[发明专利]一种包含渐晕去除算法的编码光圈光学成像系统

说明书

本发明公开了一种包含渐晕去除算法的编码光圈成像系统。包括编码光圈光学成像装置和渐晕去除算法，其中编码光圈光学成像装置主要由工业相机、成对中继透镜组件、旋转掩膜安装装置、固定支座和工业相机镜头组成，渐晕去除算法主要包括四次偶多项式渐晕校正建模、灰度溢出正则最小对数熵以及惯性权值线性递减粒子群搜索方法。本发明能放大和转移工业相机内尺寸较小的光圈平面，从而更便利地完成光圈编码，并且得到无渐晕问题的高质量图像。

技术领域

本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种包含渐晕去除算法的编码光圈光学成像系统。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，数字图像已经成为日常生活和工业制造中信息交互的重要载体。图像景深描述的是一幅图像场景中聚焦清晰的深度范围，在实际的应用中，包括消费级摄影、工业检测到显微成像等，对图像景深的控制都会有一定的要求。在某些特定应用场合，大景深图像的获取是后续流程顺利进行的关键因素。

图像的景深可以简单通过缩小光圈来扩展，但这会带来入射光量的减少从而导致信噪比降低的问题。编码光圈技术作为计算摄影学的一个重要分支，通过改变光圈的形状，能增大不同深度处光点的点扩散函数差异性，进而对图像中不同像素的深度进行更加准确的估计，最后通过失焦恢复相关算法实现原始光学成像系统的景深扩展。

工业相机镜头的光圈平面径向尺寸非常小且在镜头内部，不利于编码光圈掩膜的制造和安装。因此需要在原有镜头基础上构建一套新的光学成像系统，使得在扩大光圈平面径向尺寸的同时将其空间位置转移到原镜头外利于安装编码光圈掩膜的位置处。此外，在原有镜头后引入其他光学元件会破坏原本镜头成像质量，其中渐晕问题非常突出，因此需要利用数字图像处理技术进行渐晕去除，从而得到光照较为均匀的高质量图像。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种包含渐晕去除算法的编码光圈光学成像系统，使编码光圈技术的实施更加便捷，同时获取高质量图像。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种包含渐晕去除算法的编码光圈光学成像系统

包括工业相机镜头、两个中继透镜组件、工业相机和旋转掩膜装置，两个中继透镜组件通过两个固定支座对称布置于旋转掩膜装置两侧，两个中继透镜组件远离旋转掩膜装置的一端分别连接有工业相机镜头和工业相机；所述中继透镜组件由水平布置的中继透镜镜筒和布置于镜筒内的双胶合消色差透镜组成；所述旋转掩膜装置包括旋转安装盘、旋转安装座、主动齿轮、从动齿轮、调速电机和从动齿轮旋转轴，旋转安装盘上沿周向等间隔开有四个光圈孔用于安装编码光圈掩膜，旋转安装盘中心通过从动齿轮旋转轴连接有从动齿轮，从动齿轮与调速电机固接的主动齿轮相啮合，调速电机安装于旋转安装座上，旋转安装座通过支杆固定于两个固定支座之间。

每个所述的固定支座包括由上至下依次连接的水平连接座、高度调节杆和固定底座，水平连接座中间开有大通孔用于固定中继透镜镜筒，周向开有四个小通孔用于插装同轴支杆。

靠近工业相机的固定支座通过四根支杆与旋转掩膜装置的旋转安装座连接，位于底部的两根支杆穿出旋转安装座后连接至靠近工业相机镜头的固定支座。

靠近工业相机镜头的双胶合消色差透镜的物方焦点与工业相机镜头聚焦处重合，使得入射光线经过其作用出射为准直光线；靠近工业相机的双胶合消色差透镜的像方焦点置于工业相机的图像传感器上用于成像。

双胶合消色差透镜截面尺寸远大于工业相机镜头内光圈尺寸，因此完成了光圈平面的放大和转移。

旋转安装盘上每个光圈孔与编码光圈掩膜尺寸相同，且光圈孔旋转至最下方时，光圈孔与中继透镜镜筒同轴布置。具体实施中每个光圈孔安装有不同的编码光圈掩膜。

二、一种包含渐晕去除算法的编码光圈光学成像系统的工作方法

包括以下步骤：