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专利号: 201810112785X
申请人: 湖南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于可变焦距镜头的成像系统,其特征在于:包括图像传感器和液体变焦镜头,液体变焦镜头设置在成像物体与图像传感器之间,通过电极电压控制液体变焦镜头的厚度,从而提供不同的焦距;所述图像传感器包括像素单元电路,用于将外界的光信号转换成电信号;噪声抑制电路,其输入端与像素单元电路的输出端相连,用于抑制像素单元电路输出的电信号噪声;逻辑与数字信号处理电路,其输入端与噪声抑制电路的输出端相连;行译码电路,其输出端与像素单元电路相连;列译码电路,其输出端与噪声抑制电路相连;时序控制电路,其输入端和逻辑与数字信号处理电路的输出端相连,其输出端与行译码电路、列译码电路、噪声抑制电路相连,用于对行译码电路的读取、列译码电路的读取和噪声抑制电路提供一个时序控制信号,行译码电路、列译码电路在时序控制电路的控制下产生像素阵列工作的时序;数字信号输出电路,其输入端与逻辑与数字信号处理电路的输出端相连,其输出端向外部输出数字信号;

所述逻辑与数字信号处理电路包括曝光控制电路、坏像素纠正电路、彩色空间转换电路、自动白平衡电路、多媒体图像信号处理电路、低噪声读出电路、焦距判断与控制电路、轮廓提取电路、逻辑产生和控制电路、可编程放大电路、模数转换电路,所述低噪声读出电路、可编程放大电路、模数转换电路、彩色空间转换电路、轮廓提取电路、多媒体图像信号处理电路、逻辑产生和控制电路依次相连,所述坏像素纠正电路与多媒体图像信号处理电路相连,所述逻辑产生和控制电路分别与可编程放大电路、自动白平衡电路、焦距判断与控制电路相连,所述自动白平衡电路与曝光控制电路相连,所述焦距判断与控制电路与液体变焦镜头相连;

还包括外部时钟,外部时钟与逻辑产生和控制电路相连,为逻辑产生和控制电路提供时钟信号;

由外部时钟提供一个时钟信号给逻辑产生和控制电路,逻辑产生和控制电路控制时序控制电路,行译码电路和列译码电路在时序控制电路下产生一个最终控制像素单元电路的信号,逻辑产生和控制电路也同时控制着噪声抑制电路,由像素单元电路产生的信号经过噪声抑制电路后通过低噪声读出电路读出,通过可编程放大电路对读出的模拟信号进行放大,然后经过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号后,通过彩色空间转换电路读取信号中的彩色信号,并且将其他信息和图像色彩信息传输到轮廓提取电路,生成图像中物体的轮廓,在多媒体图像信号处理电路中生成图像的信息,并经过坏像素纠正电路对图像信息进行处理,再一次传输到多媒体图像信号处理电路中,最终生成完整的图像信息,并将完整的图像信息传输到逻辑产生和控制电路,由逻辑产生和控制电路产生一个数字信号传输到数字信号输出电路;同时,逻辑产生和控制电路通过控制自动白平衡电路控制曝光时间,逻辑产生和控制电路也通过控制焦距判断与控制电路控制液体变焦镜头的焦距变化。

2.根据权利要求1所述的基于可变焦距镜头的成像系统,其特征在于:还包括控制总线,控制总线与逻辑产生和控制电路相连,向逻辑产生和控制电路输送控制信号。

3.一种根据权利要求1-2中任一项所述的基于可变焦距镜头的成像系统的成像方法,包括以下步骤:

1)设定成像系统的像素,确定拍照的次数N;

2)进行第一次拍照,逻辑产生和控制电路输出逻辑控制信号至时序控制电路;

3)时序控制电路输出时序控制信号至行译码电路和列译码电路;

4)行译码电路和列译码电路在时序控制电路下产生一个控制像素单元电路的时序信号;

5)像素单元电路将外界的光信号转换成电信号并输出;

6)低噪声读出电路将像素单元电路输出的电信号进行读取;

7)可编程放大电路对低噪声读出电路读取的模拟信号进行放大;

8)模数转换电路将放大后的模拟信号转换为数字信号;

9)彩色空间转换电路读取数字信号中的彩色信号,并且将其他信息和图像色彩信息传输到轮廓提取电路中;

10)逻辑产生和控制电路输出控制信号至控制焦距判断与控制电路,焦距判断与控制电路控制液体变焦镜头的焦距变化;

11)重复步骤2)-步骤10),进行N次拍照,轮廓提取电路中对同一个物体进行的N次拍照进行分析,生成拍照的物体的3D轮廓信息,并将轮廓信息传输到多媒体图像信号处理电路中;

12)多媒体图像信号处理电路根据轮廓提取电路传输的轮廓信息生成图像的信息;

13)坏像素纠正电路对生成的图像信息进行处理,将接收到的不清晰的像素通过对比和程序的设置对像素进行修正,并再一次传输到多媒体图像信号处理电路中;

14)多媒体图像信号处理电路中最终生成完整的图像信息。

4.根据权利要求3所述的成像方法,其特征在于,步骤14)之后还包括以下步骤:多媒体图像信号处理电路将完整的图像信息传输到逻辑产生和控制电路;逻辑产生和控制电路产生一个数字信号传输到数字信号输出电路;数字信号输出电路输出数字信息。

5.根据权利要求3所述的成像方法,其特征在于,还包括以下步骤:逻辑产生和控制电路输出控制信号至自动白平衡电路,自动白平衡电路通过对外感光自动调整光线和曝光的强度。

6.根据权利要求3所述的成像方法,其特征在于,还包括以下步骤:逻辑产生和控制电路输出控制信号至噪声抑制电路,噪声抑制电路抑制像素单元电路输出的电信号中的噪声。

7.根据权利要求3所述的成像方法,其特征在于:模数转换电路是多分辨率的模数转换电路,在拍照2D图像时输出10bit的数据,当拍照3D图像时,仅仅输出二值化的图像信息。