[发明专利]用于范围成像的装置和方法

摘要

发明的用于范围成像的方法可以基于单个图像，来确定至多个物体（O1-O4）的相应距离。该图像通过部件（1）捕获，该部件（1）具有这样的透射率函数，其傅里叶变换内接在空间频率的面内的圆上。计算被捕获图像的傅里叶变换以获得用于图像内容的总频谱。然后基于参考频谱与总频谱的多个相似叠加计算到每个物体的距离，从而参考频谱每次与总频谱的一部分相符。

主权项

一种用于范围成像的方法，所述方法基于单个被捕获图像来确定至视场（100）内所包括的多个物体（O1‑O4）的相应距离，所述方法包括：1）获得具有透射率t的平面型光学部件（1），其中，所述透射率t作为所述光学部件的面中两个坐标（x，y）的函数而改变，并且所述透射率t进行二维傅里叶变换T，所述二维傅里叶变换T包括位于具有半径ρ∞的基圆上的峰；2）将所述光学部件设置成与光轴线Z垂直并且朝向所述视场；3）将图像传感器（101）设置在与所述光轴线Z垂直的面中，所述图像传感器位于离所述光学部件的距离df处并且位于所述光学部件的与所述视场相反的一侧；4）利用所述图像传感器来捕获由源自所述物体且穿过所述光学部件的光形成的图像；以及5）计算被捕获图像的傅里叶变换，以获得与所述被捕获图像的傅里叶变换的峰相对应的空间频率的频谱Stot，用于所述被捕获图像的所述频谱包括多个同心的组成部分，每个同心的组成部分都内接在各自的圆中；所述方法的特征在于：在步骤1）中，所述透射率t的傅里叶变换T包括分布在所述基圆上的有限数目N的峰；并且所述方法还包括在步骤5）之后执行的以下步骤：6）提供参考频谱Sref，所述参考频谱Sref对应于参考图像的傅里叶变换的峰，所述参考图像由位于光轴线Z上无限远处的点光源通过所述光学部件产生在所述图像传感器上，所述参考频谱Sref包括参考空间频率并且内接在具有半径2ρ∞的参考圆中，所述半径2ρ∞等于所述基圆的半径的两倍；7）在公共参考系统中，将所述被捕获图像的空间频率的所述频谱Stot与所述参考频谱Sref同心地叠加；8）通过在所述公共参考系统中居中的相似扩大，将内接在具有半径2ρ∞的参考圆中的所述参考频谱Sref数字变换成内接在具有可变半径2ρi 的圆中的变换后参考频谱Si，这通过改变所述相似扩大的比例Hi来实现，其中所述比例Hi等于2ρi/2ρ∞；9）当所述变换后参考频谱Si的所有峰都与所述被捕获图像的所述频谱Stot的峰相叠加，然后所述变换后参考频谱Si相符于所述频谱Stot的组成部分之一时，存储所述相似扩大的比例Hi；以及10）利用公式di=d/（Hi‑1），计算至所述视场中的多个物体之一的距离；然后重复步骤8）至步骤10），直到不能再利用所述相似扩大的比例Hi的新值执行步骤9），在步骤10）的一个执行过程中获得与所述视场中所包括的多个物体之一相对应的每个距离。