[发明专利]时分复用补光成像装置和方法

说明书

本申请提供一种时分复用补光成像方法和设备。该方法包括：使用一个图像传感器交替生成可见光帧和补光帧，可见光帧为图像传感器接收可见光且不接收补光光线时生成的图像帧，补光帧为图像传感器接收补光光线时生成的图像帧；将相邻或连续的可见光帧与补光帧进行合成得到合成帧。

技术领域

本发明涉及一种补光成像的技术领域，特别是涉及一种时分复用补光成像的装置和方法。

背景技术

随着图像应用的快速发展，对图像采集设备在低照度下的成像质量要求越来越高。低照度环境相比照度正常的场景，成像质量会有下降，主要表现为图像亮度降低和噪点增加。导致成像质量下降的最大因素为成像传感器的进光量减弱，其输出信号的信噪比降低。对此，常用的解决方案有两种，一种方案是提高低照度下图像传感器的可见光进光量，即使用可见光补光设备进行补光。可见光补光虽然提高了图像亮度，但是高亮度的可见光补光对被拍摄物体会有干扰，造成影像过曝失真。另一种方案是采用红外成像，这种方式虽然在对被拍摄物体没有明显干扰的情况下能够获得足够的图像亮度，但是却无法很好的获取物体的真实色彩信息。

因此，在低照度环境下，如何在不干扰被拍摄物体的同时获取具有真实色彩信息和合适亮度的图像，成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种时分复用补光成像的方法及应用该方法的装置，通过时分复用的可见光帧和补光帧生成方式，将生成一个合成帧所需的可见光帧和补光帧由同一个图像传感器来生成，有效简化了成像光路和成像设备，更加高效的生成合成帧。

第一方面，本申请提供一种补光成像装置，可以包括图像传感器、光学单元、补光单元以及处理器。其中，图像传感器用于交替生成可见光帧和补光帧。此处交替生成补光帧和可见光帧时生成第一帧的种类不做限定，既可以是可见光帧，也可以是补光帧。交替是指轮流生成所述两种图像帧，比如奇帧都生成可见光帧偶帧都生成补光帧，或者每生成两个可见光帧生成一个补光帧，或每生成一个可见光帧生成两个补光帧等，此处不做限定。光学单元用于使光线在图像传感器上成像。补光单元用于在生成补光帧时为拍摄对象进行补光。处理器用于将相邻或连续的可见光帧与补光帧进行合成，生成合成帧。与现有技术相比，所述补光成像装置通过时分复用的方式使用同一个图像传感器交替生成可见光帧和补光帧，使得生成一个合成帧所需的可见光帧和补光帧不再需要多个图像传感器来完成，有效减少了成像设备的生产成本和成像光路设计难度。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，处理器可以用于控制补光单元的开关，具体的，当图像传感器开始生成补光帧时，处理器控制补光单元开始补光，当图像传感器结束生成补光帧时，处理器控制补光单元停止补光。可选的，也可以当图像传感器结束生成可见光帧时，处理器控制补光单元开始补光，当图像传感器开始生成可见光帧时，处理器控制补光单元结束补光，在此不做限定。处理器控制补光单元交替补光的方式，使得在同一图像传感器生成的连续图像帧中能够交替生成补光帧和可见光帧，提高了图像传感器利用效率。

根据第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，光学单元可以用于控制能够照射到图像传感器上的光线的类型，可以当图像传感器开始生成补光帧时，处理器控制光学单元使补光光线能够照射到图像传感器上，可以当图像传感器开始生成可见光帧时，处理器控制光学单元使补光光线不能照射到图像传感器上。可选的，也可以当图像传感器结束生成补光帧时，处理器控制光学单元使补光光线不能照射到图像传感器上，可以当图像传感器结束生成可见光帧时，处理器控制光学单元使补光光线能够照射到图像传感器上，此处不做限定。处理器通过控制光学单元交替改变补光光线在光学单元中的可通过性，使得在同一图像传感器生成的连续图像帧中能够交替生成补光帧和可见光帧。