[发明专利]具有自动聚焦的纤薄多孔径成像系统及其使用方法

权利要求书

1.一种具有自动聚焦AF以用于对对象或场景进行成像的双孔径数字摄影机，其包括：

a)包括第一光学元件模块以及具有第一像素数目的彩色图像传感器的第一子摄影机，第一子摄影机适于提供对象或场景的彩色图像；

b)包括第二光学元件模块以及具有第二像素数目的透明图像传感器的第二子摄影机，第二子摄影机适于提供对象或场景的亮度图像，其中第一和第二子摄影机具有基本上相同的视场；

c)机械地耦合到第一光学元件模块和第二光学元件模块的AF机构；以及

d)耦合到AF机构并且耦合到两个图像传感器的摄影机控制器，其被配置成控制AF机构，计算彩色与亮度图像之间的由于AF机构所造成的缩放差异和锐度差异，并且利用所计算出的差异把彩色和亮度图像处理成融合彩色图像；

所述AF机构适于在对应的光学元件模块光轴的共同方向上将第一光学元件模块和第二光学元件模块一同移动。

2.根据权利要求1所述的摄影机，其中，AF机构机械地耦合到第一光学元件模块，并且其中第二光学元件模块具有固定的聚焦位置。

3.根据权利要求2所述的摄影机，其中，所述固定的聚焦位置使得第二子摄影机的场深度范围处于小于100cm的某一值至无限远之间。

4.根据权利要求1所述的摄影机，其还包括机械地耦合到第一和第二光学元件模块并且适于在垂直于对应的光学元件模块光轴的方向上将其一同移动以便对AF融合彩色图像实施光学稳定的光学图像稳定机构。

5.根据权利要求1所述的摄影机，其中，第一像素数目和第二像素数目是相等的。

6.根据权利要求1所述的摄影机，其中，第一像素数目和第二像素数目是不同的。

7.根据权利要求1所述的摄影机，其中，彩色图像传感器和透明图像传感器被形成在单个基板上。

8.根据权利要求1所述的摄影机，其中，第一子摄影机包括阻止红外IR波长进入彩色图像传感器的IR滤光器，并且其中第二子摄影机被配置成允许至少一些IR波长进入透明图像传感器。

9.根据权利要求1所述的摄影机，其中，所述彩色图像传感器包括非标准彩色滤光器阵列CFA。

10.根据权利要求9所述的摄影机，其中，所述非标准CFA包括3x3微单元的重复，其中的彩色滤光器顺序为GBRRGBBRG。

11.一种用于利用包括第一和第二子摄影机以及自动聚焦AF机构的双孔径摄影机获得对象或场景的聚焦融合彩色图像的方法，其包括以下步骤：

a)采用AF机构同时获得对象或场景的聚焦彩色图像和聚焦亮度图像，其中聚焦彩色图像具有第一分辨率、第一有效分辨率和第一信噪比SNR，并且其中聚焦亮度图像具有第二分辨率、第二有效分辨率和第二SNR，其中第一和第二子摄影机具有基本上相同的视场；

b)在考虑到由AF动作所导致的缩放和锐度差异的情况下，对所述聚焦彩色图像和聚焦亮度图像进行预处理，以便获得对应的经过聚焦、矫正、规范化以及尺度调节的彩色和亮度图像；

c)在所述经过聚焦、矫正、规范化以及尺度调节的彩色和亮度图像之间实施局部配准，从而获得配准图像；以及

d)将配准图像融合到聚焦融合彩色图像中；

其中，第一子摄影机包括第一光学元件模块；第二子摄影机包括第二光学元件模块；其中，所述AF机构适于在对应的光学元件模块光轴的共同方向上将第一光学元件模块和第二光学元件模块一同移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，用以获得对应的经过聚焦、矫正、规范化以及尺度调节的彩色图像和亮度图像的所述预处理步骤包括计算彩色和亮度图像中的相应点的集合，从每一个相应点提取单个坐标，并且使用所述单个坐标来估计彩色与亮度图像之间的缩放因数S。