過所述第一凸透鏡聚焦的光線經(jīng)過所述第一分光棱鏡分成一一對應(yīng)地射 向多個所述柱透鏡的多路光線，且所述多路光線聚光成像。
[0011] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述多路光線通過所述第二分光棱鏡聚光成像。
[0012] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述柱透鏡為兩個，經(jīng)過所述第一凸透鏡聚焦的光線 經(jīng)過所述第一分光棱鏡分成相互垂直的兩路光線，且兩路光線分別經(jīng)過第一反射鏡和第二 反射鏡后相互垂直地射入所述第二分光棱鏡并由所述第二分光棱鏡聚光成像。
[0013] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述透鏡系統(tǒng)包括第二凸透鏡、第三分光棱鏡、第一柱 面鏡和第二柱面鏡，所述第二凸透鏡和所述第一柱面鏡分別設(shè)在所述第三分光棱鏡的左右 兩側(cè)，所述第二柱面鏡設(shè)在所述第三分光棱鏡的上方，由所述第二凸透鏡聚焦的光線的至 少一部分射向所述第三分光棱鏡并由所述第三分光棱鏡分為分別射向所述第一柱面鏡和 第二柱面鏡且相互垂直的兩路光線，所述兩路光線經(jīng)過第一柱面鏡和所述第二柱面鏡反射 向所述第三分光棱鏡并由所述第三分光棱鏡聚光后在所述第三分光棱鏡的下方成像。
[0014] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述預(yù)設(shè)形狀為"十"字形狀。
[0015] 為達上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種去模糊成像的方法，包括以下 步驟:所述透鏡系統(tǒng)形成預(yù)設(shè)形狀的點擴散函數(shù)；以及所述成像裝置基于所述點擴散函數(shù) 和預(yù)設(shè)的去模糊算法，對模糊圖像進行去模糊處理以生成清晰圖像。
[0016] 本發(fā)明實施例的去模糊成像的方法，通過透鏡系統(tǒng)形成預(yù)設(shè)形狀的點擴散函數(shù) 后，成像裝置基于點擴散函數(shù)和預(yù)設(shè)的去模糊算法，對模糊圖像進行去模糊處理生成清晰 圖像。該裝置可以精確地對模糊圖像進行去模糊處理，使之成為全清晰圖像，提高了圖像質(zhì) 量，滿足了用戶對圖像質(zhì)量的要求。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述預(yù)設(shè)形狀為"十"字形狀。
[0018] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019] 本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0020] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的去模糊成像裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0021 ]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的透鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包含兩個柱透鏡的透鏡系統(tǒng)的光路原理示意圖；
[0023] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的單個透鏡系統(tǒng)的成像原理的示例圖；
[0024] 圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的兩路光路組合后形成的標(biāo)準(zhǔn)十字形點擴散函數(shù)的 示意圖；
[0025] 圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的去模糊成像裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026] 圖7為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于柱面鏡和成像裝置去模糊成像的裝置的示 例圖；
[0027] 圖8為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的去模糊成像方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0029] 下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的去模糊成像的裝置和方法。
[0030] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的去模糊成像裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031] 如圖1所示，該去模糊成像裝置包括:透鏡系統(tǒng)10和成像裝置20。其中：
[0032] 透鏡系統(tǒng)10用于形成預(yù)設(shè)形狀的點擴散函數(shù)。
[0033] 在本發(fā)明的一個實施例中，如圖2所示，透鏡系統(tǒng)10可以包括:第一凸透鏡101、第 一分光棱鏡102和多個柱透鏡103,其中：
[0034] 第一凸透鏡101、第一分光棱鏡102以及每個柱透鏡103依次串聯(lián)，且多個柱透鏡 103相互并聯(lián)，經(jīng)過第一凸透鏡101聚焦的光線經(jīng)過第一分光棱鏡102分成一一對應(yīng)地射向 多個柱透鏡103的多路光線，且多路光線聚光成像。
[0035] 在本發(fā)明的一個實施例中，如圖2所示，透鏡系統(tǒng)10還可以包括第二分光棱鏡104， 該第二分光棱鏡104用于將多路光線聚光成像。
[0036]其中，包含兩個柱透鏡的透鏡系統(tǒng)的光路原理示意圖，如圖3所示。
[0037] 具體地，光線經(jīng)過第一凸透鏡101聚焦后，第一分光棱鏡102分成相互垂直的兩路 光線，光線1和光線2,光線1射向第一柱透鏡1031，并經(jīng)過第一反射鏡1051射向第二分光棱 鏡104。光線2經(jīng)過第一反射鏡1052反射后射經(jīng)過第二柱透鏡1032射向第二分光棱鏡104。然 后，第二分光棱鏡104將相互垂直的兩路光線進行聚光成像。
[0038] 其中，需要說明的是，該實施例的柱透鏡具有將光線在一個方向得到匯聚，而在另 外一個方向光線直接透過的特性。
[0039] 為了使得光線可以在兩個方向都可以匯聚，需要將柱透鏡配合凸透鏡使用。
[0040] 其中，單個透鏡系統(tǒng)的成像原理的示例圖，如圖4所示。需要說明的是，該實施例中 的單個透鏡系統(tǒng)由一個凸透鏡和一個柱透鏡組成。
[0041] 由圖4可知，光線經(jīng)過柱透鏡后，在一個方向光線會匯聚，而在另外一個方向上，光 線沒有匯聚作用。這樣一個點光源會形成一個線狀成像，無法成一個具體的像。在柱透鏡的 前端，串聯(lián)一個凸透鏡，使得在兩個方向上都進行匯聚。
[0042]為了保證兩個方向的焦距接近，能夠順利成像，在選取柱透鏡的過程中，可選取焦 距比較大的柱透鏡。
[0043]通常，當(dāng)柱透鏡的焦距比較大時，對于光線的作用比較小，兩個方向能夠焦距近似 相等，且所形成的成像的點擴散函數(shù)為一個橢圓。如果利用兩路正交的光路進行組合，最終 會得到一個十字形的點擴散函數(shù)。
[0044]其中，通過兩路相互正交的單個透鏡系統(tǒng)所形成的點擴散函數(shù)的形式，如圖5所 示，通過圖5可以看出，通過兩個相互正交的單個透鏡系統(tǒng)所形成的點擴散函數(shù)的形狀為十