[发明专利]一种摄像系统和摄像方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学和图像处理技术领域，特别是涉及一种摄像系统和摄像方法。

背景技术

目前的光学成像系统都是以光学聚焦为基本技术，直接成像的光学系统，其特征之一就是景深有限，这就使得其景深范围之外的成像变得模糊，图像信息量不够丰富和充足。其形成原因就是因为目前的光学系统都是设计为线性空变系统，系统的成像响应是和物空间的物距相关的，所以系统对其不同物距的响应是随物距的变化而变化的。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种摄像系统和摄像方法，以克服现有技术中由于景深有限，使得其景深范围之外的成像变得模糊的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种摄像系统，所述系统包括：等模糊中间像获取装置，用于将对物空间的光信息进行空不变光学系统处理，获取待测景物的非共轭的等模糊中间像；图像处理装置，用于对所述等模糊中间像进行处理，获取所述待测景物的最终图像，其中所述等模糊中间像获取装置为焦外摄远型装置或多焦点聚焦补偿型装置。

其中，所述等模糊中间像获取装置为焦外摄远型装置，所述焦外摄远型装置的有效摄取物距根据系统设计精度满足大于焦距的几倍以外的范围的要求，实现该范围的非共轭等模糊成像，其输出面位置设置为在设计景深对应的精确成像平面范围之前或之后较短的f±Δ区域内，其中Δ＞0，f为透镜的焦距；所述焦外摄远型装置为透镜类聚焦系统、反射类聚焦系统或综合类折反聚焦系统。

其中，所述等模糊中间像获取装置为多焦点聚焦补偿型装置，所述多焦点聚焦补偿型装置的在视场内设计景深范围内的所有点由于多焦点聚焦对不同物距的补偿，输出面上的点分布函数psf近似相等；所述多焦点聚焦补偿型装置包括对称曲面的透镜类聚焦系统、反射类聚焦系统或综合类折反聚焦系统。

其中，所述等模糊中间像获取装置还包括透过率衰减掩模板，用于扩大等模糊景深的范围和精度。

其中，所述图像处理装置包括以焦外摄远型装置的输出面为入射孔径的大F数光学成像系统及对应的像差校准图像处理系统，所述大F数光学成像系统的第一面和焦外摄远型装置的输出面重合，在透镜系统中，其第一个镜片为场镜。

其中，所述折射类透镜系统为等折射率曲面折射介质透镜和/或梯度折射率透镜。

其中，所述图像处理装置为数字图像摄取系统，其成像面位于等模糊中间像获取装置的输出面上，依据先验的点分布函数psf利用图像处理算法把等模糊中间像恢复为清晰图像。

本发明实施例的技术方案还提供一种摄像方法，所述方法包括以下步骤：

A.利用焦外摄远型装置或多焦点聚焦补偿型装置将对物空间的光信息进行空不变光学系统处理，并获取待测景物的非共轭等模糊中间像；

B.对所述等模糊中间像进行处理，获取所述待测景物的最终图像。

其中，所述步骤A具体为：

A1.将在等模糊景深范围内的点光源通过焦外摄远型装置，在设计景深对应的精确成像平面范围之前或之后较短的f±Δ区域内成等模糊特征的等模糊中间像，其中Δ＞0，f为透镜的焦距；或

A2.将在等模糊景深范围内的点光源通过对称曲面的多焦点聚焦补偿型装置，在输出面上形成等模糊特征的模糊中间像。

其中，所述步骤B具体为：将所述等模糊中间像通过大F数光学成像系统进行聚集，所述大F数光学成像系统的第一面和所述焦外摄远型装置的输出面重合；或依据先验的psf利用图像处理算法把等模糊中间像恢复为清晰图像，所述图像处理算法包括维纳逆滤波恢复方法或非线性方法。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

本发明实施例通过空变向空不变的的转变实现了等模糊景深的等模糊成像，再对所述成像进行处理，得到清晰的最终图像，实现了全焦距图像摄取。

附图说明

图1是本发明实施例的一种摄像系统的功能结构示意图；

图2是本发明实施例的一种多焦点透镜焦点群示意图；

图3是本发明实施例的一种离散多焦点透镜示意图；

图4是本发明实施例的一种小F数C-IV+大F数成像系统成像光学特性示意图；

图5是本发明实施例的另一种小F数C-IV+大F数成像系统成像光学特性示意图；

图6是本发明实施例的一种缩补C-IV远像场+随轴凸透镜成像系统图；

图7是本发明实施例的一种缩补C-IV远像场+图像处理系统图；

图8是本发明实施例的一种缩补C-IV近像场+随轴凹透镜成像系统图；

图9是本发明实施例的一种缩补C-IV近像场+图像处理系统图；