Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений

Авторы патента:


Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений
Цветная последовательная вспышка для получения цифровых изображений

 


Владельцы патента RU 2447471:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Изобретение относится к системе и способу получения цифровых изображений посредством использования цветной последовательной вспышки. Система содержит множество источников света, выполненных с возможностью освещения объекта, в котором, по меньшей мере, часть источников света выполнена с возможностью излучения света, имеющего длины волн различного диапазона длин волн; блок управления, выполненный с возможностью управления множеством источников света таким образом, что множество источников света освещают объект в последующее число периодов освещения, причем в, по меньшей мере, два из последующих периодов освещения объект освещается длинами волн различного диапазона длин волн; блок получения, выполненный с возможностью получения, по меньшей мере, четырех групп данных изображения объекта в, по меньшей мере, два периода освещения; и блок восстановления, выполненный с возможностью восстановления, по меньшей мере, четырех полученных групп данных изображения в группу данных изображения, по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Данное изобретение относится к системе и способу для получения цифровых изображений посредством использования цветной последовательной вспышки и, в частности, к системе и способу для получения цифровых изображений посредством использования цветной последовательной вспышки, имеющей множество различных последовательных цветов.

Для получения изображения высокой точности необходимо, с одной стороны, иметь много пикселов, например, один миллион пикселов (1 мегапиксел) или больше. С другой стороны, получение изображения с реальными цветами требует, по меньшей мере, трех (красный, зеленый, синий) фильтров или, как указывается некоторыми изготовителями, четырех (красный, зеленый, синий, изумрудный) фильтров на пикселах, что приводит к дополнительной стоимости микросхемы прибора с зарядовой связью (CCD). Переход к более высокому разрешению требует меньших пикселов, что ведет к большим временам экспонирования или большим микросхемам, что является сложной задачей для производства этих фильтров. В настоящее время, доступны цифровые камеры с восемью или более мегапикселами, в которых одной из основных проблем является уменьшение размера матрицы элементов растра, позволяющее осуществить минимизацию размера всего устройства.

В получении цифрового изображения, разница между реальным миром и изображением обусловлена, в основном, несоответствием характеристики спектральной чувствительности пикселов и характеристики спектральной чувствительности глаза человека. В большинстве случаев, цифровые камеры работают в 3RGB - (красный, зеленый, синий) цветовом пространстве, которое не может быть преобразовано в цветовые пространства стандарта CIE, например, XYZ или sRGB, без введения дополнительных ошибок. CIE - сокращение Международной Комиссии по Освещению (Commission Internationale de l'Eclairage).

Из US 2004/0061850 А1 известна система освещения и получения изображений, в которой для изучения освещается по существу зеркальная (отражающая) поверхность на электрической схеме вспышками света, причем вспыхивающий свет идет, по меньшей мере, от двух спектрально различных источников и разнесен по времени. Камера формирует оптическое изображение этой схемы для каждой вспышки света. Оптические изображения комбинируются для обеспечения комбинированного изображения. С этой целью, US 2004/0061850 А1 обеспечивает красный, зеленый и синий осветитель для освещения отражающей поверхности.

Далее, из EP 1 098 190 A2 известна система освещения и получения изображений, которая включает в себя множество цветных фотовспышек, использующихся для освещения предмета, подлежащего изучению, и, по меньшей мере, одну черно-белую камеру, использующуюся для получения оптического изображения предметов, освещаемых цветными фотовспышками. EP 1 098 190 A2 обеспечивает три цветных фотовспышки в красном, зеленом и синем цвете.

Было бы желательно обеспечить систему и способ, позволяющие осуществлять улучшенную визуализацию объекта.

Данное изобретение обеспечивает систему для обеспечения улучшенной визуализации объекта, где эта система содержит множество источников света, выполненных с возможностью освещения объекта, причем, по меньшей мере, часть из этих источников света выполнена с возможностью излучения света, имеющего длины волн различного диапазона длин волн, блок управления, выполненный с возможностью управления множеством источников света таким образом, что множество источников света освещают объект в некоторое последующее количество периодов освещения, причем, по меньшей мере, два из этих последующих периодов освещения объект освещается посредством длин волн различного диапазона длин волн, блок получения (приобретения, захвата), выполненный с возможностью получения, по меньшей мере, четырех групп (множеств) данных изображения объекта в, по меньшей мере, два периода освещения, и блок восстановления, выполненный с возможностью восстановления, по меньшей мере, четырех полученных групп данных изображения в изображение, по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства.

Изобретательская система позволяет осуществить улучшенную визуализацию объекта благодаря получению, по меньшей мере, четырех групп данных изображения, позволяющих обеспечить изображение, по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства, которое воспроизводит изображаемый объект более реалистично ввиду характеристики спектральной чувствительности глаза человека. Благодаря последовательному получению, блок получения может быть небольшим благодаря малому количеству пикселов. Благодаря системе, содержащей, по меньшей мере, четыре источника света, выполненных с возможностью излучения света, имеющего длины волн различного диапазона длин волн, характеристика спектральной чувствительности глаза человека может быть воспроизведена более точно. Фактически, может использоваться также более четырех источников света, в частности, множество источников света, каждый из которых имеет различный диапазон длин волн. Чем выше число различных длин волн, тем выше размерность полученного цветового пространства.

Следует отметить, что различные диапазоны длин волн означают, что эти диапазоны не являются идентичными, но могут перекрываться. Далее, диапазон не обязательно должен быть непрерывным, а может также иметь прерывание, так что диапазон может также быть композицией частичных диапазонов. Диапазоном также может быть одна или множество монохромных длин волн. Последующие периоды освещения означают периоды освещения некоторой последовательности, которая может также иметь прерывания. Периоды освещения могут также быть последовательными, т.е. без прерываний между ними, или могут перекрываться.

Режим, в котором один источник света освещает объект в некоторый период, также включает в себя режим, в котором множество источников света освещают объект в этот период, но этот один источник света освещает с увеличенной интенсивностью по сравнению с остальными в этот период. Это означает, что блок восстановления также приспособлен для определения этого перекрытия и способен устранить это перекрытие, так что система может также использоваться с дневным освещением.

Согласно некоторому примерному варианту осуществления данного изобретения, блок получения системы является устройством монохромного получения. Таким образом, система использует, например, монохромную матрицу приборов с зарядовой связью (CCD) для получения изображений с цветной последовательной вспышкой. Эта вспышка может иметь несколько цветных светоизлучающих диодов (LED) высокой мощности, которые быстро последовательно вспыхивали. Согласно одному примерному варианту осуществления, только один цвет вспыхивает в один период. В такой единственный период, через CCD матрицу принимается одно изображение.

Эта процедура приведет к группе изображений, каждое из которых показывает объект, который освещен различным цветом, соответственно. Эта последовательность используется для восстановления спектральной отражательной способности объекта. Использование более трех цветов, в частности, намного более трех цветов (десяти или более) приводит к спектроподобному изображению объекта. Таким образом, возможно точное спектральное восстановление отражательной способности изображаемого объекта на пиксел. Таким образом, например, цветовая температура виртуального освещения может быть изменена после процесса получения изображения. Некоторыми из основных преимуществ являются получение спектроподобных изображений, простая адаптация к целевому цветовому пространству, дешевая и простая не фильтруемая матрица CCD или фотодиодов, меньшая микросхема CCD, простая калибровка вспышки, а не фильтров CCD, очень четкое изображение благодаря использованию коррекции движения и малых времен экспонирования, возможность работы в различных цветовых пространствах и настраиваемый цвет освещения после получения изображения.

В частности, дополнительные стоимости, например, красного, зеленого и синего фильтров, могут быть сэкономлены, также как и требование для истинных sRGB фильтров. Далее, можно избежать преобразования в неверном цветовом пространстве, а также большого времени экспонирования CCD. Также разрешение CCD может быть уменьшено в три или четыре раза благодаря фильтрам.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления данного изобретения, источники света системы выполнены с возможностью излучения длин волн, по меньшей мере, двух из различных диапазонов длин волн, причем, по меньшей мере, один из диапазонов включает в себя, по меньшей мере, два различных поддиапазона длин волн, и блок получения выполнен с возможностью получения, по меньшей мере, двух множеств данных изображения объекта в каждый из, по меньшей мере, одного периода освещения, и блок получения является чувствительным к, по меньшей мере, одному из различных поддиапазонов длин волн для каждого из, по меньшей мере, двух групп данных изображения. Поддиапазон составляет часть одного из различных диапазонов. Следует отметить, что поддиапазоны также могут перекрываться частично или полностью. Поддиапазоны не должны быть идентичными друг другу. Источники света, таким образом, излучают, например, две различные длины волн, например, в два периода освещения, где блок получения способен считывать, например, два изображения, причем каждое соответствует каждой из двух различных длин волн таким образом, что в данном примере в каждый период освещения может быть получено две группы данных изображения. Следовательно, после двух периодов освещения, получены четыре группы данных изображения, причем каждое из групп данных изображения представляет собой различную характеристику спектральной чувствительности объекта. Таким образом, множество изображений может быть получено в одно и то же время цветной вспышкой, имеющей спектр, содержащий множество цветов, так что комбинация многоцветного получения и последовательного получения, приводящая к различным изображениям, приводит к оптимизации относительно размера устройства получения и числа последовательных периодов освещения, имеющих различный цветовой спектр.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления данного изобретения, множество источников света установлены таким образом, что освещение выполняется по существу с равным углом падения для соответствующих длин волн различного диапазона длин волн. Таким образом, множество полученных изображений по существу не различаются в местах светлых и затененных областей объекта.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, блоком получения является многоцветное устройство получения, которое позволяет получить множество наборов данных изображения в одно и то же время.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, источники света и устройство получения выполнены с возможностью получения восстановленного множества данных изображения цветового пространства стандарта CIE. Цветовое пространство стандарта CIE более точно представляет спектр глаза человека. Таким образом, можно получить изображения с реальными цветами и избежать несоответствия характеристики спектральной чувствительности пикселов и спектральной чувствительности глаза человека.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, множество источников света охватывают спектр излучения длин волн 380-830 нм. Таким образом, охвачен полный визуальный спектр глаза человека. Следует отметить, что данное изобретение может быть также применено к инфракрасному и ультрафиолетовому свету, а также к любому другому диапазону электромагнитного излучения, когда это уместно.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, каждый из источников света содержит один или несколько светоизлучающих диодов (LED), где светоизлучающие диоды выполнены с возможностью излучения света, имеющего некоторую длину волны из одного или нескольких заданных диапазонов длины волны.

Следует отметить, что источник света может содержать только один светоизлучающий диод, но может также содержать множество LED одного и того же цвета, а также множество LED различных цветов, т.е. множество различных диапазонов длины волны.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, каждый из источников света содержит один или несколько лазерных диодов, причем лазерные диоды выполнены с возможностью излучения света, имеющего некоторую длину волны из одного или нескольких заданных диапазонов длины волны.

Следует отметить, что источник света может содержать только один лазерный диод, но может также содержать множество лазерных диодов одного и того же цвета, а также множество лазерных диодов различных цветов, т.е. множество различных диапазонов длины волны.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, устройством получения является прибор с зарядовой связью (CCD).

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, способ обеспечения улучшенной визуализации объекта предусматривает освещение объекта множеством источников света в некоторое последующее количество периодов освещения, причем, по меньшей мере, часть источников света излучает свет, имеющий длины волн различного диапазона длин волн, и причем в, по меньшей мере, один из этих последующих периодов освещения, объект освещается длинами волн различного диапазона длин волн, получение, по меньшей мере, четырех групп данных изображения объекта в, по меньшей мере, два периода освещения, и восстановление, по меньшей мере, четырех полученных групп данных изображения в некоторое количество групп данных изображения, по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления данного изобретения, этот способ дополнительно предусматривает освещение объекта в, по меньшей мере, четыре из последующих периодов освещения источниками света, выполнены с возможностью излучения света, имеющего длины волн различного диапазона длин волн, в каждый из, по меньшей мере, четырех периодов освещения, и получение некоторого количества групп данных изображения объекта в каждый из, по меньшей мере, четырех периодов освещения.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, каждый из источников света освещает объект в один из некоторого последующего количества периодов освещения.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, получение выполняется как монохромное получение.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, по меньшей мере, один из различных диапазонов длин волн включает в себя, по меньшей мере, два различных поддиапазона длин волн, и способ дополнительно предусматривает получение, по меньшей мере, двух групп данных изображения объекта в каждый из, по меньшей мере, одного периода освещения, где получение каждого из, по меньшей мере, двух групп данных изображения является чувствительным, по меньшей мере, к одному из различных поддиапазонов длин волн.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, по меньшей мере, две группы данных изображения получают параллельно по времени в каждый из, по меньшей мере, одного периода освещения.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, периоды освещения множества источников света являются последовательными и/или периодически повторяются. Таким образом, способ также обеспечивает способность визуализации движущегося объекта, т.е. получения кинофильма.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, освещение выполняется по существу с равным углом падения для каждой из длин волн различного диапазона длин волн.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, получение выполняется как многоцветное получение.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, обеспечен программный элемент, который, при его исполнении процессором, выполнен с возможностью выполнять способ, описанный выше.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, обеспечен считываемый компьютером носитель, имеющий хранимый на нем вышеупомянутый программный элемент.

Следует отметить, что вышеприведенное описание применимо для системы, а также способа, программного элемента и соответствующего считываемого компьютером носителя.

В качестве сущности данного изобретения можно видеть получение множества, например, монохромных изображений без увеличения структуры, например, матрицы приборов с зарядовой связью посредством последовательного получения изображений посредством использования цветной последовательной вспышки.

Эти и другие аспекты данного изобретения явствуют из вариантов осуществления, описываемых ниже, и объясняются со ссылкой на них.

Примерные варианты осуществления данного изобретения будут описаны далее со ссылкой на следующие чертежи.

Фиг.1 показывает схему системы согласно некоторому примерному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.2 показывает блок-схему способа согласно примерному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.3 показывает подробную схематичную процедуру способа примерного варианта осуществления данного изобретения, показанного на фиг.2.

Фиг.4 показывает блок-схему способа согласно другому примерному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.5 показывает подробную схематичную процедуру способа согласно еще одному примерному варианту осуществления данного изобретения, показанного на фиг.4.

Фиг.6 показывает схематичный обзор последовательности цветных вспышек согласно примерному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг.7 показывает спектр различных диапазонов длин волн согласно примерным вариантам осуществления данного изобретения.

Фиг.8 показывает цветовое пространство стандарта CIE.

Подробное описание примерных вариантов осуществления

Объект 12 освещается источником 11 света или множеством источников 11а, 11b, 11c, 11d света. Источники света могут быть снабжены светоизлучающими диодами (LED), например, LED высокой мощности. LED могут быстро вспыхивать последовательно во времени, так что только один цвет вспыхивает в некоторый период. Таким образом, объект 12 может быть освещен единственным цветом в каждый период, так что объект оказывается, в последующем порядке, в различных цветах. Блок 14 получения принимает отраженный свет от объекта 12 и содержит, например, микросхему CCD. Следует отметить, что для принятия и получения света, отраженного от объекта 12 может также использоваться любой другой вид устройства, подобный матрице фотодиодов и т.д. Блок 14 получения может включать в себя одноцветное или многоцветное устройство получения. Многоцветное устройство получения необходимо при освещении объекта 12, например, двумя источниками 11, 11а-11d света в одно и то же время, так что устройство получения может получить два изображения двух различных цветов, т.е. устройство получения является чувствительным к двум различным длинам волн.

Блок 14 получения получает множества данных изображения и может обеспечить данные для блока 15 восстановления, который приспособлен для восстановления полученных множеств данных 21а-21d изображения в множество данных 22 изображения многомерного цветового пространства. Блок восстановления может выводить восстановленное множество данных изображения на дисплей 17 или может выводить данные на дополнительное устройство для какой-либо обработки выходных данных (не показано). Множество источников 11, 11а-11d света может управляться блоком 13 управления, где линия 18 между блоком 13 управления и источниками 11, 11а-11d света приспособлена для передачи управляющего сигнала для множества источников света. Это может быть достигнуто, например, посредством линии, имеющей множество отдельных проводов, или посредством линии, способной переносить управляющий сигнал, имеющий множество каналов (проводных или беспроводных). Блок 13 управления может быть также подключен к блоку 15 восстановления посредством линии 16, например, посредством линии, имеющей множество отдельных проводов, или посредством линии, способной переносить управляющий сигнал, имеющий множество каналов (проводных или беспроводных), для синхронизации управления источниками 11, 11а-11d света с принимаемыми множествами данных 21а-21d изображения, принимаемыми от блока 14 получения. Таким образом, множества данных 21а-21d изображения могут быть назначены для правильной соответствующей длины волны, излучаемой источниками 11, 11а-11d света.

Согласно некоторому примерному варианту осуществления данного изобретения, число источников 11 света равно, по меньшей мере, четырем, однако, данное изобретение не ограничено этим. Можно также обеспечить только два источника света, причем каждый из этих источников света включает в себя, например, LED 18, способный излучать свет двух различных длин волн, причем такой LED может быть также виден как два источника света. Далее, может быть также обеспечено большое количество источников света, охватывающих широкий диапазон видимого света относительно глаза человека, например, по существу 380-830 нм. «По существу» означает, по меньшей мере, 450-700 нм.

Согласно еще одному примерному варианту осуществления, источники света 11, 11а-11d обеспечены близко друг к другу таким образом, что угол падения относительно объекта 12, подлежащего освещению, по существу один и тот же, так что различные изображения не отличаются существенно относительно светлых и темных мест, обусловленных тенями, имеющими место во время бокового освещения.

Фиг.2 показывает блок-схему согласно некоторому примерному варианту осуществления данного изобретения.

В последующем порядке, объект 12 освещается S1, например, светом, имеющим заданную длину волны. Затем, множество или группа данных изображения приобретается S2. Впоследствии, объект освещается светом, имеющим вторую заданную длину волны, отличающуюся от первой заданной длины волны, S3, и множество данных изображения приобретается S4 относительно второй процедуры S3 освещения. Процедура освещения и приобретения (получения) может повторяться так часто, как это желательно, в зависимости от различных цветов множества источников света, т.е числа различных диапазонов длин волн. SO представляет собой процедуру освещения с нечетным номером, а SE представляет собой процедуру приобретения с четным номером. Процедура стадий S1-SE может периодически повторяться, например, для получения кинофильма. В то же самое время, множество, содержащее множество наборов данных изображения, может быть предоставлено блоку восстановления таким образом, что множество приобретенных наборов данных 21а-21d изображения может быть восстановлено S10 для получения множества данных 22 изображения многомерного цветового пространства. Размерность цветового пространства зависит от числа различных длин волн, освещающих объект 12 в последующем порядке.

Фиг.3 дает подробное восприятие от примерного варианта осуществления данного изобретения.

В первый период Т1 освещения объект 12 освещается светом, имеющим длину волны λ1. Следует отметить, что длина волны может быть преобладающей длиной волны, но может также включать в себя некоторый диапазон длин волн и не ограничена монохромной длиной волны. Объект 12 отражает излучение освещающего света, имеющего длину волны λ1, таким образом, что отраженное излучение может быть детектировано блоком 14 получения. А представляет собой единственный пиксел, способный регистрировать интенсивность отраженного света. Пикселами А могут быть пикселы, например, микросхемы CCD. Микросхема CCD обеспечивает множество данных 21а изображения, включающих в себя данные изображения, соответствующие длине волны λ1.

В последующий период Т2 освещения объект 12 освещается второй длиной волны λ2, где устройство получения или микросхема CCD принимает отраженный свет длины волны λ2 и обеспечивает множество данных 21b изображения, соответствующих интенсивности, принятой микросхемой CCD относительно длины волны λ2. Эта процедура будет повторена во время периодов Т3 освещения со светом, имеющим длину волны λ3, и во время периода Т4 освещения со светом, имеющим длину волны λ4. Таким образом, в данном примере, обеспечиваются четыре множества данных 21а-21d изображения, каждое из которых соответствует одному из источников света, каждый из которых имеет различную длину волны λ1-λ4. Эти четыре множества данных 21а-21d изображения подаются в блок восстановления, который восстанавливает четыре множества данных 21а-21d изображения в восстановленное множество данных 22 изображения. Следует отметить, что любая оптическая компоновка (не показано) может быть обеспечена для фокусировки и т.д.

Фиг.4 показывает схематичную последовательность операций способа согласно другому примерному варианту осуществления данного изобретения.

Согласно примерному варианту осуществления, иллюстрированному фиг.4, освещение S1, S3 объекта 12 осуществляется в первый период Т5 освещения с двумя различными длинами волн λ1, λ3. Таким образом, объект 12 освещается S1 светом первой длины волны и в то же самое время освещается S3 светом второй длины волны или диапазона длин волн, отличающегося от первой длины волны. Затем, множества данных изображения получается S2, S2a, S2b для каждого света конкретной длины волны, так что во время процедуры получения приобретаются два множества данных изображения, одно соответствует освещению S1 светом первой длины волны λ1, а другое соответствует освещению S3 светом второй длины волны λ3. Эта процедура может повторяться так часто, как это желательно, что соответствующим образом иллюстрировано посредством S5, S7, S8, S8a, S8b. Число повторений зависит от числа требуемых множеств данных изображения.

Полная процедура S1-S8 может повторяться, причем множество изображений подается в блок восстановления для восстановления S10 приобретенных и полученных изображений, в множество данных изображения многомерного цветового пространства. В примерных вариантах осуществления, показанных на фиг.4, объект 12 освещается четыре раза, S1, S3, S5, S7, причем два освещения S1, S3 и S5, S7 выполняются в одно и то же время. Таким образом, в каждый из периодов освещения два множества данных изображения получаются S2a, S2b и S8a, S8b, так что в итоге четыре множества данных изображения доступны для восстановления S10 множества данных изображения четырехмерного цветового пространства.

Путем повторения этой процедуры, может быть приобретено множество изображений многомерного цветового пространства, что является полезным, например, при создании кинофильма.

Фиг.5 дает схематичную подробную иллюстрацию процедуры согласно примерному варианту осуществления, показанному относительно фиг.4.

В первый период Т5 освещения объект 12 освещается светом, имеющим первый диапазон λ5 длин волн, который составляет поддиапазоны λ1, λ3. Таким образом, объект 12 может освещаться посредством двух различных поддиапазонов длины волны λ1, λ3 в одно и то же время. В последующий период Т6 освещения объект освещается светом другого диапазона длин волн λ6, который отличается от диапазона длин волн λ5 предыдущего периода Т5 освещения. Диапазон длин волн λ6 включает в себя поддиапазоны λ2, λ4, так что объект во время периода Т6 освещения освещается длинами волн λ2 и λ4. В этом примере, длины волн λ1-λ4 выбираются таким образом, что полученные множества данных изображения приводят к четырехмерному цветовому пространству. Фактически, данное изобретение не ограничено только четырьмя длинами волн.

Отраженный свет детектируется и приобретается блоком получения, содержащим устройство получения, подобное микросхеме CCD. Устройство получения содержит, в данном примере, два различных вида пикселов А, В, где пикселы А являются, например, чувствительными к длинам волн λ1 и λ2, где пикселы В являются чувствительными к длинам волн λ3 и λ4. Во время первого периода Т5 освещения объект освещается светом длин волн λ1 и λ3, так что пикселы А (чувствительные к λ1 и λ2) могут детектировать свет длины волны λ1, а пикселы В (чувствительные к λ3 и λ4) могут детектировать свет длины волны λ3. В последующий период Т6 освещения пикселы А (чувствительные к λ1 и λ2) могут детектировать свет длины волны λ2, а пикселы В (чувствительные к λ3 и λ4) могут детектировать свет длины волны λ4. Таким образом, пикселы А используются в первый период Т5 освещения для получения данных изображения, соответствующего длине волны λ1, причем в последующий период Т6 освещения те же самые пикселы используются для получения данных изображения, соответствующих длине волны λ2. Соответственно, пикселы В приобретают данные изображения, соответствующие λ3, в период Т5 освещения и данные изображения, соответствующие длине волны λ4, в период Т6 освещения. Таким образом, в период Т5 освещения могут быть получены два множества данных 21а, 21с изображения, соответствующие длинам волн λ1 и λ3, соответственно, а в период Т6 освещения могут быть получены два множества данных 21b, 21d изображения, соответствующие длинам волн λ2 и λ4, соответственно. Таким образом, во время только двух периодов Т5, Т6 освещения в сумме четыре изображения, соответствующие четырем различным длинам волн или диапазонам длин волн, могут быть приобретены для достижения множества данных 22 изображения четырехмерного цветового пространства.

Следует отметить, что фиг.5 является только примерной иллюстрацией, и что во время одного периода освещения также более двух различных длин волн может быть применено для освещения, и также может быть применено устройство получения, способное различать более двух различных длин волн света, так что максимальное число изображений может быть определено путем умножения числа различных последующих периодов освещения на число различных изображений, которые могут быть различены устройством 14 получения.

Фиг.6 иллюстрирует последовательность периодов освещения, причем последовательность λ1, λ2, λ3 и λ4 периодически повторяется, так как периоды Т1, Т2, Т3 и Т4 освещения периодически повторяются. Следует отметить, что данное изобретение не ограничено назначением Т1 длине волны λ1, периода Т2 освещения длине волны λ2 и т.д., как показано на фиг.6. Следует также отметить, что согласно примерному варианту осуществления, периоды освещения являются последовательными в этой последовательности, однако, данное изобретение не ограничено этим. Кроме того, последовательность может также иметь прерывания или промежуточные периоды между периодами освещения. Далее, каждый из периодов может иметь одну и ту же длину или может быть различной длины.

Далее, данное изобретение не ограничено четырьмя периодами освещения и, кроме того, не ограничено четырьмя различными длинами волн.

Для получения лучшего результата, обеспечение большего количества длин волн является выгодным.

Фиг.7 иллюстрирует спектр света, который может быть распознан глазом человека. В частности, это спектр может иметь диапазон от 380 нм до 830 нм. На фиг.7, этот спектр показан как прямоугольный, однако, реальный спектр не имеет крутых наклонов и не является однородным по диапазону спектра. Однако, эта иллюстрация является выгодной для показа.

Фиг.7 показывает два различных диапазона длин волн λ5, λ6, где каждый из различных диапазонов содержит два поддиапазона λ1, λ3 и λ2, λ4. Для диапазона λ5, поддиапазоны частично перекрываются. Диапазон λ6 содержит два поддиапазона λ2, λ4, причем диапазон λ2 полностью перекрыт диапазоном λ4. Следует отметить, что комбинация диапазонов λ5 и λ6 может также составлять диапазон, содержащий поддиапазоны λ5 и λ6, где поддиапазоны λ5 и λ6 в этом случае не перекрываются и не составляют в сумме непрерывный диапазон.

При использовании перекрывающихся диапазонов в любом виде, необходимо различать части множеств данных изображения, соответствующие различным длинам волн или различным диапазонам длин волн λ1, λ3 или λ2, λ4. Это может быть продвинуто посредством дифференциального получения изображения, которое позволяет использовать эти способы также во время дневного света.

Дифференциальное получение изображения может быть выражено посредством

Здесь, wij(dl) - пиксел-сигнал, данный через освещение дневного света, который содержит все наложенные друг на друга цвета. b_wij - пиксел-сигнал, данный посредством освещения через дневной свет и вспышку, здесь синего цвета. Таким образом, представляющий интерес пиксел-сигнал b1 мог бы быть вычислен из разности: bij(f)=b_wij-wij(dl).

Приближение сигнала пиксела Sij дается следующим равенством:

В этом равенстве р(λ) - энергетический спектр, который освещает поверхность объекта, r(λ) - неизвестная отражательная способность этого объекта, x(λ) - функция подбора цветов, а sij(λ) - характеристика спектральной чувствительности CCD пиксела ij. Таким образом, в стандартном получении изображения главной задачей является точное приближение функций x, y и z подбора цветов.

Вместо использования этих специальных фильтров поверх CCD пиксела Sij мы восстановим отражательную способность освещаемого объекта. Таким образом, мы предполагаем, что отражательная способность является линейной комбинацией множества базисных функций bn(λ):

Для них проекция в цветовое пространство через функцию подбора цветов больше не требуется. В заданное время tk, когда объект освещается светом, данным через вспышку pk, это равенство могло бы быть переписано следующим образом:

Повторение этого получения с другими N-1 цветами приводит к системе уравнений, которая определяет неизвестные коэффициенты Фn и, таким образом, отражательную способность объекта по отношению к примененной модели. Следует отметить, что все интегрируемые элементы известны, и, таким образом, интеграл известен.

Эта процедура должна быть применена ко всем пикселам.

Фиг.8 показывает диаграмму CIE цветового пространства как двумерную иллюстрацию, причем числа и параболическая линия выражают длину волны, и, следовательно, при иллюстрации цвета, охватывают полный спектр. Прямая линия между 380 и 700 обозначена как линия пурпурного цвета. CIE цветовое пространство используется как стандартный эталон для определения цветов и эталон для других цветовых пространств.

Следует отметить, что данное изобретение может быть также применено для источников света, излучающих инфракрасный свет или ультрафиолетовый свет, и соответствующих блоков получения. Изобретение может быть также применено к любому другому электромагнитному излучению вместо света.

Изобретение составляет альтернативный путь получения изображений через CCD датчик, используемого почти во всех цифровых камерах или мобильных телефонах. Вместо использования усложненных фильтрованных RGB или RGBE CCD микросхем, данное изобретение может использовать монохромную CCD матрицу с последовательным светом цветной вспышки для получения изображений с реальными цветами. Предложенный способ в основном относится к получению изображения, когда свет вспышки дает значительный вклад в процесс получения.

Данное изобретение может быть применено в получении цифровых изображений и будущих устройствах как для изображений, так и для кинофильмов. Далее, данное изобретение может быть применено в спектральных измерениях поверхностей, например, в точном определении цвета объекта.

Следует отметить, что термин «содержащий» не исключает другие элементы или стадии, а использование элемента в единственном числе не исключает множества. Также элементы, описанные в связи с различными вариантами осуществления, могут быть скомбинированы.

Следует отметить, что ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем формулы изобретения.

1. Система (10) для обеспечения улучшенной визуализации объекта, содержащая
множество источников света (11, 11a-11d), выполненных с возможностью освещения объекта (12), в котором, по меньшей мере, часть источников света (11, 11a-11d) выполнена с возможностью излучения света, имеющего длины волн (λ1-λ6) различного диапазона длин волн;
блок (13) управления, выполненный с возможностью управления множеством источников света (11, 11a-11d) таким образом, что множество источников света (11, 11a-11d) освещают объект (12) в последующее число периодов освещения (Т1-Т6), причем в, по меньшей мере, два из последующих периодов освещения (Т1-Т6) объект (12) освещается длинами волн (λ1-λ6) различного диапазона длин волн;
блок (14) получения, выполненный с возможностью получения, по меньшей мере, четырех групп данных изображения (21a-21d) объекта (12) в, по меньшей мере, два периода освещения (Т1-Т6); и
блок (15) восстановления, выполненный с возможностью восстановления, по меньшей мере, четырех полученных групп данных изображения (21a-21d) в группу данных изображения (22), по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая, по меньшей мере, четыре источника света (11a-11d), выполненных с возможностью излучения света, имеющего длины волн (λ1-λ6) различного диапазона длин волн.

3. Система по п.2, в которой блок (14) получения является монохромным устройством получения.

4. Система по п.1, в которой
источники света (11, 11a-11d) выполнены с возможностью излучения, по меньшей мере, двух из различных диапазонов длин волн (λ5, λ6), и причем, по меньшей мере, один из диапазонов (λ5, λ6) включает в себя, по меньшей мере, два различных поддиапазона длин волн (λ1, λ3; λ2, λ4);
блок (14) получения выполнен с возможностью получения, по меньшей мере, двух наборов данных изображения (21а, 21с; 21b, 21d) объекта (12) в каждый из, по меньшей мере, двух периодов освещения (Т5, Т6); и
блок (15) получения является чувствительным к, по меньшей мере, одному из различных поддиапазонов (λ1, λ3, λ2, λ4) длин волн для каждого из, по меньшей мере, двух групп данных изображения (21а, 21с; 21b, 21d).

5. Система по п.1, в которой, по меньшей мере, часть множества источников света (11, 11a-11d) установлена таким образом, что освещение осуществляется, по существу, с равным углом падения для соответствующих длин волн различного диапазона длин волн.

6. Система по п.1, в которой блоком (14) получения является многоцветное устройство получения.

7. Система по п.1, в которой источники света (11, 11a-11d) и блок (14) получения выполнены с возможностью получения восстановленного набора данных изображения (22) цветового пространства стандарта CIE.

8. Система по п.1, в которой множество источников света (11, 11a-11d) охватывает спектр излучения длин волн, по существу, 380-830 нм.

9. Система по п.1, в которой источники света (11, 11a-11d) содержат один или несколько светоизлучающих диодов (18), причем каждый из светоизлучающих диодов (18) выполнен с возможностью излучения света с длиной волны одного или нескольких различных диапазонов с длиной волн (λ1-λ6).

10. Система по п.1, в которой источники света (11, 11a-11d) содержат один или несколько лазерных диодов (18), причем каждый из лазерных диодов (18) выполнен с возможностью излучения света с длиной волны одного или нескольких различных диапазонов с длиной волн (λ1-λ6).

11. Система по п.1, в которой устройством получения является прибор с зарядовой связью.

12. Способ обеспечения улучшенной визуализации объекта, содержащий этапы, на которых
освещают (S1, S3, S5, S7, SO) объект (12) множеством источников света (11, 11a-11d) в последующее число периодов освещения (Т1-Т6), причем, по меньшей мере, часть источников света (11, 11a-11d) излучает свет, имеющий длины волн различного диапазона длин волн (λ1-λ6), и, по меньшей мере, в два из последующих периодов освещения (Т1-Т6) объект (12) освещается длинами волн различного диапазона длин волн (λ1-λ6), получают (S2, S2a, S2b, S4, S8, S8a, S8b, SE), по меньшей мере, четыре группы данных изображения (21a-21d) объекта (12), по меньшей мере, в два периода освещения (Т1-Т6), и
восстанавливают (S10), по меньшей мере, четыре полученных группы данных изображения (21a-21d) в группу данных изображения (22), по меньшей мере, четырехмерного цветового пространства.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий в себя этапы, на которых освещают (S1, S3, SO) объект (12) в, по меньшей мере, четыре из последующих периодов освещения (Т1-Т4) источниками света (11, 11a-11d), выполненными с возможностью излучения света, имеющего длины волн различного диапазона длин волн (λ1-λ6), в каждый из, по меньшей мере, четырех периодов освещения (Т1-Т4), и получение (S2, S4, SE) групп данных изображения (21a-21d) объекта (12) в каждый из, по меньшей мере, четырех периодов освещения (Т1-Т4).

14. Способ по п.12, в котором только один из источников света (11, 11a-11d) освещает объект (12) в один из последующего числа периодов освещения (Т1-Т4).

15. Способ по п.13, в котором получение (S2, S4, SE) осуществляется как монохромное получение.

16. Способ по п.12, в котором, по меньшей мере, два из различных диапазонов длин волн (λ5, λ6) включают в себя, по меньшей мере, два различных поддиапазона длин волн (λ1, λ3; λ2, λ4), и способ дополнительно предусматривает получение, по меньшей мере, двух групп данных изображения (21а, 21с; 21b, 21d) объекта (12) в каждый из, по меньшей мере, двух периодов освещения (Т5, Т6), в котором получение (S2, S2a, S2b, S8, S8a, S8b) каждого из, по меньшей мере, двух групп данных изображения (21а, 21с; 21b, 21d) является чувствительным к, по меньшей мере, одному из различных поддиапазонов (λ1-λ4) длин волн.

17. Способ по п.16, в котором в каждый из, по меньшей мере, одного периода освещения (Т5, Т6), по меньшей мере, два набора данных изображения (21а, 21с; 21b, 21d) получаются параллельно во времени.

18. Способ по п.12, в котором периоды освещения (Т1-Т6) множества источников света (11a-11d) являются последовательными и/или периодически повторяются.

19. Способ по п.12, в котором освещение (S1, S3, S5, S7) осуществляется, по существу, с равным углом падения для каждой из длин волн различного диапазона длин волн (λ1-λ4).

20. Способ по п.12, в котором получение (S1, S3, S5, S7) осуществляется как многоцветное получение.

21. Считываемый компьютером носитель, имеющий хранящийся на нем программный элемент, который при исполнении процессором способен выполнять способ по любому из пп.1-20.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к устройствам для получения фотографических изображений подстилающей поверхности с летательных аппаратов при решении задач исследования природных ресурсов земли.

Изобретение относится к области цветной фотографии и может быть использовано для коррекции цветовой передачи изображения объекта фотосъемки при фотопечати с негатива, экспонированного через цветоискажающие светофильтры.

Изобретение относится к фототехнике и может быть использовано для фотосъемки земной поверхности. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть применено для цветной фотопечати аддитивным методом одновременного экспонирования. .

Изобретение относится к способам определения пространственных координат (ПК), основанным на оптических схемах регистрации, а именно к теневым схемам фиксации положений объекта испытаний (ОИ) при высокоскоростном движении, и может быть использовано для определения ПК ОИ при исследованиях в области аэродинамики, баллистики и т.д. В отличие от известного способа, включающего установку перед началом испытаний в заданном сечении траектории движения ОИ фотокамеры, запуск ОИ, регистрацию изображения движущегося ОИ, определение его ПК путем дешифровки полученного изображения и решения обобщенных уравнений, в предложенном способе перед началом испытаний в заданном сечении траектории движения ОИ устанавливают на одной оптической оси точечный источник света, полупрозрачный экран и за экраном относительно точечного источника света фотокамеру с затвором с электронно-оптическим преобразователем, определяют координаты центра источника света и трех реперных точек экрана в заданной системе измерения, после запуска ОИ регистрируют изображение тени движущегося ОИ на экране, а определение ПК осуществляют путем дешифровки полученного изображения тени движущегося ОИ и решения обобщенных уравнений подобия. Технический результат - определении ПК ОИ при его высокоскоростном движении по результатам фоторегистрации, проводимой в любое время суток при наличии фоновой подсветки одной камерой, без дополнительной маркировки ОИ и калибровки самой камеры на специальном стенде. 1 ил.
Наверх