图像捕捉装置、图像捕捉系统和图像捕捉方法制造方法及图纸

图像捕捉装置包括：光学系统，对入射光给予像差；图像捕捉单元，将穿过光学系统的光转换为像素，并且捕捉图像；以及逆变换单元，获得第一逆变换滤波器用于恢复由图像捕捉单元捕捉的捕捉图像的每个预定部分的像差，并且通过第一逆变换滤波器对捕捉图像执行第一逆变换处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像捕捉装置、图像捕捉系统和图像捕捉方法。
技术介绍
近年来，随着信息的数字化的发展，数字化在图像捕捉装置领域也已经有效开发。特别是，在由数字相机代表的图像捕捉装置中，关于图像捕捉表面，由固态图像捕捉设备替代传统胶片。CCD(电荷耦合器件)传感器、CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器等被用作固态图像捕捉设备(下文简称为“图像捕捉设备”)。以此方式，使用图像捕捉设备的图像捕捉装置通过光学系统接受来自被摄体的光，通过由固态图像捕捉设备将其转换为电信号而提取光。这样的图像捕捉装置的示例除了数字相机之外还包括摄像机、条码读取器、移动电话、便携式信息终端(PDA：个人数字助理)和工业相机。上面提及的图像捕捉装置包括利用光学系统扩展景深的所谓的扩展景深相机(EDoF：扩展景深)。景深指示将远离相机的透镜的距离处的被摄体当作焦点对准(infocus)可接受的、在透镜的光轴方向上的距离范围。给出光学系统的景深的具体描述。被包括在光学系统中的透镜和相位板(phaseplate)用于向入射在图像捕捉设备上的被摄体的光给出相差并且添加点扩散函数(PSF：点扩散函数)。例如，透镜向入射在图像捕捉设备上的被摄体的光给出球面像差作为像差。光学系统使得由图像捕捉设备捕捉到的图像因像差而模糊，但使得模糊在宽景深中恒定。因此，被光学系统模糊的图像需要以获得MTF(调制传递函数)的预定值的方式被校正。MTF指示描绘用于再现被摄体的对比度的保真程度的、换言之对比度的再现性的数字化值。在该情况下，对由光学系统模糊的图像执行点扩散函数的逆变换处理，以将图像恢复为高清晰度图像。通过利用逆变换滤波器对形成由光学系统模糊的图像的每个像素(下文简称为像素)执行滤波处理来校正图像的模糊，实现逆变换处理。此外，由图像捕捉设备捕捉到的图像通常包括噪声。相应地，也需要噪声降低处理。作为降低这样捕捉的图像的噪声并且校正模糊用于恢复的装置，提出了包括噪声处理单元和恢复处理单元的装置，该噪声处理单元通过对输入图像执行降低噪声的噪声处理生成噪声处理后的图像，该恢复处理单元对噪声处理后的图像执行降低模糊的恢复处理(专利文献1)。该噪声处理单元配置为基于恢复处理的特性执行噪声处理。然而，专利文献1中描述的装置具有的问题在于，该装置防止由于噪声处理单元的影响被放大的图像劣化，并且不能从根本上防止噪声的放大。而且，分辨率和噪声量是折衷的关系。因此，还存在的问题是：如果大量地补偿透镜的分辨率，则噪声量增加。鉴于以上，存在提供恢复作为光学像差的模糊同时抑制噪声的图像捕捉装置、图像捕捉系统和图像捕捉方法的需要。
技术实现思路
图像捕捉装置包括：光学系统，对入射光给予像差；图像捕捉单元，将穿过光学系统的光转换为像素，并且捕捉图像；以及逆变换单元，获得第一逆变换滤波器，用于恢复由图像捕捉单元捕捉的捕捉图像的每个预定部分的像差，并且通过第一逆变换滤波器对捕捉图像执行第一逆变换处理。附图说明图1是例示根据第一实施例的图像捕捉系统的整体配置的示例的图。图2是例示第一实施例的信息处理装置的配置的示例的图。图3是例示根据第一实施例的图像捕捉装置的配置的示例的图。图4是例示根据第一实施例的图像捕捉装置的图像处理单元的配置的示例的图。图5是例示由图像捕捉设备检测到的图像的示例的图。图6是例示图像处理单元的图像缓冲器单元的配置的示例的图。图7是例示将从图像捕捉设备输出的像素输入到图像缓冲器单元中的操作的时序图。图8是说明功率谱在检测到的图像的区域之间不同的图。图9是说明整个检测到的图像中的功率谱和最优滤波器的图。图10是说明在检测到的图像的平坦部分的区域中的功率谱和最优滤波器的图。图11是说明在检测到的图像的纹理部分的区域中的功率谱和最优滤波器的图。图12是说明第一实施例的图像处理单元的滤波器处理单元的配置和操作的示例的图。图13是说明第二实施例的图像处理单元的滤波器处理单元的配置和操作的图。图14是例示逆变换滤波器的配置的示例的图。图15是说明由逆变换滤波器对图像执行滤波处理的图。图16是说明扫描图像中被用于逆变换滤波器的滤波处理的目标的目标部分图像的操作的图。具体实施方式在下文中，参考附图给出根据本专利技术的图像捕捉装置、图像捕捉系统和图像捕捉方法的实施例的详细描述。此外，本专利技术不受下面的实施例的限制，并且下面的实施例中的部件包括容易由本领域技术人员想到的、实质上相同的、在其被称作的等效物的范围内的部件。另外，可以在不脱离下面的实施例的精神的范围内做出部件的各种省略、替代和改变。(第一实施例)<图像捕捉系统的整体配置>图1是例示根据第一实施例的图像捕捉系统的整体配置的示例的图。参考图1描述该实施例的图像捕捉系统500的配置。如图1中例示，该实施例的图像捕捉系统500包括图像捕捉装置1和PC2。图像捕捉装置1和PC2通过诸如以太网(注册商标)电缆之类的通信电缆3以能够相互通信的方式连接。图像捕捉装置1将从被摄体4发射的光转换为电信号以捕捉被摄体4的图像，对关于捕捉的图像(在下文中简称为图像)的信息执行各种处理，并且经由通信电缆3向PC2传送处理后的图像。PC2对从图像捕捉装置1接收到的图像执行预定处理。例如，图像捕捉装置1捕捉附于生产线上运送的产品的条码的图像，并且向PC2传送条码的图像。PC2从接收到的图像读出关于条码的信息，并且分析该信息。如图1中例示，图像捕捉系统500是其中图像捕捉装置1和PC2经由通信电缆3传送数据的有线通信方法中的系统，但不限于此。例如，图像捕捉装置1和PC2可以能够以诸如Wi-Fi(注册商标)(无线保真)之类的无线通信方法相互传送数据。此外，如果在生产线中使用图像捕捉系统500，则PC2可以配置为以能够通信的方式连接到PLC(可编程逻辑控制器)等。在这种情况下，图像捕捉系统500的操作的示例包括下面的操作。图像捕捉装置1捕捉附到生产线上运送的产品的条码的图像，并且向PC2传送条码的图像。PC2从接收到的条码的图像确定生产线上运送的产品的产品编号。如果确定的产品编号不符合在生产线上设置的产品编号，则PC2向PLC传送指示已经对于其确定产品编号的产品是具有不同产品编号的产品的信号。当从PC2接收到指示产品是具有不同产品编号的产品的信号时，PLC从生产线移除该产品，或者控制生产线的操作以开启警报灯并且停止生产线。<信息处理装置的配置>图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像捕捉装置，包括：光学系统，对入射光给予像差；图像捕捉单元，将穿过该光学系统的光转换为像素，并且捕捉图像；以及逆变换单元，获得第一逆变换滤波器用于恢复由该图像捕捉单元捕捉的捕捉图像的每个预定部分的像差，并且通过第一逆变换滤波器对该捕捉图像执行第一逆变换处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.27 JP 2013-2025761.一种图像捕捉装置，包括：
光学系统，对入射光给予像差；
图像捕捉单元，将穿过该光学系统的光转换为像素，并且捕捉图像；以及
逆变换单元，获得第一逆变换滤波器用于恢复由该图像捕捉单元捕捉的捕捉图像的每
个预定部分的像差，并且通过第一逆变换滤波器对该捕捉图像执行第一逆变换处理。
2.如权利要求1所述的图像捕捉装置，其中，所述第一逆变换滤波器是基于该光学系统
的像差和该捕捉图像的每个预定部分中的像素的频率特性而获得的滤波器。
3.如权利要求2所述的图像捕捉装置，其中，所述第一逆变换滤波器是最小化被摄体的
理想图像的每个预定部分的像素的频率特性与已经由该逆变换单元执行了第一逆变换处
理的输出图像的每个预定部分的像素的频率特性之间的均方差的滤波器。
4.如权利要求2或3所述的图像捕捉装置，其中，所述第一逆变换滤波器是用于对每个
捕捉图像和作为该捕捉图像的预定部分的该捕捉图像的每个像素恢复像差的滤波器。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的图像捕捉装置，其中，所述第一逆变换滤波器的
频率特性R’由下面的公式(1)计算：
R′(ω)=H(ω)*·E[|S(ω)|2]|H(ω)|2·E[|S′(ω)|2]+E[|W(ω)|2]---(1)]]>(R’：第一逆变换滤波器的频率特性，
S’：理想图像的每个局部部分的频率特性，
W：噪声的频率特性，
H：光学系统的点扩散函数的频率特性，以及
ω：空间频率)。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的图像捕捉装置，其中，所述第一逆变换滤波器的
频率特性是用于恢复整个捕捉图像的像差的第二逆变换滤波器的频率特性与用于校正第
二逆变换滤波器的频率特性的校正滤波器的频率特性的乘积。
7.如权利要求6所述的图像捕捉装置，其中，所述校正滤波器的频率特性K由下面的公
式(2)计算：
K(ω)==|H(ω)|2E[|W(ω)|2]+E[1|S(ω)|2]|H(ω)|2E[|W(ω)|2]+E[1|S′(ω)|2]---(2)]]>(K：校正滤波器的频率特性，
S：整个理...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠原亮介，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP