3d成像模組及3d成像方法
2024-02-16 13:24:15
專利名稱：3d成像模組及3d成像方法
技術領域：
本發明涉及一種成像模塊，尤其涉及一種具有自動對焦功能的3D成像模組及3D成像方法。
背景技術：
隨著科技的進步,3D (three-dimensional)成像模組已經越來越多的應用於許多領域，而為達成較好的成像效果，3D成像模組還要求能夠具備自動對焦功能。成像模塊的自動對焦技術分為機械式自動對焦技術以及數字式自動對焦技術。機械式自動對焦技術採用機械結構移動鏡頭內鏡片進行對焦。由於機械式對焦技術要採用複雜的機械結構，導致自動對焦鏡頭成本上升且體積較大。數字式自動對焦技術通過軟體仿真、計算將影像傳感器所感應到的圖像進行處理，使得因影像傳感器像素點上因失焦而模糊的圖像變的清晰。例如，擴展景深(ExtendDepth of Field:EDoF)技術，其利用光的三原色(紅色、綠色、藍色)在不同距離時各自有最佳的MTF曲線，物體在不同距離時，可以當下距離的最佳原色利用算法數字仿真出其它兩原色，以達到全幅的清晰影像數。然，數字式對焦對焦的缺陷在於對於近距成像能力不足，一般來說，如果物距在40cm以內，則數字自動對焦技術的對焦效果往往不能令人滿意。
發明內容
有鑑於此，有必要提供一種避免上述問題的3D成像模組以及3D成像方法。一種3D成像模組，其包括一個第一成像單元以及一個第二成像單元、一個與所述第一影像傳感器以及所述第二影像傳感器相連接的存儲器、一個與所述存儲器相連接的色彩分離單元、一個與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個與所述處理器相連接的圖像處理單元，分別與所述處理器相連接的一個第一驅動器以及一個第二驅動器，以及一個圖像合成單元；所述第一成像單元以及所述第二成像用於同時以不同角度捕捉同一場景的圖像；所述存儲器用於存儲所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像；所述色彩分離單元用於將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍三原色表示；所述處理器用於對分別對所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進行MTF運算，根據運算結果確定當前拍攝模式，並根據所確定的當前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述第一驅動器及第二驅動器；所述圖像處理單元用於通過圖像處理方式對所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進行失焦模糊修正；所述第一驅動器以及所述第二驅動器分別用於對所述第一成像單元以及所述第二成像單元進行對焦；所述圖像合成單元用於將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經所述圖像處理或者對焦後的圖像進行合成，得到3D圖像。一種3D成像方法，其包括如下步驟:
以兩個成像單元同時分別以不同角度對同一場景進行拍攝；
將所述兩個成像單元的影像傳感器所感測到的圖像分別進行色彩分離；對所述兩個成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測到的圖像區域進行MTF運算，得到每一像素單元所感測到的圖像區域對應的MTF值；
依據所述每一像素單元所感測到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測到的圖像的物距；
依據所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，確定當前拍攝模式；
如果當前拍攝模式為近焦模式，則進行下列步驟:
依據所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭最佳對焦位置；
依據所述最佳對焦位置分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭的對焦驅動量；
依據所述對焦驅動量分別驅動所述兩個成像模塊的取像鏡頭至最佳對焦位置；
對所述兩個成像單元所捕捉的經對焦後的圖像進行合成，得到3D圖像；
如果當前拍攝模式為遠焦模式，則進行下列步驟:
依據所述每一像素單元所感測到的圖像區域對應的MTF值，確定對應像素單元所感測到的圖像的模糊量；
依據所述每一像素 單元所感測到的圖像的模糊量，確定對應像素單元所感測到的圖像的模糊修正量；
依據所述模糊修正量，對每一像素單元所感測到的圖像進行模糊修正；
對所述兩個成像單元所捕捉的經模糊修正後的圖像進行合成，得到3D圖像。相對於現有技術，所述3D成像模組以及以及3D成像方法利用軟體計算仿真的方式確定被攝物體的物距，並根據物距的情形確定當前拍攝模式，依據拍攝模式選擇軟體計算方式或者驅動取像鏡頭的方式進行對焦，可以達成無論近焦還是遠焦拍攝模式下，都能夠得到對焦清晰的圖像，將兩個成像單元同時拍攝的關於同一場景的圖像進行合成，因此可以得到更為清晰的3D圖像。
圖1是本發明實施方式的3D成像模組的示意圖。圖2是本發明實施方式的自動對焦方法的流程圖。主要元件符號說明
權利要求
1.一種3D成像模組，其包括一個第一成像單元以及一個第二成像單元、一個與所述第一成像單元以及所述第二成像單元相連接的存儲器、一個與所述存儲器相連接的色彩分離單元、一個與所述色彩分離單元相連接的處理器、一個與所述處理器相連接的圖像處理單元，分別與所述處理器相連接的一個第一驅動器以及一個第二驅動器，以及一個圖像合成單元；所述第一成像單元以及所述第二成像用於同時以不同角度捕捉同一場景的圖像；所述存儲器用於存儲所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的圖像；所述色彩分離單元用於將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍三原色表示；所述處理器用於對分別對所述第一成像模塊以及所述第二成像模塊所捕捉到的圖像進行MTF運算，根據運算結果確定當前拍攝模式，並根據所確定的當前拍攝模式選擇控制所述圖像處理單元或者所述第一驅動器及第二驅動器；所述圖像處理單元用於通過圖像處理方式對所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉到的圖像進行失焦模糊修正；所述第一驅動器以及所述第二驅動器分別用於對所述第一成像單元以及所述第二成像單元進行對焦；所述圖像合成單元用於將所述第一成像單元以及所述第二成像單元所捕捉的經所述圖像處理或者對焦後的圖像進行合成，得到3D圖像。
2.如權利要求1所述的3D成像模組，其特徵在於:所述第一成像單元包括一個第一取像鏡頭以及一個與所述第一取像鏡頭的光軸對準的第一影像傳感器，所述第二成像單元包括一個第二取像鏡頭以及一個與所述第二取像鏡頭的光軸對準的第二影像傳感器，所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭中的每一個均包括至少一具有正光角度的非球面鏡片。
3.如權利要求2所述的3D成像模組，其特徵在於:所述處理器包括一個MTF運算模塊、一個物距運算模塊、一個物距判斷模塊、一個模糊量運算模塊、一個模糊修正量運算模塊、一個對焦位置運算模塊以及一個一個驅動量運算模塊；所述MTF運算模塊用於對所述第一影像傳感器以及所述第二影像傳感器上每一像素單元所感測到的圖像區域進行MTF運算，得到對應區域的MTF值；所述物距運算模塊用於依據所述MTF運算模塊的運算結果，確定每一像素單元所感測到的圖像的物距；所述物距判斷模塊用於依據所述物距運算模塊的運算結果，確定當前的拍攝模式；所述模糊量運算模塊用於依據所述MTF運算模塊的運算結果，確定該每一像素單元運算所得到的MTF值與對應物距內標準MTF值的差異，並根據該差異確定每一像素單元所感測到的圖像的模糊量；所述模糊修正量運算模塊用於根據所述模糊量運算模塊所得到的模糊量，確定對每一像素單元所感應到的圖像進行模糊修正的修正量；所述對焦位置運算模塊用於根據所述物距運算模塊的運算結果，分別確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對焦位置；所述驅動量運算模塊用於根據所述物距運算模塊所得到的所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的最佳對焦位置，確定所述第一取像鏡頭以及所述第二取像鏡頭的對焦驅動量。
4.如權利要求3所述的3D成像模組，其特徵在於:所述MTF運算模塊對每一像素單元對應的三原色圖像分別進行MTF值運算。
5.如權利要求3所述的3D成像模組，其特徵在於:所述物距判斷模塊將所述物距運算模塊的運算結果作綜合運算，並將該綜合運算的結果與一預設的標準值進行比較，根據比較結果確定當前拍攝模式。
6.如權利要求5所述的3D成像模組，其特徵在於:所述綜合運算為對所述物距運算模塊所得到的每一像素單元所感測到圖像的物距進行採樣，並根據採樣的數據運算得到用於表徵當前拍攝主要目標物的距離的物距表徵量。
7.如權利要求6所述的3D成像模組，其特徵在於:所述預設的標準值為40cm，如果所述物距表徵量大於40cm，則所述物距判斷模塊判斷當前拍攝模式為遠焦模式，如果所述物距表徵量小於或者等於40cm，則所述物距判斷模塊判斷當前拍攝模式為近焦模式。
8.如權利要求7所述的3D成像模組，其特徵在於:當前拍攝模式為遠焦模式時，所述模糊量運算模塊功能開啟，當前拍攝模式為近焦模式時，所述對焦位置運算模塊功能開啟。
9.如權利要求1所述的3D成像模組，其特徵在於:所述第一驅動器以及所述第二驅動器為壓電式馬達。
10.一種3D成像方法，其包括如下步驟: 以兩個成像單元同時分別以不同角度對同一場景進行拍攝； 將所述兩個成像單元的影像傳感器所感測到的圖像分別進行色彩分離； 對所述兩個成像單元的影像傳感器每一像素單元所感測到的圖像區域進行MTF運算，得到每一像素單元所感測到的圖像區域對應的MTF值； 依據所述每一像素單元所感測到的圖像的MTF值確定所述每一像素單元所感測到的圖像的物距； 依據所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，確定當前拍攝模式； 如果當前拍攝模式為近焦模式，則進行下列步驟: 依據所述每一像素單元所感測到的圖像的物距，分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭最佳對焦位置； 依據所述最佳對焦位置分別確定所述兩個成像模塊的取像鏡頭的對焦驅動量； 依據所述對焦驅動量分別驅動所述兩個成像模塊的取像鏡頭至最佳對焦位置； 對所述兩個成像單元所捕捉的經對焦後的圖像進行合成，得到3D圖像； 如果當前拍攝模式為遠焦模式，則進行下列步驟: 依據所述每一像素單元所感測到的圖像區域對應的MTF值，確定對應像素單元所感測到的圖像的模糊量； 依據所述每一像素單元所感測到的圖像的模糊量，確定對應像素單元所感測到的圖像的模糊修正量； 依據所述模糊修正量，對每一像素單元所感測到的圖像進行模糊修正； 對所述兩個成像單元所捕捉的經模糊修正後的圖像進行合成，得到3D圖像。
全文摘要
一種3D成像模組，其包括第一成像單元、第二成像單元、存儲器、色彩分離單元、處理器、圖像處理單元、第一驅動器、第二驅動器以及圖像合成單元。該第一成像單元以及該第二成像用於同時以不同角度捕捉同一場景的圖像。該存儲器用於存儲該第一成像單元以及該第二成像單元所捕捉的圖像。該色彩分離單元用於將該第一成像單元以及該第二成像單元所捕捉到的圖像分別用紅、綠、藍三原色表示。該處理器用於確定當前拍攝模式。該圖像處理單元用軟體計算仿真的方式進行失焦模糊修正。該第一、第二驅動器對該第一成像單元以及第二成像進行對焦。本發明還涉及一種3D成像方法。
文檔編號H04N13/02GK103188499SQ20111044410
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者郭章緯, 吳定遠 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司