專利名稱：圖像拾取設(shè)備、圖像捕獲方法和設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像拾取設(shè)備、圖像捕獲方法和設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法，更具體地說(shuō)，涉及一種其中布置有多個(gè)圖像拾取元件的低成本、高分辨率和精細(xì)分辨率的固定焦距圖像拾取設(shè)備、用于圖像拾取設(shè)備的圖像捕獲方法、和設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，提出了各種捕獲高分辨率圖像的方法。這些圖像捕獲方法分成兩類(lèi)增大圖像拾取元件，比如電荷耦合器件(CCD)傳感器的分辨率的方法，和使用多個(gè)圖像拾取元件來(lái)捕獲高分辨率圖像的方法。
例如在專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)1中描述了后一方法，即，使用多個(gè)圖像拾取元件來(lái)捕獲高分辨率圖像的方法。
在專利文獻(xiàn)1中描述的方法中，通過(guò)使CCD傳感器的孔徑和所謂的像素漂移方法捕獲圖像。這種方法極其簡(jiǎn)單。光束由棱鏡沿四個(gè)方向分離。為了接收每個(gè)分離的光束，CCD傳感器相互漂移半個(gè)像素。
在非專利文獻(xiàn)1中描述的方法用在Mechanical Social SystemsFoundation支持的Mega Vision方法中。圖像由棱鏡分成三個(gè)子圖像。這三個(gè)子圖像由三個(gè)HD可攜式攝像機(jī)捕獲。 未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2001-455082005年1月17日在機(jī)械工業(yè)紀(jì)念基金會(huì)(Machine Industry Memorial Foundation)網(wǎng)站(URL:http://www.tepia.or.jp/14th/hds.html)搜索到的“Description ofMega Vision supported by the Mechanical Social SystemsFoundation”。
發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻(xiàn)1中說(shuō)明的方法存在下述第一～第四個(gè)缺陷。
第一個(gè)缺陷在于盡管當(dāng)使用四個(gè)CCD傳感器時(shí)，能夠獲得高分辨率圖像，不過(guò)如果孔徑比被完全使用，那么即使CCD數(shù)目被增大到16或64時(shí)，也不能提高圖像的分辨率。即，不能獲得來(lái)源于CCD傳感器的數(shù)目的優(yōu)點(diǎn)。
第二種缺陷在于在專利文獻(xiàn)1中描述的圖像拾取設(shè)備的棱鏡相當(dāng)昂貴。
第三種缺陷在于盡管對(duì)于4個(gè)CCD傳感器來(lái)說(shuō)，僅僅一個(gè)棱鏡就足夠了，不過(guò)對(duì)于16個(gè)CCD傳感器來(lái)說(shuō)需要5個(gè)棱鏡，對(duì)地64個(gè)CCD傳感器來(lái)說(shuō)，需要21個(gè)CCD傳感器。即，當(dāng)采用的CCD傳感器的數(shù)目增大時(shí)，所需棱鏡的數(shù)目顯著增大。
第四個(gè)缺陷在于不能局部改變待捕獲的圖像的像素密度。
另外，根據(jù)在專利文獻(xiàn)1中描述的方法，易于想到如圖1中所示，CCD傳感器1-1～1-4的整個(gè)成像面被移動(dòng)，而不是被移動(dòng)半個(gè)像素。
但是，即使在圖1中所示的方法中，上述第三個(gè)缺陷和第四個(gè)缺陷仍然存在。此外，圖1中所示的方法具有下述第五個(gè)缺陷。
第五個(gè)缺陷在于當(dāng)使用4個(gè)CCD傳感器1-1～1-4時(shí)，棱鏡2的尺寸需要被放大四倍，這是相當(dāng)昂貴的。
總之，在專利文獻(xiàn)1中描述的方法或者圖1中圖解說(shuō)明的利用棱鏡的方法中，當(dāng)增大CCD傳感器的數(shù)目時(shí)，需要多個(gè)大型的高精度棱鏡。但是，生產(chǎn)大型棱鏡的制造步驟較困難。因此，生產(chǎn)每個(gè)棱鏡的成本較高，于是，總成本被顯著增大。另外，由于來(lái)自相同視角的光束入射到CCD傳感器的表面上，不能局部改變待捕獲的圖像的像素密度，除非改變CCD傳感器的元件的密度。
因此，可從Hasselblad A/S.獲得的數(shù)字后背528C和可從Nikon公司獲得的電子顯微鏡數(shù)字照相機(jī)DXM1200采用其中代替移動(dòng)棱鏡，沿時(shí)間方向移動(dòng)CCD傳感器(圖像拾取元件)半個(gè)像素的方法。
但是，即使在這種方法中，上述第一個(gè)缺陷和第四個(gè)缺陷仍然存在。此外，這種方法具有下述第六個(gè)缺陷。
第六個(gè)缺陷如下盡管入射在CCD傳感器上的光束的強(qiáng)度足夠，不過(guò)由于像素沿時(shí)間方向被移動(dòng)，因此需要較長(zhǎng)的圖像捕獲時(shí)間。于是，難以捕獲運(yùn)動(dòng)圖像。
另外，在非專利文獻(xiàn)1中描述的方法中，上述第二種缺陷～第四種缺陷仍然存在。此外，這種方法具有下述第八種和第九種缺陷。
第八種缺陷在于由于照相機(jī)機(jī)體的尺寸的緣故，難以增大排列的照相機(jī)(圖像拾取元件)的數(shù)目。
第九種缺陷在于由于圖像沒(méi)有任何混合部分(重疊寬度)，因此在邊界處圖像失真，需要某種方法來(lái)解決這種問(wèn)題。
總之，所有已知方法都很難低成本地制造其中排列有多個(gè)圖像拾取元件的高分辨率和精細(xì)分辨率固定焦距圖像拾取設(shè)備。
因此，本發(fā)明提供一種其中排列有多個(gè)圖像拾取元件，并且能夠低成本制造的高分辨率和精細(xì)分辨率固定焦距圖像拾取設(shè)備。
按照本發(fā)明，提供一種具有排列成陣列的多個(gè)圖像拾取元件的焦點(diǎn)重合型圖像拾取設(shè)備。該圖像拾取設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于形成焦點(diǎn)重合的圖像的第一成像系統(tǒng)、第一成像系統(tǒng)在其中形成圖像的成像面、和第二成像系統(tǒng)組。第二成像系統(tǒng)組包括多個(gè)第二成像系統(tǒng)，每個(gè)第二成像系統(tǒng)包括所述圖像拾取元件之一。每個(gè)圖像拾取元件捕獲通過(guò)重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分而獲得的圖像。所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)被排列成陣列。
圖像拾取設(shè)備還可包括置于成像面中，或者置于成像面附近的場(chǎng)透鏡。成像面連接第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)組。
圖像拾取設(shè)備還可包括置于成像面中，或者置于成像面附近的漫射體。成像面連接第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)組。
包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都可被這樣布置，以便把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件捕獲的第一圖像的一部分，和由包括在另一個(gè)第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元 件捕獲的第二圖像的一部分保持為混合區(qū)，在所述混合區(qū)中，第一圖像與第二圖像連接。
包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都可包括透鏡，用于在所述圖像拾取元件之一上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分，下述表達(dá)式可被滿足 2×F×tan(φ/2)＞D 其中F表示成像面和透鏡之間的距離，φ表示從成像面輸出的光束中，與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度，以及D表示所述圖像拾取元件之一和與所述圖像拾取元件之一緊鄰的圖像拾取元件之間的距離。
圖像拾取設(shè)備還可包括機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)被配置成單獨(dú)改變包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)中的圖像拾取元件的位置和透鏡的變焦，而與其它的第二成像系統(tǒng)無(wú)關(guān)。
所述機(jī)構(gòu)包括配置成與其它透鏡無(wú)關(guān)地驅(qū)動(dòng)多個(gè)透鏡中的每一個(gè)，從而改變其變焦的第一致動(dòng)器，和配置成與其它圖像拾取設(shè)備無(wú)關(guān)地驅(qū)動(dòng)多個(gè)圖像拾取設(shè)備中的每一個(gè)，從而改變其位置的第二致動(dòng)器。
通過(guò)利用所述機(jī)構(gòu)，圖像拾取設(shè)備可使包括在第二成像系統(tǒng)組中的至少一個(gè)第二成像系統(tǒng)中所包括的至少一個(gè)圖像拾取元件中的每一個(gè)捕獲分辨率比其它圖像拾取元件捕獲的圖像更高的圖像，圖像拾取設(shè)備還可包括計(jì)算單元，所述計(jì)算單元被配置成進(jìn)行計(jì)算以便確定當(dāng)捕獲高分辨率圖像時(shí)，以高分辨率捕獲的圖像的范圍。
圖像拾取設(shè)備還可包括接口單元，通過(guò)所述接口單元，用戶執(zhí)行選擇以高分辨率捕獲的圖像的范圍的操作。根據(jù)通過(guò)接口單元的用戶操作，計(jì)算單元能夠計(jì)算以高分辨率捕獲的圖像的范圍。
圖像拾取設(shè)備還可包括相位校正信息保持單元，所述相位校正信息保持單元被配置成保持用于校正在多個(gè)圖像拾取元件上形成的圖像的相位的相位校正信息。
圖像拾取設(shè)備還可包括相位校正信息計(jì)算單元，所述相位校正信息計(jì)算單元被配置成利用通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件中的至少一個(gè)上重新形成在成像面中形成的預(yù)定測(cè)試圖的圖像而獲得的圖像，預(yù)先計(jì)算相位校正信息，并被配置成使相位校正信息保持單元保持所述相位校正信息。
圖像拾取設(shè)備還可包括相位校正單元，所述相位校正單元被配置成利用保持在相位校正信息保持單元中的相位校正信息，校正通過(guò)多個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面上形成的物體的圖像而獲得的每個(gè)圖像的相位。
圖像拾取設(shè)備還可包括亮度校正信息保持單元，所述亮度校正信息保持單元被配置成保持用于校正在多個(gè)圖像拾取元件上形成的圖像的亮度的亮度校正信息。
圖像拾取設(shè)備還可包括亮度校正信息計(jì)算單元，所述亮度校正信息計(jì)算單元被配置成利用通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件中的至少一個(gè)上重新形成在成像面中形成的預(yù)定測(cè)試圖的圖像而獲得的圖像，預(yù)先計(jì)算亮度校正信息，并被配置成使亮度校正信息保持單元保持所述亮度校正信息。
圖像拾取設(shè)備還可包括亮度校正單元，所述亮度校正單元被配置成利用保持在亮度校正信息保持單元中的亮度校正信息，校正通過(guò)多個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面上形成的物體的圖像而獲得的每個(gè)圖像的亮度。
在按照本發(fā)明的圖像拾取設(shè)備中，第一成像系統(tǒng)在成像面中形成焦點(diǎn)重合的圖像。第二成像系統(tǒng)在包括在多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分。每個(gè)圖像拾取元件捕獲在其上重新形成的圖像。
按照本發(fā)明，提供用于圖像拾取設(shè)備的第一種圖像捕獲方法，所述圖像拾取設(shè)備至少包括第一成像系統(tǒng)和具有圖像拾取元件的多個(gè)第二成像系統(tǒng)。所述方法包括下述步驟利用第一成像系統(tǒng)在預(yù)定成像面上形成焦點(diǎn)重合的圖像，和第二成像系統(tǒng)之一在包括在該第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件之一上重新形成在所述成像面上形成的圖像的預(yù)定部分，每個(gè)圖像拾取元件捕獲在該圖像拾取元件上形成的圖像。
在按照本發(fā)明的第一種方法中，第一成像系統(tǒng)在成像面中形成焦點(diǎn)重合的圖像。第二成像系統(tǒng)在包括在多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分。利用每個(gè)圖像拾取元件捕獲在該圖像拾取元件上重新形成的圖像。
按照本發(fā)明，提供一種設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法，所述圖像拾取設(shè)備至少包括第一成像系統(tǒng)和具有圖像拾取元件的多個(gè)第二成像系統(tǒng)。所述方法包括下述步驟利用第一成像系統(tǒng)在預(yù)定成像面上形成焦點(diǎn)重合的圖像，和第二成像系統(tǒng)之一在包括在該第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件之一上重新形成在所述成像面上形成的圖像的預(yù)定部分。
在按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法中，圖像拾取設(shè)備被設(shè)計(jì)成以致第一成像系統(tǒng)在成像面中形成焦點(diǎn)重合的圖像，以及第二成像系統(tǒng)在包括在多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分。
按照本發(fā)明，提供用于圖像拾取設(shè)備的第二種圖像捕獲方法。所述圖像拾取設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括形成焦點(diǎn)重合的圖像的第一成像系統(tǒng)，第一成像系統(tǒng)在其中形成圖像的成像面，和包括多個(gè)第二成像系統(tǒng)的第二成像系統(tǒng)組，每個(gè)第二成像系統(tǒng)包括圖像拾取元件和透鏡，所述圖像拾取元件捕獲形成于其上的圖像，所述透鏡在圖像拾取元件上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分，其中所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)被排列成陣列。所述方法包括下述步驟為了把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件捕獲的第一圖像的一部分，和由包括在另一第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元件捕獲的第二圖像的一部分保持為其中第一圖像與第二圖像連接的混合區(qū)，把包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都布置成滿足下述表達(dá)式 2×F×tan(φ/2)＞D 其中F表示成像面和透鏡之間的距離，φ表示從成像面輸出的光束中，與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度，以及D表示所述圖像拾取元件之一和與所述圖像拾取元件之一緊鄰的圖像拾取元件之間的距離，以及由圖像拾取設(shè)備捕獲物體的圖像。
在按照本發(fā)明的第二種圖像捕獲方法中，包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)被這樣布置，以便把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件捕獲的第一圖像的一部分，和由包括在另一第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元件捕獲的第二圖像的一部分保持為其中第一圖像與第二圖像連接的混合區(qū)。更具體地說(shuō)，所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)被布置成滿足下述表達(dá)式 2×F×tan(φ/2)＞D 其中F表示成像面和透鏡之間的距離，φ表示與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度，以及D表示所述圖像拾取元件之一和與所述圖像拾取元件之一緊鄰的圖像拾取元件之間的距離。隨后，利用圖像拾取設(shè)備捕獲物體的圖像。
如上所述，按照本發(fā)明，能夠獲得具有排列有多個(gè)圖像拾取元件的圖像拾取設(shè)備。特別地，能夠低成本地獲得高分辨率和精細(xì)分辨率的固定焦距圖像拾取設(shè)備。另外，能夠提供一種為以低成本獲得高分辨率和精細(xì)分辨率的固定焦距圖像拾取設(shè)備而需要的圖像捕獲方法。
圖1是圖解說(shuō)明現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)的示圖； 圖2是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取設(shè)備的例證結(jié)構(gòu)的示圖； 圖3是圖解說(shuō)明基于現(xiàn)有方法設(shè)想的光學(xué)系統(tǒng)的示圖； 圖4是圖解說(shuō)明與根據(jù)本發(fā)明的圖2中所示的圖像拾取設(shè)備的第二光學(xué)系統(tǒng)不同的第二光學(xué)系統(tǒng)的例證結(jié)構(gòu)的示圖； 圖5是圖解說(shuō)明布置圖2中所示的第二光學(xué)系統(tǒng)的位置的例子的示圖； 圖6是圖解說(shuō)明高分辨率地捕獲物體的局部圖像的圖像捕獲操作的示圖； 圖7是圖解說(shuō)明在圖6中所示的圖像捕獲操作中，圖2中所示的第二光學(xué)系統(tǒng)組的例證操作的示圖； 圖8是圖解說(shuō)明亮度校正信息的示圖； 圖9是圖解說(shuō)明亮度校正系數(shù)的計(jì)算例子的流程圖； 圖10是圖解說(shuō)明亮度校正處理的例子的流程圖； 圖11是圖解說(shuō)明七種(R，G，B)顏色模式和與這些顏色模式關(guān)聯(lián)的代碼的示圖； 圖12是圖解說(shuō)明一階差值碼的例子的示圖； 圖13是圖解說(shuō)明用于相位校正的測(cè)試圖的例子的示圖； 圖14是圖解說(shuō)明相位校正信息的計(jì)算例子的流程圖； 圖15是圖解說(shuō)明在圖14中所示的步驟S31的處理中捕獲的測(cè)試圖的圖像中，由圖2中所示的CCD傳感器之一捕獲的照相機(jī)圖像的例子的示圖； 圖16是圖解說(shuō)明在圖14中所示的步驟S32執(zhí)行的照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算處理的例子的流程圖； 圖17是圖解說(shuō)明相位校正處理的例子的流程圖； 圖18是示意圖解說(shuō)明混合處理(它是在圖17的步驟S75執(zhí)行的處理之一)的例子的示圖； 圖19是圖解說(shuō)明相位檢測(cè)處理的例子的流程圖； 圖20是圖解說(shuō)明圖2中所示的圖像拾取設(shè)備的信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)的另一例子的方框圖。
附圖標(biāo)記 31 圖像拾取設(shè)備 41 第一成像系統(tǒng) 42 第二成像系統(tǒng) 43 場(chǎng)透鏡 44 信號(hào)處理電路 45 高分辨率圖像捕獲范圍選擇接口 51 物鏡 61-1～61-3 變焦透鏡 62-1～62-3 CCD傳感器 71-1～71-3 存儲(chǔ)器 72 相位校正電路 73 相位校正信息存儲(chǔ)器 74 亮度檢測(cè)/校正電路 75 亮度校正信息存儲(chǔ)器 76 高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路 77 變焦致動(dòng)器 78 位置控制致動(dòng)器 201 CPU 202 ROM 203 RAM 208 存儲(chǔ)單元 211 可拆卸記錄介質(zhì)
具體實(shí)施例方式 下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括下述第一～第三種方法。
在第一種方法中，圖像被兩次形成。即，形成第一成像系統(tǒng)(下面也稱為“第一光學(xué)系統(tǒng)”)和第二成像系統(tǒng)(下面也稱為“第二光學(xué)系統(tǒng)”)。按照第一種方法，能夠在不存在固定焦點(diǎn)和圖像拾取元件(比如CCD傳感器)之間的物理干擾的情況下，提供形成混合區(qū)(例如下面說(shuō)明的圖6中所示的混合區(qū)103)的圖像捕獲。但是，為了提供混合區(qū)，重要的是圖像拾取元件的排列。下面參考圖5說(shuō)明其原因。
在第二種方法中，通過(guò)第一種方法形成的第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元件的數(shù)目、圖像拾取元件的位置和變焦量中的至少一個(gè)被改變。按照第二種方法，能夠提供其中可部分獲得高分辨率圖像的圖像捕獲。另外，對(duì)于按照第二種方法(和第一種方法)的圖像拾取設(shè)備來(lái)說(shuō)，消除了對(duì)棱鏡的需要。因此，即使圖像拾取元件(例如，CCD傳感器)的數(shù)目被增大，成本也不會(huì)增加。
在第三種方法中，實(shí)現(xiàn)相位校正處理或相位檢測(cè)處理、亮度校正處理或亮度檢測(cè)處理、以及自動(dòng)獲得實(shí)現(xiàn)這些處理所需的相位校正信息或亮度校正信息的處理。這里使用的術(shù)語(yǔ)“自動(dòng)”指的是在沒(méi)有任何用戶干預(yù)的情況下，由圖像拾取設(shè)備根據(jù)其確定結(jié)果執(zhí)行的處理。下面參考圖10之后的流程圖說(shuō)明按照第三種方法執(zhí)行的上述各種處理。
實(shí)際上，利用已知的采用棱鏡的單次成像的成像系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)利用第一～第三種方法的圖像拾取設(shè)備。于是，發(fā)明人發(fā)明了一種包括利用第一～第三種方法的成像系統(tǒng)的圖像拾取設(shè)備。這種圖像拾取設(shè)備具有圖2中所示的結(jié)構(gòu)。即，圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像拾取設(shè)備。
在圖2中所示的例子中，圖像拾取設(shè)備31包括第一成像系統(tǒng)(第一光學(xué)系統(tǒng))41、第二成像系統(tǒng)(第二光學(xué)系統(tǒng))42、場(chǎng)透鏡43、信號(hào)處理單元44、和高分辨率圖像拾取范圍選擇接口45。
首先說(shuō)明包括第一成像系統(tǒng)41、第二成像系統(tǒng)組42和場(chǎng)透鏡43的光學(xué)系統(tǒng)。
如上所述，已知的光學(xué)系統(tǒng)(圖像拾取設(shè)備)，比如在專利文獻(xiàn)1中描述的光學(xué)系統(tǒng)只形成一次圖像。之后，該光學(xué)設(shè)備利用棱鏡分離圖像。這樣，在已知方法中，光束通常由棱鏡分離。因此，出現(xiàn)上述各種缺陷。
另外，如上所述，為了消除這些缺陷，例如可以采用圖3中所示的方法。即，多個(gè)CCD傳感器，比如CCD傳感器83-1～83-3被排列成陣列，并且物體81的圖像形成于排列成陣列的多個(gè)CCD傳感器上。但是，由于CCD傳感器83-1～83-3的物理尺寸的緣故，CCD傳感器的幀相互干擾。于是，由于在CCD傳感器之間產(chǎn)生不能捕獲圖像的區(qū)域84-1和84-2，因此出現(xiàn)新的問(wèn)題。
此外，在非專利文獻(xiàn)1中描述的現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)中，雖然存在第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)，不過(guò)由于圖像由棱鏡分離到第二成像系統(tǒng)中，因此邊界部分中的圖像不能被捕獲。從而，圖像嚴(yán)重失真。
為了解決這些各種問(wèn)題，發(fā)明人發(fā)明了圖2中所示的再成像(兩次成像)光學(xué)系統(tǒng)，即，具有其中形成第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)42，并且借助場(chǎng)透鏡43連接第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)42的結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)。
例如，第一成像系統(tǒng)包括確定與CCD傳感器的視角相關(guān)的光學(xué)特性的物鏡51。第一成像系統(tǒng)在場(chǎng)透鏡43上或者在場(chǎng)透鏡43附近形成一次物面32的圖像。即，場(chǎng)透鏡43被置于第一成像系統(tǒng)的焦點(diǎn)，或者被置于所述焦點(diǎn)前面附近。第二成像系統(tǒng)組42包括N個(gè)第二成像系統(tǒng)，每個(gè)第二成像系統(tǒng)包括一個(gè)變焦透鏡6-K和一個(gè)CCD傳感器62-K，其中N是大于或等于2的整數(shù)。注意K是介于1和N之間的整數(shù)。在圖2中所示的例子中，K是1和3之間的任意數(shù)字。術(shù)語(yǔ)“一個(gè)變焦透鏡61-K”并不意味著變焦透鏡61-K只包括一個(gè)透鏡，相反意味著第二成像系統(tǒng)組42包括變焦透鏡62-1～62-N，每個(gè)變焦透鏡包括至少一個(gè)透鏡，并且第二成像系統(tǒng)之一包括變焦透鏡62-1～62-N中的一個(gè)預(yù)定變焦透鏡。
在具有這種結(jié)構(gòu)的第二成像系統(tǒng)組42中，CCD傳感器62-K可被布置成不干擾其它CCD傳感器。因此，在場(chǎng)透鏡43上，或者在場(chǎng)透鏡43附近形成的物面32的圖像能夠再次在CCD傳感器62-K的表面上形成。
在圖2中所示的例子中，采用了場(chǎng)透鏡43。但是，代替場(chǎng)透鏡43，可以采用漫射體。注意，由于漫射體具有擴(kuò)展輸出光束的寬度(波束角)的功能，因此圖像的分辨率被降低。
另外，在圖2中所示例子中的第二光學(xué)系統(tǒng)中，CCD傳感器62-K被用作圖像拾取元件，不過(guò)圖像拾取元件的類(lèi)型并不局限于此?？梢允褂萌我忸?lèi)型的圖像拾取元件。
此外，在圖2中所示的例子中，采用比場(chǎng)透鏡43小的第二光學(xué)系統(tǒng)。但是，第二光學(xué)系統(tǒng)并不局限于此。例如，如圖4中所示，通過(guò)使CCD傳感器62-K(注意圖4中只表示了CCD傳感器62-1)的位置偏離中心，可以采用(布置)比場(chǎng)透鏡43大的第二光學(xué)系統(tǒng)。
通過(guò)采用具有這種結(jié)構(gòu)的第二成像系統(tǒng)組42，能夠進(jìn)行高度靈活的圖像捕獲。即，由于能夠容易地增大CCD傳感器62-1～CCD 62-N的數(shù)目N，因此能夠進(jìn)行高度靈活的圖像捕獲。另外，能夠獨(dú)立于其它第二成像系統(tǒng)，容易地改變包括CCD傳感器62-K的第二光學(xué)系統(tǒng)的位置和變焦量。因此，能夠容易地實(shí)現(xiàn)例如局部高分辨率圖像捕獲。從而，能夠進(jìn)行高度靈活的圖像捕獲。
特別地，如上所述，利用棱鏡分離圖像的已知方法存在問(wèn)題，因?yàn)楫?dāng)CCD傳感器的數(shù)目被增大時(shí)，所需的棱鏡的數(shù)目顯著增大。更具體地說(shuō)，當(dāng)使用把圖像一分為四的棱鏡和四個(gè)CCD傳感器時(shí)，一個(gè)棱鏡就足夠了。但是，當(dāng)使用16個(gè)CCD傳感器時(shí)，需要5個(gè)棱鏡。此外，當(dāng)使用64個(gè)CCD傳感器時(shí)，不利的是需要多達(dá)21個(gè)棱鏡。此外，當(dāng)利用圖1中所示的方法排列CCD傳感器1-1～1-4時(shí)，棱鏡2的成像面被增大。因此，難以加工棱鏡2，于是，棱鏡2的成本被不利地增大。
相反，在按照本實(shí)施例的第二成像系統(tǒng)組42中，只要透鏡，比如變焦透鏡61-K的尺寸允許，就能夠排列多個(gè)CCD傳感器62-K。例如，即使透鏡的尺寸增大，也能夠以比加工大型棱鏡所需的成本低的成本生產(chǎn)所述透鏡。從而，按照本實(shí)施例，能夠低成本地生產(chǎn)包括第二成像系統(tǒng)組42的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。
另外，當(dāng)使用CCD傳感器62-K中的另外一個(gè)CCD傳感器時(shí)，如果所述另外一個(gè)CCD傳感器被布置成不改變焦距，那么不需要重新設(shè)計(jì)光路。
但是，為了保持混合區(qū)(例如，下面說(shuō)明的圖6中所示的混合區(qū)103)，兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1需要如圖5中所示那樣布置。即，圖5是圖解說(shuō)明排列兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1的方法的示圖。
在圖5中所示的例子中，位于場(chǎng)透鏡43右側(cè)附近或右側(cè)上的平面91用作成像平面(圖像形成平面)。平面91中的區(qū)域92用作混合區(qū)。F表示成像平面91和變焦透鏡61-K之間的距離，或者成像平面91和變焦透鏡61-K+1之間的距離。D表示兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1之間的距離。φ表示從成像平面輸出的光束中，與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度(波束角)。
這種情況下，為了保持混合區(qū)92，需要使與混合區(qū)92對(duì)應(yīng)的光束入射到兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1上，如圖5中所示。為了滿足該條件，下述表達(dá)式(1)需要被滿足 2×F×tan(φ/2)＞D(1) 即，通過(guò)布置其間的距離D滿足表達(dá)式(1)的兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1，使與混合區(qū)92對(duì)應(yīng)的光束入射到這兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1上。從而，能夠保持混合區(qū)92。
如上所述，通過(guò)采用第二成像系統(tǒng)組42，能夠容易地增大CCD傳感器62-1～62-N的數(shù)目N。即，如果兩個(gè)CCD傳感器62-K和62-K+1被布置成以致其間的距離D滿足表達(dá)式(1)，從而保持混合區(qū)，那么能夠靈活并且容易地確定排列。從而，能夠進(jìn)行高度靈活的圖像捕獲。
另外，按照本實(shí)施例，第二光學(xué)系統(tǒng)包括至少沿水平方向和垂直方向之一移動(dòng)一個(gè)CCD傳感器62-K的機(jī)構(gòu)(下面稱為“移動(dòng)機(jī)構(gòu)”)和用于變焦的機(jī)構(gòu)(下面稱為“變焦機(jī)構(gòu)”)。CCD傳感器62-K的移動(dòng)機(jī)構(gòu)由下面說(shuō)明的位置控制致動(dòng)器78驅(qū)動(dòng)，與其它CCD傳感器無(wú)關(guān)。另外，CCD傳感器62-K的變焦機(jī)構(gòu)由變焦致動(dòng)器77驅(qū)動(dòng)，與其它CCD傳感器無(wú)關(guān)。
這樣，能夠容易地改變CCD傳感器62-1～62-N的排列密度，以及每個(gè)CCD傳感器62-1～62-N的成像面積。因此，能夠捕獲局部高分辨率的圖像。例如，如圖6中所示，能夠僅僅高分辨率地捕獲人102的面部。即，圖6的左側(cè)部分圖解說(shuō)明在平均圖像捕獲情況下，人102的圖像捕獲。術(shù)語(yǔ)“平均圖像捕獲”指的是在CCD傳感器62-1～62-N被均勻布置在陣列中，CCD傳感器62-1～62-N兩兩之間的距離D和CCD傳感器62-1～62-N的變焦比都相同的條件下進(jìn)行的圖像捕獲。相反，圖6的右側(cè)部分圖解說(shuō)明僅僅高分辨率地捕獲人102的面部(用圓表示)圖像的圖像捕獲。即，假設(shè)圖2中表示的物體32表示人102。那么，僅僅高分辨率地捕獲物體32的一部分(面部)。在圖6的這兩個(gè)部分中，方格表示照相機(jī)(CCD傳感器62-K)的視角101。因此，CCD傳感器62-K的視角101和與CCD傳感器62-K相鄰的CCD傳感器62-K+1的視角101重疊的區(qū)域用作混合區(qū)。
圖7圖解說(shuō)明當(dāng)在圖6中圖解說(shuō)明的條件下捕獲圖像時(shí)，第二成像系統(tǒng)組42的操作。即，圖7的左側(cè)部分圖解說(shuō)明當(dāng)進(jìn)行圖6的左側(cè)部分中所示的平均圖像捕獲時(shí)，第二成像系統(tǒng)組42的操作。相反，圖7的右側(cè)部分圖解說(shuō)明當(dāng)進(jìn)行圖6的右側(cè)部分中所示的圖像捕獲時(shí)，即，當(dāng)僅僅高分辨率地102的面部的圖像時(shí)，第二成像系統(tǒng)組42的操作。
在圖7中所示的例子中，在垂直方向上僅僅順序排列了四個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)。即，只表示了包括CCD傳感器62-1的第二光學(xué)系統(tǒng)(下面稱為“第一個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)”)，包括CCD傳感器62-2的第二光學(xué)系統(tǒng)(下面稱為“第二個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)”)，包括CCD傳感器62-3的第二光學(xué)系統(tǒng)(下面稱為“第三個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)”)，和包括CCD傳感器62-4的第二光學(xué)系統(tǒng)(下面稱為“第四個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)”)。另外，在圖7的兩個(gè)部分的每個(gè)中，圖6中所示的人102的圖像111均形成在場(chǎng)透鏡43中的相同位置上。此外，圖像111的每個(gè)區(qū)域112和113都形成一個(gè)混合區(qū)。
比較圖7的這兩個(gè)部分可看出，當(dāng)進(jìn)行在圖6的右側(cè)部分中所示的圖像捕獲時(shí)，即，當(dāng)僅僅高分辨率地捕獲人102的面部的圖像時(shí)，第一個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的“廣角(WIDE)”變焦操作由其變焦機(jī)構(gòu)執(zhí)行，沿圖中的向下方向移動(dòng)第一個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)操作1由其移動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。類(lèi)似地，第二個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的“廣角”變焦操作由其變焦機(jī)構(gòu)執(zhí)行，沿圖中的向下方向移動(dòng)第二個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)操作2由其移動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。第三個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的“遠(yuǎn)攝(TELE)”變焦操作由其變焦機(jī)構(gòu)執(zhí)行，沿圖中的向下方向移動(dòng)第三個(gè)笫二光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)操作3由其移動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。第四個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的“廣角”變焦操作由其變焦機(jī)構(gòu)執(zhí)行，沿圖中的向上方向移動(dòng)第一個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)操作4由其移動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。
這樣，按照本實(shí)施例，對(duì)于第二成像系統(tǒng)組42的每個(gè)第二成像系統(tǒng)42執(zhí)行位置移動(dòng)操作及“廣角”和“遠(yuǎn)攝”變焦操作之一。從而，能夠與其它第二光學(xué)系統(tǒng)無(wú)關(guān)地執(zhí)行包括CCD傳感器62-K的第二光學(xué)系統(tǒng)的位置改變和變焦。從而，能夠容易地進(jìn)行局部高分辨率圖像捕獲，于是，能夠進(jìn)行高度靈活的圖像捕獲。
就視角恒定的局部高分辨率圖像捕獲來(lái)說(shuō)，當(dāng)一些第二光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行“遠(yuǎn)攝”變焦操作時(shí)，其它第二光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行“廣角”變焦操作。因此，由第二光學(xué)系統(tǒng)“遠(yuǎn)攝”變焦模式捕獲的圖像的一部分是高分辨率的。但是，高分辨率部分周?chē)牟糠种械姆直媛?，即，由其它第二光學(xué)系統(tǒng)以“廣角”變焦模式捕獲的部分中的分辨率稍微降低。
但是，用戶(攝像者)通常不需要整個(gè)的圖像捕獲區(qū)(即，在場(chǎng)透鏡43上，或者在場(chǎng)透鏡43附近形成的圖像的區(qū)域)，相反只需要一些的圖像捕獲區(qū)以供觀看。在這種情況下，對(duì)于許多用戶來(lái)說(shuō)，僅僅用戶希望觀看的區(qū)域具有高分辨率就足夠了。多數(shù)用戶允許其它區(qū)域不具有高的分辨率。
為了滿足這樣的用戶要求，用戶需要選擇該用戶希望觀看的區(qū)域，即，將高分辨率地捕獲圖像的區(qū)域(下面稱為“高分辨率圖像捕獲范圍”)。選擇高分辨率圖像捕獲范圍的方法并不局限于特定的一種方法。例如，可以采用下面的第一種或第二種方法。
在第一種選擇方法中，用戶利用圖2中所示的高分辨率圖像捕獲范圍選擇接口45指定圖像的所需區(qū)域，以及隨后，高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路76選擇指定的區(qū)域作為高分辨率圖像捕獲范圍。
在第二種選擇方法中，高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路76計(jì)算圖像中的頻率，并且只增大具有高頻率的區(qū)域的分辨率(即，選擇具有高頻率的區(qū)域作為高分辨率圖像捕獲范圍)。
為了把由CCD傳感器62-1～62-N至少之一捕獲的高分辨率圖像捕獲范圍中的圖像和由其它CCD傳感器捕獲的低分辨率范圍中的圖像組合成一個(gè)圖像(幀)，需要擴(kuò)展其它范圍中的圖像，以便匹配高分辨率圖像捕獲范圍。隨后，高分辨率圖像捕獲范圍中的圖像需要在混合區(qū)中與其它區(qū)域中的圖像連接在一起。下面，這樣的處理被稱為“混合處理”。下面參考圖18和其它附圖更詳細(xì)地說(shuō)明混合處理。
至此，說(shuō)明了包括第一成像系統(tǒng)41(第一光學(xué)系統(tǒng)41)，第二成像系統(tǒng)組42(第二光學(xué)系統(tǒng)組42)和場(chǎng)透鏡43(它們是圖2中所示的圖像拾取設(shè)備31的組件)的光學(xué)系統(tǒng)。在上面的說(shuō)明中，高分辨率圖像捕獲范圍選擇接口45是在上述第一種選擇方法中使用的接口。
下面說(shuō)明信號(hào)處理單元44，它是圖2中所示的圖像拾取設(shè)備31的最后一個(gè)組件。
在圖2中所示的例子中，信號(hào)處理單元44包括從存儲(chǔ)器71-1到位置控制致動(dòng)器78的組件。
由于上面已經(jīng)說(shuō)明了從高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路76到位置控制致動(dòng)器78的組件，因此不再重復(fù)說(shuō)明。
存儲(chǔ)器71-1～71-3分別保存從CCD傳感器62-1～62-3輸出的圖像信號(hào)。即，在圖2中所示的例子中，只表示了三個(gè)CCD傳感器62-1～62-3。因此，只表示了三個(gè)存儲(chǔ)器71-1～71-3。從而實(shí)際上，為N個(gè)CCD傳感器62-1～62-N分別提供了N個(gè)存儲(chǔ)器71-1～71-N。
按照本實(shí)施例，圖2中所示的例子中的圖像拾取設(shè)備31的第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)組42的失真參數(shù)不同。因此，為了校正失真，提供了從相位檢測(cè)/校正電路72到亮度校正信息存儲(chǔ)器75的組件。
作為以簡(jiǎn)單的方式，利用從相位檢測(cè)/校正電路72到亮度校正信息存儲(chǔ)器75的組件校正失真的方法的一個(gè)例子，下面說(shuō)明利用測(cè)試圖自動(dòng)校正相位和亮度的方法。即，下面說(shuō)明這樣一種方法，其中預(yù)先利用幾個(gè)參數(shù)捕獲測(cè)試圖(下面說(shuō)明)的圖像，隨后自動(dòng)提取相位校正信息和亮度校正信息。另外，下面說(shuō)明這樣一種方法，其中當(dāng)捕獲物體的圖像時(shí)，利用相位校正信息和亮度校正信息，實(shí)時(shí)地校正物體的圖像的相位和亮度。
首先說(shuō)明亮度檢測(cè)/校正電路74中的提取亮度校正信息的方法和校正亮度的方法(應(yīng)用亮度校正信息的方法)。
當(dāng)捕獲圖像時(shí)，通過(guò)利用保存在亮度校正信息存儲(chǔ)器75中的亮度校正信息，特別是例如利用圖8中所示的亮度校正信息，亮度檢測(cè)/校正電路74能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)映射。
這種情況下，需要預(yù)先產(chǎn)生(提取)亮度校正信息，并且需要預(yù)先保存在亮度校正信息存儲(chǔ)器75中。按照本實(shí)施例，亮度檢測(cè)/校正電路74預(yù)先提取亮度校正信息，并把亮度校正信息預(yù)先保存在亮度校正信息存儲(chǔ)器75中。下面說(shuō)明亮度檢測(cè)/校正電路74中的預(yù)先提取亮度校正信息的方法，即，提取亮度校正信息的方法。
提取亮度校正信息的方法包括下述一系列處理。
即，亮度檢測(cè)/校正電路74首先捕獲全白墻壁的圖像。隨后，亮度檢測(cè)/校正電路74提取圖像的亮度值的曲面作為校正參數(shù)。
更具體地說(shuō)，在全白墻壁的圖像(幀)中，位于圖像的任意點(diǎn)的亮度值應(yīng)相同。但是實(shí)際上，圖像中心的亮度值通常最高(即，圖像的中心最亮)，朝著圖像的外圍，亮度值被降低(即，朝著圖像的外圍，圖像變暗)。因此，圖像的亮度分布可由曲面函數(shù)S(x，y)表述。例如，曲面S(x，y)的通式被表述成如下所示 S(x，y)＝b1·(x-b2)^2+b3·(y-b4)^2+b5·x·y+b6(2) 在等式(2)中，b1～b6表示參數(shù)(系數(shù))，x和y表示在CCD傳感器62-1～62-N被排列成陣列的平面中，當(dāng)水平方向被定義為X方向，垂直方向被定義為Y方向時(shí)，XY坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。下面，這樣的XY坐標(biāo)系也被稱為“絕對(duì)坐標(biāo)系”，XY坐標(biāo)系的坐標(biāo)也被稱為“絕對(duì)坐標(biāo)”。
因此，當(dāng)CCD傳感器62-K的位置由絕對(duì)坐標(biāo)系中的(u，v)表示時(shí)，亮度校正系數(shù)b1～b6由CCD傳感器62-K的位置(一個(gè)第二光學(xué)系統(tǒng)的位置(u，v))和變焦比r唯一確定。
于是，亮度檢測(cè)/校正電路74例如按照?qǐng)D9中所示的流程圖計(jì)算亮度校正系數(shù)b1～b6。即，圖9圖解說(shuō)明由亮度檢測(cè)/校正電路74進(jìn)行的亮度校正系數(shù)的計(jì)算的例子。下面，該計(jì)算被稱為“亮度校正系數(shù)計(jì)算處理”。
在步驟S1，包括亮度檢測(cè)/校正電路74的圖像拾取設(shè)備31捕獲全白墻壁的圖像，即，全白測(cè)試圖的圖像。此時(shí)，恰當(dāng)?shù)卮_定預(yù)定CCD傳感器62-K的位置。
在步驟S2，通過(guò)利用在步驟S1的圖像捕獲處理中使用的CCD傳感器62-K的位置(u，v)和變焦比r，以及從CCD傳感器62-K輸出的圖像(即，全白墻壁的局部圖像)的亮度值，并且例如利用最小二乘法，亮度檢測(cè)/校正電路74計(jì)算等式(2)中的亮度校正系數(shù)(參數(shù))b1～b6。
在步驟S3，亮度檢測(cè)/校正電路74把包括系數(shù)(參數(shù))b1～b6的系數(shù)組LUT連同CCD傳感器62-K的當(dāng)前位置(u，v)和變焦比r一起保存在亮度校正信息存儲(chǔ)器75中。
從而，完成亮度校正系數(shù)計(jì)算處理。結(jié)果能夠獲得關(guān)于位置(u，v)和變焦比r的曲率半徑的數(shù)據(jù)。
分別對(duì)位置(u，v)和變焦比r的幾種模式進(jìn)行上面說(shuō)明的亮度校正系數(shù)計(jì)算處理。這樣，能夠獲得如圖8中所示的上述亮度校正信息。亮度校正信息被保存在亮度校正信息存儲(chǔ)器75中。
下面說(shuō)明校正亮度的方法(利用亮度校正信息的方法)。
圖10是圖解說(shuō)明與校正亮度的方法對(duì)應(yīng)的處理(下面稱為“亮度校正處理”)的例子的流程圖。下面參考圖10說(shuō)明亮度校正處理。
在步驟S11，亮度檢測(cè)/校正電路74選擇預(yù)定的CCD傳感器62-K，并從亮度校正信息存儲(chǔ)器75中讀出各組亮度校正系數(shù)b1～b6中的至少一組(即，系數(shù)組LUT中的至少一組)，所述至少一組亮度校正系數(shù)b1～b6具有與當(dāng)前位置和變焦比接近的位置和變焦比。例如，當(dāng)CCD傳感器62-K的當(dāng)前位置(u，v)為(0.5，1)，并且變焦比為1.05時(shí)，具有與當(dāng)前位置和變焦比接近的位置和變焦比的亮度校正系數(shù)b1～b6表示圖8中所示的亮度校正信息的第一行或第二行中的那些信息。即，這種情況下，當(dāng)CCD傳感器62-K的當(dāng)前位置(u，v)為(0，0)，并且變焦比為1.1時(shí)，在步驟S11從亮度校正信息存儲(chǔ)器75讀出在圖9中所示的亮度校正系數(shù)計(jì)算處理中計(jì)算的系數(shù)b1～b6(系數(shù)組LUT)。另一方面，當(dāng)CCD傳感器62-K的當(dāng)前位置(u，v)為(1，2)，并且變焦比為1.2時(shí)，在步驟S11從亮度校正信息存儲(chǔ)器75讀出在圖9中所示的亮度校正系數(shù)計(jì)算處理中計(jì)算的系數(shù)b1～b6(系數(shù)組LUT)。
在步驟S12，亮度檢測(cè)/校正電路74利用位置和變焦比與當(dāng)前位置和變焦比接近的的亮度校正系數(shù)b1～b6，按比例地計(jì)算與位置和變焦比對(duì)應(yīng)的曲面S(x，y)。即，亮度檢測(cè)/校正電路74通過(guò)線性內(nèi)插幾組位置和變焦比與當(dāng)前位置和變焦比接近的系數(shù)組，計(jì)算虛擬系數(shù)b1～b6。之后，亮度檢測(cè)/校正電路74通過(guò)把虛擬系數(shù)b1～b6代入等式(2)中，計(jì)算亮度校正曲面S(x，y)。
在步驟S13，亮度檢測(cè)/校正電路74計(jì)算在步驟S12計(jì)算的虛擬亮度校正曲面S(x，y)的最小值MIN{S(x，y)}。
在步驟S14，包括亮度檢測(cè)/校正電路74的圖像拾取設(shè)備31捕獲物體的圖像。從而，幀的所有像素，即，從CCD傳感器62-1～62-N輸出的圖像的像素的輸入亮度值(像素值)IN(x，y)被輸入亮度檢測(cè)/校正電路74。隨后，處理進(jìn)入步驟S15。
下面，像素的輸入亮度值(像素值)IN(x，y)被稱為“輸入像素IN(x，y)”。另外，從亮度檢測(cè)/校正電路74輸出的像素的亮度值(像素值)OUT(x，y)被稱為“輸出像素OUT(x，y)”。
另外，下面把待處理的目標(biāo)幀，即，在步驟S14的處理中捕獲的幀稱為“感興趣幀”。
在步驟S15，亮度檢測(cè)/校正電路74把感興趣幀的輸入像素IN(x，y)的一個(gè)預(yù)定輸入像素設(shè)為感興趣輸入像素IN(x，y)。之后，亮度檢測(cè)/校正電路74按照感興趣輸入像素IN(x，y)計(jì)算感興趣輸出像素OUT(x，y)。即，亮度檢測(cè)/校正電路74通過(guò)計(jì)算下述等式(3)的右手側(cè)，校正感興趣輸入像素IN(x，y)，以便獲得作為所述校正的結(jié)果的輸出像素OUT(x，y)。
OUT(x，y)＝IN(x，y)·MINS(x，y)/S(x，y)(3) 在步驟S16，亮度檢測(cè)/校正電路74確定是否對(duì)感興趣幀的所有像素完成了該處理。
在步驟S16，如果確定未對(duì)感興趣幀的所有像素完成該處理，那么處理返回步驟S15，并重復(fù)后續(xù)處理。
即，重復(fù)執(zhí)行由步驟S15和S16構(gòu)成的循環(huán)，直到對(duì)感興趣幀的所有像素獲得輸出像素OUT(x，y)為止。作為該計(jì)算的結(jié)果，包括這些輸出像素OUT(x，y)的感興趣幀作為圖像信號(hào)的至少一部分，從亮度檢測(cè)/校正電路74輸出。
隨后，在步驟S16確定對(duì)感興趣幀的所有像素完成了該處理，于是，處理進(jìn)入步驟S17。
在步驟S17，亮度檢測(cè)/校正電路74確定是否已完成所有幀的圖像捕獲(即，用戶是否已指示圖像捕獲的結(jié)束)。
在步驟S17，如果確定未完成對(duì)所有幀的圖像捕獲(即，用戶沒(méi)有指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么處理返回步驟S14，并重復(fù)后續(xù)處理。
即，在下一個(gè)步驟S14捕獲的下一幀變成感興趣幀，并重復(fù)執(zhí)行由步驟S15和S16組成的循環(huán)，直到對(duì)感興趣幀(即，下一幀)的所有像素獲得輸出像素OUT(x，y)為止。作為該計(jì)算的結(jié)果，包括這些輸出像素OUT(x，y)的感興趣幀作為圖像信號(hào)的至少一部分，從亮度檢測(cè)/校正電路74輸出。
隨后，在步驟S17，如果確定已對(duì)所有幀完成圖像捕獲(即，用戶已指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么結(jié)束亮度校正處理。
至此，已經(jīng)說(shuō)明了亮度檢測(cè)/校正電路74中的提取亮度校正信息的方法，以及校正亮度(和使用亮度)的方法。
下面說(shuō)明相位檢測(cè)/校正電路72中的提取相位校正信息的方法，和校正相位的方法(使用相位校正信息的方法)。
當(dāng)捕獲圖像時(shí)，通過(guò)利用保存在相位校正信息存儲(chǔ)器73中的相位校正信息，相位檢測(cè)/校正電路72能夠?qū)崿F(xiàn)地進(jìn)行映射。
此時(shí)，需要預(yù)先產(chǎn)生(提取)相位校正信息，并保存在相位校正信息存儲(chǔ)器73中。于是，按照本實(shí)施例，相位檢測(cè)/校正電路72能夠預(yù)先提取相位校正信息，并且能夠預(yù)先把相位校正信息保存在相位校正信息存儲(chǔ)器73中。下面說(shuō)明由相位檢測(cè)/校正電路72預(yù)先執(zhí)行的提取相位校正信息的方法，即，提取相位校正信息的方法。
提取相位校正信息的方法包括下述一系列的處理。
即，相位檢測(cè)/校正電路72首先捕獲預(yù)定測(cè)試圖的圖像。之后，相位檢測(cè)/校正電路72從捕獲的圖像中具有某一視角的圖像(由預(yù)定CCD傳感器62-K捕獲的局部圖像)中，提取該視角(CCD傳感器62-K)的圖像的絕對(duì)坐標(biāo)。該絕對(duì)坐標(biāo)用作校正參數(shù)。例如，測(cè)試圖是包括多個(gè)區(qū)塊的圖像，每個(gè)區(qū)塊被涂以與相鄰區(qū)塊的顏色無(wú)關(guān)的預(yù)定顏色。多數(shù)情況下，相鄰區(qū)塊的顏色不同。但是，在一些情況下，相鄰區(qū)塊的顏色相同。
測(cè)試圖需要唯一地指出與當(dāng)其被捕獲時(shí)的預(yù)定視角(預(yù)定CCD傳感器62-K)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)和變焦比。另外，由于測(cè)試圖的所有區(qū)塊未被包含在一個(gè)照相機(jī)的視角(CCD傳感器62-K)中，因此可取的是通過(guò)參考在上下左右方向上與該區(qū)塊緊鄰的各個(gè)區(qū)塊，能夠識(shí)別捕獲該區(qū)塊圖像的CCD傳感器62-K的位置。
因此，下面參考圖11-13說(shuō)明產(chǎn)生這樣的測(cè)試圖(圖像數(shù)據(jù))的例證方法。
如上所述，測(cè)試圖被用于從捕獲的測(cè)試像中具有某一視角的圖像(由預(yù)定CCD傳感器62-K捕獲的局部圖像)中提取該視角(CCD傳感器62-K)的絕對(duì)坐標(biāo)作為校正參數(shù)。因此，測(cè)試圖需要唯一地指出當(dāng)其被捕獲時(shí)，所述預(yù)定視角(預(yù)定CCD傳感器62-K)的坐標(biāo)以及變焦比。
按照本實(shí)施例，利用編碼方法對(duì)每個(gè)區(qū)塊編碼，通過(guò)利用測(cè)試圖的各個(gè)區(qū)塊中的預(yù)定區(qū)塊(下面稱為“感興趣區(qū)塊”)的代碼V與在上下方向或者左右方向上與該區(qū)塊相鄰的區(qū)塊的代碼V之間的差異，所述編碼方法使感興趣區(qū)塊的絕對(duì)位置能夠被識(shí)別。下面參考圖12說(shuō)明編碼方法的一個(gè)具體例子。
在這種情況下，通過(guò)預(yù)先使代碼V與顏色相關(guān)聯(lián)，并例如利用預(yù)定的顯示單元以和各區(qū)塊的代碼V關(guān)聯(lián)的顏色顯示各個(gè)區(qū)塊，能夠顯示(產(chǎn)生)測(cè)試圖。
更具體地說(shuō)，七種(R，G，B)圖案顏色(它們是測(cè)試圖的各個(gè)區(qū)塊的顏色)與由“CODE”指示的七個(gè)代碼(0-6之間的值)相關(guān)聯(lián)，如圖11中所示。即，“CODE”的值可以是每個(gè)區(qū)塊的代碼V。例如，當(dāng)測(cè)試圖的各個(gè)區(qū)塊中的感興趣區(qū)塊的代碼V為0時(shí)，以圖案顏色(R，G，B)＝(0，0，1)，即藍(lán)色顯示感興趣的區(qū)塊。
在圖11的例子中，顏色模式的數(shù)目為七種。但是，顏色模式的數(shù)目并不局限于此，相反，可以使用許多種顏色模式。即，例如，通過(guò)利用不同色調(diào)的RGB，可定義大量的圖案顏色。但是，不同色調(diào)的RGB的使用會(huì)增大由亮度的上述失真引起的誤差。因此，如果定義了過(guò)多的圖案顏色，并且由圖2中所示的圖像拾取設(shè)備捕獲測(cè)試圖的圖像，那么捕獲的測(cè)試圖的感興趣區(qū)塊的顏色或者與感興趣區(qū)塊相鄰的區(qū)塊的顏色不能被識(shí)別。為了解決該問(wèn)題，可取的是依據(jù)RGB中的每個(gè)顏色的存在或不存在(1或0)的組合，確定顏色模式的數(shù)目，即，顏色模式的數(shù)目約為8，如圖11的例子中所示。但是，在圖11的例子中，圖案顏色(R，G，B)＝(0，0，0)被排除，于是，顏色模式的數(shù)目為七種。這里因?yàn)楫?dāng)(R，G，B)＝(0，0，0)時(shí)，設(shè)備不能確定該顏色是指示在視角之外的區(qū)塊，還是指示圖案顏色(0，0，0)的區(qū)塊。
如上所述，當(dāng)使用圖11中所示的七種圖案顏色時(shí)，即，當(dāng)0-6之間的值只有一個(gè)被用于代碼V時(shí)，通過(guò)利用例如圖12中所示的方法，設(shè)備能夠?qū)γ總€(gè)區(qū)塊編碼。即，圖12圖解說(shuō)明其中利用感興趣區(qū)塊的代碼V與在上下方向上或者在左右方向上與感興趣區(qū)塊相鄰的區(qū)塊的代碼V之間的差異，識(shí)別感興趣區(qū)塊的絕對(duì)位置的編碼方法的例子。
在圖12中所示的XY平面中，測(cè)試圖的右方向被定義為X方向，測(cè)試圖的向下方向被定義為Y方向，測(cè)試圖的左上角的坐標(biāo)被定義為(0，0)。在X方向上，測(cè)試圖的每個(gè)區(qū)塊的側(cè)面長(zhǎng)度被定義為1。在Y方向上，測(cè)試圖的每個(gè)區(qū)塊的側(cè)面長(zhǎng)度被定義為1。下面，這樣的XY坐標(biāo)系被稱為“測(cè)試圖坐標(biāo)系”。這種情況下，在測(cè)試圖坐標(biāo)系中，(U，V)表示為從左邊開(kāi)始的第U區(qū)塊，和從上邊開(kāi)始的第V區(qū)塊的區(qū)塊的左上角。下面，在測(cè)試圖坐標(biāo)系中，預(yù)定區(qū)塊的左上角的坐標(biāo)被簡(jiǎn)稱為“預(yù)定區(qū)塊的坐標(biāo)”。
按照這樣的定義，在圖12中，值X表示在該測(cè)試圖坐標(biāo)系中，感興趣區(qū)塊的X坐標(biāo)或Y坐標(biāo)。另外，差值碼Y1表示感興趣區(qū)塊的代碼V和在感興趣區(qū)塊的上下左右方向上與之緊鄰的各個(gè)區(qū)塊中的預(yù)定區(qū)塊的代碼V之間的差值。此外，如果計(jì)算的差值碼Y1為負(fù)，那么向該負(fù)值加入+7。所得到的值變成新的差值碼Y1。在左右方向上，從右區(qū)塊的代碼V減去左區(qū)塊的代碼V。在上下方向上，從下區(qū)塊的代碼V中減去上區(qū)塊的代碼V。
即，例如，當(dāng)感興趣區(qū)塊的坐標(biāo)為(3，1)時(shí)，感興趣區(qū)塊的X坐標(biāo)為3。因此，當(dāng)考慮圖12中值X＝3的表目時(shí)，在該表目右側(cè)的表目中的差值碼Y1為3。在向上方向上與該表目緊鄰的表目中的差值碼Y1為2。這指出感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的左側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的第一差值(第一差值碼Y1)，和感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的第二差值(第二差值碼Y1)形成由2和3構(gòu)成的集合。即，圖12中定義了指出X坐標(biāo)為3的感興趣區(qū)塊應(yīng)被這樣編碼，以致一組第一差值碼Y1和第二差值碼Y1形成由2和3構(gòu)成的集合的規(guī)則。
類(lèi)似地，當(dāng)感興趣區(qū)塊的坐標(biāo)為(3，1)時(shí)，感興趣區(qū)塊的Y坐標(biāo)為1。因此，在圖12中，由于值X＝1，低側(cè)的差值碼Y1為1，上部表目中的差值碼Y1為0。這指出感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的上方緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的第三差值(第三差值碼Y1)，和感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的下方緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的第四差值(第四差值碼Y1)形成由0和1構(gòu)成的集合。即，圖12中定義了指出Y坐標(biāo)為1的感興趣區(qū)塊應(yīng)被這樣編碼，以致一組第三差值碼Y1和第四差值碼Y1形成由0和1構(gòu)成的集合的規(guī)則。
即，圖12中定義了指出坐標(biāo)為(3，1)的感興趣區(qū)塊應(yīng)被這樣編碼，以致第一差值碼Y1和第二差值碼Y1的集合是2和3的集合，第三差值碼Y1和第四差值碼Y1的集合是0和1的集合。
在圖12中，提供了差值表目和總計(jì)表目，以創(chuàng)建圖12中的規(guī)則，以致涉及差值碼Y1的兩個(gè)集合并不重復(fù)(不會(huì)產(chǎn)生多個(gè)這樣的兩個(gè)集合)。這些表目不被用于實(shí)際的編碼或解碼處理。即，提供差值表目和總計(jì)表目，以便根據(jù)先前確定的差值碼Y1(圖12中上部表目中的差值碼Y1)確定下一個(gè)差值碼Y1。
更具體地說(shuō)，在“差值”表目中，包括可以是兩個(gè)差值碼Y1之間的差值的值。即，這種情況下，由于代碼V是值0-6之一，因此兩個(gè)差值碼Y1之間的差值是值1-6之一。注意兩個(gè)差值碼Y1之間的差值為0意味著這兩個(gè)差值碼Y1相等。由此斷定值0被排除。另外，當(dāng)考慮兩個(gè)差值碼的值1-6中的一個(gè)預(yù)定值時(shí)，存在七組的這兩個(gè)差值碼Y1。因此，在圖12中所示的“差值”的各個(gè)表目中，從頂部開(kāi)始寫(xiě)入七個(gè)“1”，隨后，寫(xiě)入七個(gè)“2”。類(lèi)似地，順序?qū)懭肫邆€(gè)“3”至七個(gè)“6”。
在“差值”的表目中，寫(xiě)入緊鄰該表目之上的條目中的總計(jì)值與位于該表目左側(cè)的表目中的差值的總和。更具體地說(shuō)，例如，第一個(gè)差值碼Y1(在圖12的左上部中)為0。這種情況下，位于該表目左側(cè)的表目中的總和(第一個(gè)總和)為0。因此，第一總計(jì)0和位于該表目左側(cè)的表目中的差值1的總和1被寫(xiě)為第二個(gè)總和。為1的總和值被確定為位于該表目右側(cè)的表目中的差值碼Y1的值。即，當(dāng)七個(gè)一組地表述總計(jì)值時(shí)，最低有效位中的值是在其右側(cè)的表目中的差值碼Y1。例如，當(dāng)總計(jì)值為7時(shí)，差值碼Y1為0。當(dāng)總計(jì)值為9時(shí)，差值碼Y1為2。
按照差值碼Y1的確定規(guī)則，即，其中利用差值表目和總計(jì)表目確定差值碼Y1的上述規(guī)則，值X可從0變動(dòng)到43，如圖12中所示。這意味著利用差值碼Y1，可對(duì)在0-43范圍中的值X編碼。換句話說(shuō)，在測(cè)試圖坐標(biāo)系中，X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)均在0-43范圍中的測(cè)試圖，即，能夠產(chǎn)生能夠在上下方向上具有44個(gè)區(qū)塊，在左右方向上具有44個(gè)區(qū)塊(下面，這樣的尺寸被寫(xiě)成“44×44”)的測(cè)試圖。
因此，通過(guò)按照利用圖12中所示的差值碼Y1的編碼方法進(jìn)行編碼處理，設(shè)備能夠產(chǎn)生44×44測(cè)試圖的圖像數(shù)據(jù)，即，包括44×44區(qū)塊的代碼V的圖像數(shù)據(jù)。
更具體地說(shuō)，例如，產(chǎn)生圖13中所示的測(cè)試圖的圖像數(shù)據(jù)。即，圖13圖解說(shuō)明測(cè)試圖的圖像數(shù)據(jù)的例子。在圖13中，一個(gè)方格表示一個(gè)區(qū)塊。在區(qū)塊的上部，該區(qū)塊在測(cè)試圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(U，V)被寫(xiě)成“U-V”。在區(qū)塊的下部，寫(xiě)入該區(qū)塊的代碼V。
例如，當(dāng)具有坐標(biāo)(3，1)的區(qū)塊(由圖中的“3-1”指示)被定義為感興趣區(qū)塊時(shí)，該區(qū)塊的代碼V為3。即，由于感興趣區(qū)塊的左側(cè)緊鄰區(qū)塊(由圖中的“2-1”指示)的代碼V為1，因此感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的左側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，第一差值碼Y1為2(＝3-1)。另外，由于感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊(由圖中的“4-1”指示)的代碼V為6，因此感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，第二差值碼Y1為3(＝6-3)。類(lèi)似地，由于感興趣區(qū)塊的上方緊鄰區(qū)塊(由圖中的“3-0”指示)的代碼V為3，因此感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，第三差值碼Y1為0(＝3-3)。另外，由于感興趣區(qū)塊的下方緊鄰區(qū)塊(由圖中的“3-2”指示)的代碼V為4，因此感興趣區(qū)塊的下方緊鄰區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，第四差值碼Y1為1(＝4-3)。從而，按照?qǐng)D12中所示的規(guī)則(即，編碼方法)對(duì)具有坐標(biāo)(3，1)的感興趣區(qū)塊編碼，在所述規(guī)則中，一組第一差值碼Y1和一組第二差值碼Y1形成2和3的集合，一組第三差值碼Y1和第四差值碼Y1形成0和1的集合。從而，獲得3的代碼V。
注意，當(dāng)具有坐標(biāo)(3，3)的區(qū)塊被定義為感興趣區(qū)塊時(shí)，感興趣區(qū)域的右側(cè)緊鄰區(qū)塊(由圖中的“4-3”指示)的代碼V與感興趣區(qū)塊的代碼V之間的差值為負(fù)值-4(＝2-6)。如果差值為負(fù)值，那么如上所述，向該差值中加上+7。即，所得到的值3(＝-4+7)變成第二差值碼Y1。
之后，設(shè)備以與每個(gè)區(qū)塊的代碼V對(duì)應(yīng)的圖案顏色(參見(jiàn)圖11)涂畫(huà)該區(qū)塊，以便產(chǎn)生測(cè)試圖。更具體地說(shuō)，例如，在圖13中所示的例子中，具有坐標(biāo)(0，0)的區(qū)塊被賦予與代碼V＝0對(duì)應(yīng)的(R，G，B)＝(0，0，1)的圖案顏色，即藍(lán)色。具有坐標(biāo)(2，0)的區(qū)塊被賦予與代碼V＝1對(duì)應(yīng)的(R，G，B)＝(0，1，1)的圖案顏色，即綠色。對(duì)所有44×44個(gè)區(qū)塊重復(fù)這樣的操作。從而，產(chǎn)生44×44測(cè)試圖。這里使用的“涂畫(huà)”指的是在例如紙介質(zhì)上涂上對(duì)應(yīng)的圖案顏色的操作，或者在顯示單元上顯示對(duì)應(yīng)的圖案顏色的操作。即，測(cè)試圖可以是打印在例如紙介質(zhì)上的圖像，或者顯示在顯示單元上的圖像。
雖然參考具有值0或1的二進(jìn)制RGB說(shuō)明了各個(gè)例子，不過(guò)編碼方法并不局限于此。例如，通過(guò)在色調(diào)方向上利用三進(jìn)制RGB或四進(jìn)制RGB，能夠產(chǎn)生更精確的測(cè)試圖。
按照本實(shí)施例，通過(guò)利用上面說(shuō)明的測(cè)試圖，即，包括均利用使用圖12中所示的差值碼Y1的編碼方法編碼，并且涂以與所得到的代碼V對(duì)應(yīng)的圖案顏色的各個(gè)區(qū)塊的測(cè)試圖，提取(計(jì)算)相位校正信息。圖14中以流程圖的形式表示了實(shí)現(xiàn)提取(計(jì)算)這種相位校正信息的方法的處理(下面稱為“相位校正信息計(jì)算處理”)的例子。因此，下面參考圖14中所示的流程圖說(shuō)明相位校正信息計(jì)算處理。
在步驟S31，包括圖2中所示的相位檢測(cè)/校正電路72的圖像拾取設(shè)備31捕獲測(cè)試圖的圖像。
下面，假定在步驟S31捕獲了與圖13中所示的上述圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的測(cè)試圖的圖像。此時(shí)，CCD傳感器62-K捕獲圖像的一部分。該局部圖像包括位于圖像中心的整個(gè)區(qū)塊和在上下左右方向緊鄰該中心區(qū)塊的各個(gè)區(qū)塊的至少一部分。更具體地說(shuō)，圖15中所示的圖像數(shù)據(jù)由CCD傳感器62-K捕獲。即，圖15圖解說(shuō)明由CCD傳感器62-K捕獲的測(cè)試圖的局部圖像的圖像數(shù)據(jù)。注意，實(shí)際上，表示每個(gè)像素的R、G和B的亮度級(jí)(R，G，B)的圖像數(shù)據(jù)輸出自CCD傳感器62-K。但是，由于附圖沒(méi)有任何顏色表現(xiàn)，因此對(duì)應(yīng)的代碼V(參見(jiàn)圖11)被寫(xiě)入圖15的每個(gè)區(qū)塊中。
在步驟S32，相位檢測(cè)/校正電路72利用CCD傳感器62-K捕獲的測(cè)試圖的圖像(下面稱為“照相機(jī)圖像”)，計(jì)算CCD傳感器62-K的絕對(duì)坐標(biāo)(下面稱為“照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)”)。下面，在步驟S32執(zhí)行的這種處理被稱為“照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算處理”。
圖16是在步驟S32執(zhí)行的照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算處理的詳細(xì)流程圖。因此，下面參考圖16中所示的流程圖詳細(xì)說(shuō)明照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)的計(jì)算處理。
在步驟S51，相位檢測(cè)/校正電路72獲得照相機(jī)圖像(圖像數(shù)據(jù))。這里，如上所述，獲得圖15中所示的照相機(jī)圖像(圖像數(shù)據(jù))。
但是實(shí)際上，如上所述，表示每個(gè)像素的R、G和B的亮度級(jí)(R，G，B)的圖像數(shù)據(jù)輸出自CCD傳感器62-K。于是，相位檢測(cè)/校正電路72利用這樣的圖像數(shù)據(jù)查閱圖11中所示的表格，并執(zhí)行獲得如圖15中所示的每個(gè)區(qū)塊的代碼V的處理。更具體地說(shuō)，例如，相位檢測(cè)/校正電路72順序確定照相機(jī)圖像的各個(gè)像素中的預(yù)定一個(gè)像素為感興趣的像素，并對(duì)該感興趣像素執(zhí)行下述處理。即，相位檢測(cè)/校正電路72選擇圖11中所示表格中的七種圖案顏色中，與由感興趣像素的R、G和B的亮度級(jí)(R，G，B)表示的顏色最接近的一種圖案顏色，并把選擇的顏色視為感興趣像素的顏色。從而，相位檢測(cè)/校正電路72確定與感興趣像素的顏色對(duì)應(yīng)的“[代碼(CODE)]”為代碼V。作為對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行的處理的結(jié)果，能夠獲得圖15中所示的照相機(jī)圖像(圖像數(shù)據(jù))，即，各個(gè)像素均具有代碼V的像素值的照相機(jī)圖像(圖像數(shù)據(jù))。
在步驟S52，相位檢測(cè)/校正電路72例如確定照相機(jī)圖像的中心區(qū)塊為感興趣的區(qū)塊。隨后，相位檢測(cè)/校正電路72獲得感興趣區(qū)塊的代碼V與在上下左右方向與感興趣區(qū)塊緊鄰的每個(gè)區(qū)塊的代碼V之間的差值。即，在步驟S52執(zhí)行的處理中，計(jì)算上面說(shuō)明的第一個(gè)差值碼Y1～第四個(gè)差值碼Y1。
更具體地說(shuō)，例如在這種情況下，由于在步驟S51的處理中已經(jīng)獲得了圖15中所示的照相機(jī)圖像，因此感興趣區(qū)塊的代碼V為2。于是，由于感興趣區(qū)塊的左側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V為6，因此能夠計(jì)算感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的左側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，為3(＝2-6+7)的第一差值碼Y1。另外，由于感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V為6，因此，能夠計(jì)算感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的右側(cè)緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，為4(＝6-2)的第二差值碼Y1。類(lèi)似地，由于感興趣區(qū)塊的上方緊鄰區(qū)塊的代碼V為0，因此，能夠計(jì)算感興趣區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的上方緊鄰區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，為2(＝2-0)的第三差值碼Y1。另外，由于感興趣區(qū)塊的下方緊鄰區(qū)塊的代碼V為5，因此，能夠計(jì)算感興趣區(qū)塊的上方緊鄰區(qū)塊的代碼V與感興趣區(qū)塊的代碼V之間的差值，即，為3(＝5-2)的第四差值碼Y1。
在步驟S53，相位檢測(cè)/校正電路72利用在步驟S52中獲得的差值，計(jì)算在測(cè)試圖坐標(biāo)系中，感興趣區(qū)塊與在上下左右方向與感興趣區(qū)塊緊鄰的每個(gè)區(qū)塊之間的交點(diǎn)的坐標(biāo)。
這種情況下，在步驟S52的處理中，已獲得為3的第一差值碼Y1，并且已獲得為4的第二差值碼Y1。于是，按照?qǐng)D12中所示的規(guī)則，當(dāng)一組第一差值碼Y1和第二差值碼Y1是3和4的集合時(shí)，該集合的值X，即，中心區(qū)塊的X坐標(biāo)為4。類(lèi)似地，在步驟S53的處理中，已獲得為2的第三差值碼Y1，并且已獲得為3的第四差值碼Y1。于是，按照?qǐng)D12中所示的規(guī)則，當(dāng)一組第一差值碼Y1和第二差值碼Y1是2和3的集合時(shí)，該集合的值X，即，中心區(qū)塊的Y坐標(biāo)為3。即，感興趣區(qū)塊的坐標(biāo)為(4，3)。注意，如前所述，感興趣區(qū)塊的坐標(biāo)指的是感興趣區(qū)塊的左上角的坐標(biāo)。在圖15中所示的例子中，感興趣區(qū)塊的坐標(biāo)由交點(diǎn)P0的坐標(biāo)表示。
這樣，交點(diǎn)P0的坐標(biāo)被計(jì)算為(4，3)。利用交點(diǎn)P0的坐標(biāo)，交點(diǎn)P1的坐標(biāo)被計(jì)算為(4，4)，交點(diǎn)P2的坐標(biāo)被計(jì)算為(5，4)，交點(diǎn)P3的坐標(biāo)被計(jì)算為(5，3)。
在步驟S54，相位檢測(cè)/校正電路72利用測(cè)試圖坐標(biāo)系中，感興趣區(qū)塊的交點(diǎn)的坐標(biāo)(在步驟S53的處理中計(jì)算的坐標(biāo))，計(jì)算照相機(jī)的視角的絕對(duì)坐標(biāo)。
這種情況下，由于在步驟S53的處理中計(jì)算了測(cè)試圖坐標(biāo)系中，感興趣區(qū)塊的交點(diǎn)P0、P1、P2和P3的坐標(biāo)，因此相位檢測(cè)/校正電路72例如把這些坐標(biāo)變換成絕對(duì)坐標(biāo)。之后，相位檢測(cè)/校正電路72利用感興趣區(qū)塊的交點(diǎn)P0、P1、P2和P3的絕對(duì)坐標(biāo)，計(jì)算點(diǎn)Q0、Q1、Q2和Q3的絕對(duì)坐標(biāo)作為照相機(jī)的視角的絕對(duì)坐標(biāo)。
從而，已經(jīng)結(jié)束圖16中所示的計(jì)算照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo)的處理。隨后，處理進(jìn)入圖14中所示的步驟S33。
在步驟S33，相位檢測(cè)/校正電路72計(jì)算待成像的物體的失真。
在步驟S34，相位檢測(cè)/校正電路72把與CCD傳感器62-K的位置U和V以及變焦比r對(duì)應(yīng)的視角信息(例如，在步驟S32的處理中獲得的照相機(jī)視角的絕對(duì)坐標(biāo))，和失真信息(例如，步驟S33的處理的計(jì)算結(jié)果)作為相位校正信息保存在相位校正信息存儲(chǔ)器73中。
從而，相位校正信息計(jì)算處理已經(jīng)結(jié)束。
對(duì)涉及位置u和v以及變焦比r的幾種模式中的每種模式執(zhí)行上面說(shuō)明的相位校正信息計(jì)算處理，以致為每種模式獲得相位校正信息。獲得的相位校正信息被保存在相位校正信息存儲(chǔ)器73中。
下面說(shuō)明校正相位的方法(利用相位校正信息的方法)。
圖17是圖解說(shuō)明與校正相位的方法對(duì)應(yīng)的例證處理(下面稱為“相位校正處理”)。因此，下面參考圖17說(shuō)明相位校正處理。
在步驟S71，對(duì)于每個(gè)CCD傳感器62-1～62-N，相位檢測(cè)/校正電路72從相位校正信息存儲(chǔ)器73讀出位置和變焦比與當(dāng)前位置和變焦比最接近的相位校正信息(用于相位校正的視角信息和失真信息)。
在步驟S72，相位檢測(cè)/校正電路72利用對(duì)于每個(gè)CCD傳感器62-1～62-N，位置和變焦比最接近于當(dāng)前位置和變焦比的相位校正信息(用于相位校正的視角信息和失真信息)，計(jì)算關(guān)于當(dāng)前位置和變焦比的相位校正信息(用于相位校正的視角信息和失真信息)。
在步驟S73，相位檢測(cè)/校正電路72結(jié)合在步驟S72的處理中計(jì)算的視角信息和失真信息，以便獲得絕對(duì)坐標(biāo)系中的混合部分。
在步驟S74，包括相位檢測(cè)/校正電路72的圖像拾取設(shè)備31捕獲物體的圖像。在步驟S74中捕獲的幀被確定為感興趣的幀之后，處理進(jìn)入步驟S75。
在步驟S75，相位檢測(cè)/校正電路72把感興趣幀的輸入像素中的一個(gè)預(yù)定像素確定為感興趣的輸入像素。之后，相位檢測(cè)/校正電路72按照視角執(zhí)行相位校正，以便進(jìn)行混合處理。下面參考圖18說(shuō)明混合處理的一個(gè)例子。
在步驟S76，相位檢測(cè)/校正電路72確定是否已對(duì)感興趣幀的所有像素完成了該處理。
在步驟S76，如果確定還未對(duì)感興趣幀的所有像素完成該處理，那么處理返回步驟S75。之后，重復(fù)后續(xù)處理。
即，反復(fù)執(zhí)行由步驟S75和S76組成的循環(huán)。從而，對(duì)感興趣幀的所有像素執(zhí)行與視角的失真一致的相位校正，并執(zhí)行混合處理。從而，經(jīng)歷與視角的失真一致的相位校正并且經(jīng)歷混合處理的感興趣幀被傳送給亮度檢測(cè)/校正電路74。
之后，在步驟S76確定已對(duì)感興趣幀的所有像素完成了該處理，于是，處理進(jìn)入步驟S77。
在步驟S77，相位檢測(cè)/校正電路72確定所有幀的圖像捕獲是否都已完成(即，用戶是否指示圖像捕獲的結(jié)束)。
在步驟S77，如果確定還未完成所有幀的圖像捕獲(即，用戶還沒(méi)有指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么處理返回步驟S74，并重復(fù)后續(xù)處理。
即，在下一個(gè)步驟S74捕獲的下一幀變成感興趣幀，并反復(fù)執(zhí)行由步驟S75和S76組成的循環(huán)。從而，對(duì)感興趣幀的所有像素執(zhí)行與視角的失真一致的相位校正，并且執(zhí)行混合處理。結(jié)果，經(jīng)歷與視角的失真一致的相位校正并且經(jīng)歷混合處理的感興趣幀被傳送給亮度檢測(cè)/校正電路74。
隨后，在步驟S77，如果確定已完成對(duì)所有幀的圖像捕獲(即，用戶已指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么相位校正處理結(jié)束。
如上所述，相位檢測(cè)/校正電路72利用保存在相位校正信息存儲(chǔ)器75中的視角信息、失真信息和其它參數(shù)，執(zhí)行相位校正信息計(jì)算處理。相位檢測(cè)/校正電路72隨后結(jié)合通過(guò)相位校正信息計(jì)算處理獲得的視角信息和失真信息，以便計(jì)算絕對(duì)坐標(biāo)系中的混合區(qū)。這樣，相位檢測(cè)/校正電路72執(zhí)行相位校正，并且執(zhí)行混合處理。
下面參考圖18示意說(shuō)明在步驟S75執(zhí)行的例證混合處理。
在圖18中，圖像151由一個(gè)CCD傳感器62-K捕獲。圖像151是具有以高分辨率捕獲的局部部分的捕獲圖像，如上所述，以致包括在圖像151中的黑色圓圈(例如，上面說(shuō)明的圖6中所示的人102的面部)表示用戶希望仔細(xì)查看的部分。即，以“遠(yuǎn)攝”變焦模式捕獲圖像151。
相反，圖像152-2是由在右側(cè)與CCD傳感器62-K緊鄰的CCD傳感器62-K+1(當(dāng)從數(shù)字照相機(jī)3的前側(cè)觀看時(shí))以“廣角”變焦模式捕獲的圖像。
另外，假定在圖17中所示的步驟S73的處理中，確定區(qū)域153-a和153-b是混合區(qū)。另外，已對(duì)圖像151和152-1執(zhí)行了相位校正(在步驟S75執(zhí)行的處理的一部分)。
這種情況下，相位檢測(cè)/校正電路72對(duì)圖像(圖像數(shù)據(jù))152-1執(zhí)行放大處理，以致混合區(qū)153-a和混合區(qū)153-b具有相同的分辨率(相同的大小)。從而，能夠獲得圖18中所示的圖像(圖像數(shù)據(jù))152-2?？梢圆捎萌我夥椒▉?lái)放大圖像。例如，為了在左右方向上把圖像放大為初始圖像的A倍，在上下方向上把圖像放大為初始圖像的B倍(其中A和B是大于或等于1的獨(dú)立正值)，可產(chǎn)生與一個(gè)初始像素對(duì)應(yīng)的A×B個(gè)像素。在這種情況下，可以采用任意方法來(lái)確定A×B個(gè)像素中的每個(gè)像素的像素值。例如，A×B個(gè)像素中的每個(gè)像素可具有所述一個(gè)初始像素的像素值。另一方面，A×B個(gè)像素可具有根據(jù)與相鄰像素(和所述一個(gè)初始像素相鄰的像素)的相關(guān)性確定的各個(gè)像素值。
隨后，相位檢測(cè)/校正電路72結(jié)合圖像(圖像數(shù)據(jù))151與圖像(圖像數(shù)據(jù))152-2，以便產(chǎn)生合成圖像153。
注意可以采用任意方法來(lái)組合混合部分153-a和混合部分153-b。例如，混合部分153-a的每個(gè)像素的像素值被直接用于合成圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值。另一方面，可利用混合部分153-a的像素的像素值和混合部分153-b的像素的像素值，進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算(例如，平均值計(jì)算)。所得到的計(jì)算值可被用于合成圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值。
另外，在所有上述方法中，與混合部分153-a對(duì)應(yīng)的一部分合成圖像153和另一部分之間的邊界(邊緣部分)往往變成不自然的圖像(對(duì)人眼來(lái)說(shuō)不自然的圖像)。因此，相位檢測(cè)/校正電路72能夠?qū)λ鲞吘壊糠诌M(jìn)行預(yù)定的圖像處理。對(duì)于該圖像處理來(lái)說(shuō)，可以使用任意方法。例如，可以采用降低邊緣部分中，以及邊緣部分附近的亮度值(像素值)的處理。這種情況下，可以采用任何降低亮度值的方法。例如，可沿著從與混合區(qū)153-a對(duì)應(yīng)的部分到任何其它部分的方向線性降低亮度值。另一方面，可沿著峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于邊緣部分的正弦曲線降低亮度值。
在圖17中所示的上述例子中，這樣的混合處理由相位檢測(cè)/校正電路72，即，捕獲圖像的數(shù)字照相機(jī)執(zhí)行。但是，本發(fā)明并不局限于此?；旌咸幚砜捎蓤D像的重放單元，比如顯示單元(未示出)執(zhí)行。
當(dāng)混合處理由重放單元，比如顯示單元(未示出)執(zhí)行時(shí)，代替圖17中所示的相位校正處理，相位檢測(cè)/校正電路72可執(zhí)行相位檢測(cè)處理，如圖19中所示。
在圖19中所示的相位檢測(cè)處理的步驟S91～S93執(zhí)行的處理基本上與在圖17的步驟S71～S73執(zhí)行的處理類(lèi)似。于是，下面說(shuō)明步驟S94的處理和在步驟S94之后的處理。
在步驟S94，包括相位檢測(cè)/校正電路72的圖像拾取設(shè)備31捕獲物體的圖像。
在步驟S95，相位檢測(cè)/校正電路72逐幀產(chǎn)生包括在步驟S92進(jìn)行的處理中計(jì)算的相位信息，在步驟S93進(jìn)行的處理中獲得的混合部分，和CCD傳感器62-1～62-N的圖像數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)。相位檢測(cè)/校正電路72隨后輸出產(chǎn)生的圖像信號(hào)。
即，感興趣幀的相位信息，混合部分和CCD傳感器62-1～62-N的圖像數(shù)據(jù)被結(jié)合到感興趣幀的圖像信號(hào)中。感興趣幀的圖像信號(hào)被傳送給圖2中所示的亮度檢測(cè)/校正電路74。
這種情況下，例如，亮度檢測(cè)/校正電路74執(zhí)行圖10中所示的上述亮度校正處理的步驟S11～S13。亮度檢測(cè)/校正電路74把曲面的最小值MIN{S(x，y)}加入代表從相位檢測(cè)/校正電路72傳來(lái)的感興趣幀的圖像信號(hào)中。亮度檢測(cè)/校正電路74隨后向外輸出該圖像信號(hào)。即，這種情況下，從信號(hào)處理單元44輸出的信號(hào)是其中結(jié)合感興趣幀的相位信息、混合部分、CCD傳感器62-1～62-N的圖像數(shù)據(jù)、和曲面的最小值MIN{S(x，y)}的圖像信號(hào)。
當(dāng)收到這樣的圖像信號(hào)時(shí)，重放單元執(zhí)行與圖10的步驟S15和圖17的步驟S75對(duì)應(yīng)的處理，以便產(chǎn)生(構(gòu)成)與感興趣幀對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。從而，能夠顯示與圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的圖像，即，感興趣的幀。
在步驟S96，相位檢測(cè)/校正電路72確定是否已完成了所有幀的圖像捕獲(即，用戶是否已指示圖像捕獲的結(jié)束)。
在步驟S96，如果確定還沒(méi)有完成所有幀的圖像捕獲(即，用戶還沒(méi)有指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么處理返回步驟S94，重復(fù)后續(xù)處理。
即，在下一步驟S94捕獲的下一幀變成感興趣幀。感興趣幀(即，下一幀)的相位信息、混合部分、CCD傳感器62-1～62-N的圖像數(shù)據(jù)被結(jié)合到感興趣幀(即，下一幀)的圖像信號(hào)中。該圖像信號(hào)被傳給圖2中所示的亮度檢測(cè)/校正電路74。
之后，如果在步驟S96，確定已完成所有幀的圖像捕獲(即，用戶已指示圖像捕獲的結(jié)束)，那么相位檢測(cè)處理已結(jié)束。
至此，已說(shuō)明了在圖2中所示例子中的圖像拾取設(shè)備31。
總之，圖像拾取設(shè)備31至少具有下面的第一～第十三個(gè)特征。
第一個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31是一種包括排列成陣列的圖像拾取元件，比如CCD傳感器62-K的高分辨率和精細(xì)分辨率的焦點(diǎn)重合型圖像拾取設(shè)備。
第二個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31是一種包括由第一成像系統(tǒng)41、第一成像系統(tǒng)41的成像平面和第二成像系統(tǒng)組42構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)的圖像拾取設(shè)備，第一成像系統(tǒng)41形成焦點(diǎn)重合的圖像，第二成像系統(tǒng)組42具有排列成陣列的，用于捕獲在成像平面中形成的圖像的多個(gè)圖像拾取元件。
第三個(gè)特征在于場(chǎng)透鏡43可被置于連接第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)組42的成像平面中，或者置于成像平面附近。
第四個(gè)特征在于代替場(chǎng)透鏡43，一個(gè)漫射體(未示出)可被置于連接第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)組42的成像平面中，或者置于成像平面附近。
第五個(gè)特征在于包括在第二成像系統(tǒng)組42中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)均被這樣布置，以便把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的CCD傳感器62-K捕獲的第一圖像的一部分和包括在另一個(gè)第二成像系統(tǒng)中的另一個(gè)CCD傳感器62-K捕獲的第二圖像的一部分保持為混合區(qū)，在所述混合區(qū)中，第一圖像與第二圖像相連接。
第六個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31的光學(xué)系統(tǒng)可以僅僅由透鏡組成(即，不采用任何棱鏡)。該特征由第一個(gè)特征的效果引起。按照第六個(gè)特征，即使圖像拾取元件，比如CCD傳感器的數(shù)目被增大，也能夠低成本地獲得能夠捕獲高分辨率和精細(xì)分辨率圖像的圖像拾取設(shè)備。
第七個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31包括一個(gè)能夠獨(dú)立地改變第二成像系統(tǒng)組42中的多個(gè)圖像拾取元件的位置和變焦量的機(jī)構(gòu)。按照第七個(gè)特征，能夠捕獲局部高分辨率的圖像。
第八個(gè)特征在于所述機(jī)構(gòu)包括變焦致動(dòng)器和位置控制致動(dòng)器。
第九個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31還包括當(dāng)捕獲局部高分辨率圖像時(shí)，計(jì)算高分辨率圖像捕獲區(qū)的電路，即，高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路76，和用戶通過(guò)其指令高分辨率圖像捕獲區(qū)(比如高分辨率圖像捕獲范圍計(jì)算電路76)的接口。
第十個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備31還包括相位檢測(cè)/校正電路72，用于校正在多個(gè)圖像拾取元件，比如CCD傳感器62-K上形成的圖像的相位，和保存用于相位校正的相位校正信息的相位校正信息存儲(chǔ)器73。
第十一個(gè)特征在于為了獲得(提取)相位校正信息，上述提取方法被應(yīng)用于相位檢測(cè)/校正電路72。從而，相位檢測(cè)/校正電路72能夠執(zhí)行例如圖11中所示的相位校正信息計(jì)算處理。另外，此時(shí)，可以使用上述測(cè)試圖。該特征也包括在第十一個(gè)特征中。
第十二個(gè)特征在于圖像拾取設(shè)備還包括亮度檢測(cè)/校正電路74，用于校正在多個(gè)圖像拾取元件，比如CCD傳感器62-K上形成的圖像的亮度，和保存用于亮度校正的亮度校正信息的亮度校正信息存儲(chǔ)器75。
第十三個(gè)特征在于為了獲得亮度校正信息，上述提取方法被應(yīng)用于亮度檢測(cè)/校正電路72。從而，相位檢測(cè)/校正電路74能夠執(zhí)行例如圖9中所示的亮度校正信息計(jì)算處理。另外，此時(shí)，可以使用上面所述的測(cè)試圖。該特征也包括在第十三個(gè)特征中。
第一～第十三個(gè)特征被總結(jié)成如下所述。圖像拾取設(shè)備31是一種通過(guò)利用第一成像系統(tǒng)41和第二成像系統(tǒng)組42，能夠獲得混合區(qū)的高分辨率和精細(xì)分辨率的固定焦距圖像捕獲設(shè)備。在圖像拾取設(shè)備31中，能夠低成本地可縮放布置圖像拾取元件。另外，圖像拾取設(shè)備31能夠捕獲局部高分辨率圖像。此外，圖像拾取設(shè)備31能夠自動(dòng)并且獨(dú)立地對(duì)第二成像系統(tǒng)組42的每個(gè)第二成像系統(tǒng)(它是一個(gè)圖像捕獲系統(tǒng))進(jìn)行失真校正，比如相位校正和亮度校正。
即，圖像拾取設(shè)備31至少能夠提供下述第一～第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠捕獲具有混合區(qū)，并且能夠無(wú)縫相互連接的高分辨率和精細(xì)分辨率圖像。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠低成本地排列多個(gè)圖像拾取元件，并且能夠捕獲局部高分辨率的圖像。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠自動(dòng)獲得亮度校正信息和相位校正信息。
上述一系列處理可由硬件執(zhí)行。另外，上述一系列處理可由軟件執(zhí)行。
這種情況下，圖2中所示的圖像拾取設(shè)備31的至少部分信號(hào)處理單元44可由例如圖20中所示的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
在圖20中，中央處理器(CPU)201按照保存在只讀存儲(chǔ)器(ROM)202中的程序，或者按照從存儲(chǔ)單元208裝入隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)203的程序，執(zhí)行各種處理。另外，當(dāng)需要時(shí)，CPU 201執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)被保存在RAM 203中。
CPU 201、ROM 202和RAM 203通過(guò)總線204互連。另外，輸入/輸出接口205與總線204連接。
包括鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的輸入單元206、包括顯示器的輸出單元207、包括例如硬盤(pán)的存儲(chǔ)單元208、和包括調(diào)制解調(diào)器和終端適配器的通信單元209連接到輸入/輸出接口205。通信單元209借助包括因特網(wǎng)在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，控制圖像拾取設(shè)備與其它設(shè)備(未示出)之間的通信。
此外，當(dāng)需要時(shí)，驅(qū)動(dòng)器210與輸入/輸出接口205連接。根據(jù)需要，包括磁盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的可拆卸記錄介質(zhì)211被安裝在驅(qū)動(dòng)器210上。根據(jù)需要，從可拆卸記錄介質(zhì)211讀出的計(jì)算機(jī)程序被安裝到存儲(chǔ)單元208中。
當(dāng)所述一系列處理由軟件執(zhí)行時(shí)，軟件的程序被安裝到并入專用硬件中的計(jì)算機(jī)中，或者通過(guò)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或記錄介質(zhì)把程序安裝到其中，能夠執(zhí)行各種程序的計(jì)算機(jī)(例如通用個(gè)人計(jì)算機(jī))中。
如圖20中所示，保存這種程序的記錄介質(zhì)的例子包括可拆卸記錄介質(zhì)211，所述可拆卸記錄介質(zhì)211包括磁盤(pán)(包括軟盤(pán))、光盤(pán)(包括光盤(pán)-只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)和數(shù)字通用視盤(pán)(DVD))、磁光盤(pán)(包括微型光盤(pán)(MD))、和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器?？刹鹦队涗浗橘|(zhì)211獨(dú)立于設(shè)備被分發(fā)給用戶，以便向用戶提供程序。另外，記錄介質(zhì)的例子包括保存程序的ROM 202和并入存儲(chǔ)單元208中的硬盤(pán)，它們被預(yù)先裝配到設(shè)備中，并且和設(shè)備一起被提供給用戶。
在本說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明保存在記錄介質(zhì)中的程序的步驟不僅包括按照上述順序執(zhí)行的處理，而且包括可并行或者獨(dú)立執(zhí)行的處理。
另外，本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“系統(tǒng)”指的是包括多個(gè)裝置和處理單元的整個(gè)設(shè)備。
此外，盡管關(guān)于作為各種圖像處理的單元的幀進(jìn)行了上面的說(shuō)明，不過(guò)圖像處理的單元可以是場(chǎng)。即，當(dāng)圖像的單元，比如一幀或一場(chǎng)被稱為“存取單元”時(shí)，上述的圖像處理單元可用作存取單元。
權(quán)利要求
1.一種具有排列成陣列的多個(gè)圖像拾取元件的焦點(diǎn)重合型圖像拾取設(shè)備，包括
光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于形成焦點(diǎn)重合的圖像的第一成像系統(tǒng)、第一成像系統(tǒng)在其中形成所述圖像的成像面、和第二成像系統(tǒng)組，所述第二成像系統(tǒng)組包括多個(gè)第二成像系統(tǒng)，每個(gè)第二成像系統(tǒng)包括所述圖像拾取元件之一，每個(gè)圖像拾取元件捕獲通過(guò)重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分而獲得的圖像，所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)被排列成陣列。
2.按照權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
置于成像面中，或者置于成像面附近的場(chǎng)透鏡，所述成像面連接第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)組。
3.按照權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
置于成像面中，或者置于成像面附近的漫射體，所述成像面連接第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)組。
4.按照權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，其中包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都被這樣布置，以便把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件捕獲的第一圖像的一部分，和由包括在另一個(gè)第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元件捕獲的第二圖像的一部分保持為混合區(qū)，在所述混合區(qū)中，第一圖像與第二圖像連接。
5.按照權(quán)利要求4所述的圖像拾取設(shè)備，其中包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都包括透鏡，用于在所述圖像拾取元件之一上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分，以及其中下述表達(dá)式被滿足
2×F×tan(φ/2)＞D
其中F表示成像面和透鏡之間的距離，φ表示從成像面輸出的光束中與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度，以及D表示所述圖像拾取元件之一和與所述圖像拾取元件之一緊鄰的圖像拾取元件之間的距離。
6.按照權(quán)利要求5所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)被配置成單獨(dú)改變包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)中的圖像拾取元件的位置和透鏡的變焦，而與其它的第二成像系統(tǒng)無(wú)關(guān)。
7.按照權(quán)利要求6所述的圖像拾取設(shè)備，其中所述機(jī)構(gòu)包括配置成與其它透鏡無(wú)關(guān)地驅(qū)動(dòng)多個(gè)透鏡中的每一個(gè)，從而改變其變焦的第一致動(dòng)器，和配置成與其它圖像拾取設(shè)備無(wú)關(guān)地驅(qū)動(dòng)多個(gè)圖像拾取設(shè)備中的每一個(gè)，從而改變其位置的第二致動(dòng)器。
8.按照權(quán)利要求6所述的圖像拾取設(shè)備，其中通過(guò)利用所述機(jī)構(gòu)，圖像拾取設(shè)備使包括在第二成像系統(tǒng)組中的至少一個(gè)第二成像系統(tǒng)中所包括的至少一個(gè)圖像拾取元件中的每一個(gè)捕獲分辨率比其它圖像拾取元件捕獲的圖像更高的圖像，以及其中所述圖像拾取設(shè)備還包括計(jì)算單元，所述計(jì)算單元被配置成進(jìn)行計(jì)算以便確定當(dāng)捕獲高分辨率圖像時(shí)，以高分辨率捕獲的圖像的范圍。
9.按照權(quán)利要求8所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
接口單元，通過(guò)所述接口單元，用戶執(zhí)行選擇以高分辨率捕獲的圖像的范圍的操作；
其中根據(jù)通過(guò)接口單元的用戶操作，計(jì)算單元計(jì)算以高分辨率捕獲的圖像的范圍。
10.按照權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
相位校正信息保持單元，所述相位校正信息保持單元被配置成保持用于校正在多個(gè)圖像拾取元件上形成的圖像的相位的相位校正信息。
11.按照權(quán)利要求10所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
相位校正信息計(jì)算單元，所述相位校正信息計(jì)算單元被配置成利用通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件中的至少一個(gè)上重新形成在成像面中形成的預(yù)定測(cè)試圖的圖像而獲得的圖像，預(yù)先計(jì)算相位校正信息，并被配置成使相位校正信息保持單元保持所述相位校正信息。
12.按照權(quán)利要求10所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
相位校正單元，所述相位校正單元被配置成利用保持在相位校正信息保持單元中的相位校正信息，校正通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面上形成的物體的圖像而獲得的每個(gè)圖像的相位。
13.按照權(quán)利要求1所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
亮度校正信息保持單元，所述亮度校正信息保持單元被配置成保持用于校正在多個(gè)圖像拾取元件上形成的圖像的亮度的亮度校正信息。
14.按照權(quán)利要求13所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
亮度校正信息計(jì)算單元，所述亮度校正信息計(jì)算單元被配置成利用通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件中的至少一個(gè)上重新形成在成像面中形成的預(yù)定測(cè)試圖的圖像而獲得的圖像，預(yù)先計(jì)算亮度校正信息，并被配置成使亮度校正信息保持單元保持所述亮度校正信息。
15.按照權(quán)利要求13所述的圖像拾取設(shè)備，還包括
亮度校正單元，所述亮度校正單元被配置成利用保持在亮度校正信息保持單元中的亮度校正信息，校正通過(guò)在多個(gè)圖像拾取元件上重新形成在成像面上形成的物體的圖像而獲得的每個(gè)圖像的亮度。
16.一種用于圖像拾取設(shè)備的圖像捕獲方法，所述圖像拾取設(shè)備至少包括第一成像系統(tǒng)和具有圖像拾取元件的多個(gè)第二成像系統(tǒng)，所述方法包括下述步驟
利用第一成像系統(tǒng)在預(yù)定成像面上形成焦點(diǎn)重合的圖像；
第二成像系統(tǒng)之一在包括在該第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件之一上重新形成在所述成像面上形成的圖像的預(yù)定部分；和
每個(gè)圖像拾取元件捕獲在該圖像拾取元件上形成的圖像。
17.一種設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法，所述圖像拾取設(shè)備至少包括第一成像系統(tǒng)和具有圖像拾取元件的多個(gè)第二成像系統(tǒng)，所述方法包括下述步驟
利用第一成像系統(tǒng)在預(yù)定成像面上形成焦點(diǎn)重合的圖像；和
第二成像系統(tǒng)之一在包括在該第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件之一上重新形成在所述成像面上形成的圖像的預(yù)定部分。
18.一種用于圖像拾取設(shè)備的圖像捕獲方法，所述圖像拾取設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括形成焦點(diǎn)重合的圖像的第一成像系統(tǒng)，第一成像系統(tǒng)在其中形成所述圖像的成像面，和包括多個(gè)第二成像系統(tǒng)的第二成像系統(tǒng)組，每個(gè)第二成像系統(tǒng)包括圖像拾取元件和透鏡，所述圖像拾取元件捕獲形成于其上的圖像，所述透鏡在圖像拾取元件上重新形成在成像面中形成的圖像的預(yù)定部分，所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)被排列成陣列，所述方法包括下述步驟
為了把由包括在第二成像系統(tǒng)之一中的圖像拾取元件捕獲的第一圖像的一部分，和由包括在另一第二成像系統(tǒng)中的圖像拾取元件捕獲的第二圖像的一部分保持為其中第一圖像與第二圖像連接的混合區(qū)，把包括在第二成像系統(tǒng)組中的多個(gè)第二成像系統(tǒng)中的每一個(gè)都布置成滿足下述表達(dá)式
2×F×tan(φ/2)＞D
其中F表示成像面和透鏡之間的距離，φ表示從成像面輸出的光束中，與混合區(qū)對(duì)應(yīng)的光束的寬度，以及D表示所述圖像拾取元件之一和與所述圖像拾取元件之一緊鄰的圖像拾取元件之間的距離；和
由圖像拾取設(shè)備捕獲物體的圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像拾取設(shè)備、圖像捕獲方法和設(shè)計(jì)圖像拾取設(shè)備的方法，其中具體提供一種通過(guò)排列多個(gè)成像元件，能夠低成本地實(shí)現(xiàn)高分辨率和高精度的單焦點(diǎn)成像設(shè)備。成像設(shè)備(31)是具有排列成陣列的多個(gè)成像元件，比如CCD(62-1～62-3)的焦點(diǎn)重合型成像設(shè)備。即，成像設(shè)備(31)具有包括形成焦點(diǎn)重合的圖像的第一成像系統(tǒng)(41)，布置在成像面上或者布置在第一成像系統(tǒng)附近的場(chǎng)透鏡(43)，和由多個(gè)第二成像系統(tǒng)形成的第二成像系統(tǒng)組的光學(xué)系統(tǒng)，所述多個(gè)第二成像系統(tǒng)排列成陣列，并且包括成像元件CCD 62-K(本例中K是0～1的值)和變焦透鏡61-K，成像元件CCD 62-K用于對(duì)形成于其上的圖像成像，變焦透鏡61-K用于在CCD 62-K上重新形成在成像面上形成的圖像的預(yù)定部分。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101124815SQ200680005378
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者近藤哲二郎, 立平靖, 小久保哲志, 田中健司, 向井仁志, 日比啟文, 田中和政 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社