[发明专利]三维物体成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及三维物体成像设备，更具体地，涉及从由复眼成像装置捕获的多个单位图像重建三维物体的图像的三维物体成像设备。

背景技术

已有从多个单位图像经图像处理重建单一图像的设备，其中所述多个单位图像是由具有多个微透镜的复眼照相机捕获的(参照，例如日本特开专利公布2005-167484)。复眼照相机的优势在于它可以被制造得很薄，并可容易得获得明亮的图像。然而，它也有缺点，即每个捕获的单位图像的清晰度低。为了在从多个单位图像重建单一图像的图像处理中提高图像的清晰度，已开发了例如算术平均、伪逆矩阵和像素重排等各种方法。算术平均的方法使用每个单位图像的重心作为参考以重叠图像。在另一方面，伪逆矩阵的方法使用向量来表达待成像物体和单位图像，并使用矩阵来描述光学系统的点像分布函数，使得数学计算点像分布函数的逆矩阵，从而形成重建图像。

日本特开专利公布2005-167484公开了像素重排的方法，其为从多个单位图像重建具有高清晰度的单一图像的方法之一。参考图16和图17简述日本特开专利公布2005-167484中介绍的成像设备，其中图16为该专利公布所示成像设备的示意性框图，而图17为示出由该成像设备执行的用以重建图像的过程的示意性视图。如图16所示，其中所描述的成像设备100包括具有多个光学透镜的复眼照相机101，以及用于处理由复眼照相机101捕获的图像的处理器102。

如图17所示，处理器102在同一区域M重排由复眼照相机101捕获的单位图像Q1、Q2、Q3的像素，，单位图像Q1、Q2、Q3的像素之间存在由于多个光学透镜中的位置差异引起的视差，这使得单位图像Q1、Q2、Q3的像素均从其它的像素轻微偏移对应于偏移量的量(各单位图像间相对位置的偏移)，以纠正其间的视差。更具体地，为了在同一区域M重排各单位图像Q1、Q2、Q3的像素，成像设备100基于单位图像Q1、Q2、Q3之间的相关函数计算偏移量。

在这种已知设备或方法中存在一些问题需要解决。日本特开专利公布2005-167484所示的成像设备使用像素重排的方法从物体的多个单位图像中重建二维图像，使得其相比使用算术平均法、伪逆矩阵法等方法可获得具有更高清晰度的重建图像。然而，为了在该设备上重建二维图像，多个单位图像的像素均在重排平面上被重排，其中重排平面是设置在距离复眼照相机预定距离(物体的位置如最初放置)的固定平面。

因此，如果待捕获的物体是具有深度的三维物体，就很难获得具有高清晰度的重建图像。而且，这种设备具有以下缺点，即只能用于复眼照相机到物体的距离已知的情况。注意，作为第二发明，日本特开专利公布2005-167484描述了，从偏移量以及例如复眼照相机的透镜到透镜距离和透镜焦距等已知参数，推导出物体和复眼照相机之间的距离。然而，这存在以下问题，即需要在图像处理之外的过程中预先得到各种参数值，而且并没有公开推导距离的特定方法。

另一方面，已有三维形状提取设备，其根据照相机相对物体移动时捕获的多个图像推导相对物体(待成像的)的距离分布，并基于推导出的距离分布生成二维图像(参照，例如日本特开平专利公布9-187038)。然而，日本特开平专利公布9-187038中所述的设备使用单眼照相机而不是复眼照相机作为成像装置，其中快门随着单眼照相机移动而开和关多次，以从不同视角获得多个图像。因此，物体和成像装置间的距离在每次捕获图像时都不同，从而使得无法获得物体的高清晰重建图像。

还有其他已知的方法和设备，例如日本专利3575178公开的方法，其利用物体图像间的视差基于三角原理来推导相对物体的距离，从而检测物体的存在范围。进一步，日本特开专利公布2001-167276公开的成像设备，其使用测量距离分布的距离传感器，使得根据测量到的距离分布为每个距离划分电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)成像设备所捕获物体图像的图像区域，以生成预定的合成图像。然而，根据这些专利公布所公开的方法和设备，无法通过简单处理轻松获得具有高清晰度的物体重建图像。

发明内容

本发明目的是提供一种三维物体成像设备，用以从由复眼成像装置捕获的多个单位图像中重建三维物体的图像，其中可通过简单处理获得具有高清晰度的重建图像。