[发明专利]一种通过半反射镜采集图像和提高图像质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采集和提高数字图像质量的方法，具体涉及一种通过半反射镜同时获得两幅不同参数图像并合成的方法，属于数字图像采集和合成领域。

背景技术

当前的数字图像生成方式一般使用单一图像传感器采集图像信息，受到图像传感器性能和规格限制，在输出的图像质量方面存在很大的局限性。

作为图像质量的一个方面，对图像亮度反差的宽容程度一般采用动态范围进行评价，动态范围是指一幅图像或一个场景中亮度的最大值和最小值之比称为动态范围(Dynamic Range)，定义为a=l(max)/l(min)，其中，a为动态范围值、l(max)为最大亮度、l(min)为最小亮度。

单一图像传感器对亮度的敏感范围(动态范围)有限。假设单个图像传感器支持的动态范围为m——即只能覆盖最暗到最亮相差m倍的亮度范围。如果被拍摄场景最亮和最暗部分亮度相差n倍(n>m)，即被拍摄场景动态范围大于图像传感器所能支持的动态范围，则使用单独图像传感器成像，不能覆盖场景中全部亮度的动态范围，会导致图像的一部分曝光过度或曝光不足。

对于动态范围的提升，现有技术的基本思路有两类：第一类是通过多幅不同曝光量的图像进行合成，即HDR合成，获得动态范围更大的图像；第二类是通过对图像传感器不同部分像素分别进行的感光度设置扩大单独图像传感器的动态范围，从而获得高动态范围的图像，HDR指高动态范围(High Dynamic Range)，

高动态范围HDR合成是指将多幅不同曝光的图像进行合成以获得高动态范围图像的技术。

列举三种现有技术进行说明，前两种属于第一类，第三种属于第二类。

现有技术1：为了获得供合成的多张数字图像，需要通过多次成像，拍摄多幅图像实现。这种方法虽然获取了多幅图像，但是各图像拍摄的时间存在先后差异，要求被拍摄场景基本保持静止不变，如果场景快速变化或存在运动物体，则各图像间差异较大，不利于或不能进行合成。

现有技术2：通过多镜头拍摄同一场景方法获得多幅图像。此种方法需要两套或多套相同的镜头和成像系统并列布置，该方法的缺陷在于由于各镜头空间位置不同，拍摄时存在视角差异，在拍摄距离较近场景时，视角差异明显，不利于进行合成。

现有技术3：使用单一图像传感器成像，对处于图像亮部和暗部的像素分别进行不同的曝光或感光度设置。该方法要求图像传感器上不同部分的像素具备独立的感光度调整能力，难度较大，且要求针对图像的不同部分进行分别测光，以便为每个像素的感光度设置提供数据支持。

半反射镜是一种平面反射镜，其镜面上任意一点，均按照相同的比例将入射光线的一部分进行反射，其余部分光线透射。图像传感器是能感受光学图像信息并转换成可用输出信号的传感器——如CCD、COMS等。

发明内容

针对现有技术中数字图像提取和提高图像质量的局限，本发明提供了一种通过半反射镜采集图像和提高图像质量的方法，在本发明的方法中将单一镜头摄取的图像分别透射和反射到两个图像传感器上，提高最终输出的单幅数字图像质量。

为了到达上述的目的，本发明的技术方案是：一种通过半反射镜采集图像的方法，将半反射镜片按照一定角度摆放在光学镜头后部光路上，将镜头入射光线分为透射和反射两部分，并分别在两个图像传感器上成像，其步骤为：

1）通过所述光学镜头摄取入射光线图像信息并在所述光学镜头后部光路上设置一半反射镜片；

2）根据光线平面反射原理使该半反射镜片与所述光学镜头轴线成设定角度放置，得到该半反射镜片反射光路与透射光路；

3）在所述反射光路和透射光路的上设置图像传感器获取反射和透射图像信息；

3-1)将一图像传感器设置在反射光线焦平面上；

3-2)将另一图像传感器设置在透射光路的焦平面上；

4）提取所述图像传感器上图像信息，完成采集。

基于上述方法本发明还进一步提出一种通过半反射镜提高图像动态范围的方法，将半反射镜片摆放在光学镜头所在光路上，其步骤为：

1）通过所述光学镜头摄取入射光线图像信息并在所述光学镜头后部光路上设置一半反射镜片；

2）根据光线平面反射原理使该半反射镜片与所述光学镜头所在轴线成设定角度放置，得到该半反射镜片反射光路与透射光路；

3）在所述反射光路和透射光路的上设置图像传感器获取反射和透射图像信息；

3-1)将一图像传感器设置在反射光线焦平面上；