数字光学成像的设计方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字光学成像系统，包括至少一光学模块及一影像还原模块，而设计方法包含一设定预期目标步骤、一光学模块设计步骤以及一影像还原模块设计步骤；其中，利用光学模块所产生的点扩散函数的相似性与模糊最小值，以及影像还原模块所输出的点扩散函数的相似性与模糊最小值，以进行最佳化的判断标准，且光学模块设计步骤及影像还原模块步骤个别地或依序地进行，同时藉由一计算器软件产品以进行光学成像系统的设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字光学成像的设计方法与系统，特别是涉及一种将光学模块以 及影像处理模块加以个别设计及模块化的系统与方法。
技术介绍
在光学产业中虽然类似于传统产业，但却具有较高的毛利率；再者，光学产业在制 造过程以及参数控制等，必须高度依赖技术人员的经验累积，方能将光学产品制作的尽善 尽美，因此，相较于信息产品，光学产品通常具有较长的开发期。目前采用整合光学模块与影像还原模块的混合式数字光学成像系统1，如图1所 示，是表示现有的混合式数字光学成像系统的设计流程图，其设计方法使用前级光学模块 IA以及后级影像还原模块1B，且必须依序地进行设计，意即后级影像还原模块IB必须在前 级光学模块IA产生一点扩散函数(pointspread function，PSF) P之后，再依据前级光学模 块IA所产生的点扩散函数PSF以输出影像矩阵IB进行设计，若是未达到设计者标准而要 进行最佳化者，再重新回到前级光学模块1A，以重复上述步骤进行设计。后级影像还原模块(例如还原滤波器)必须依据前级光学模块(例如镜头架构) 的结果才能进行设计，意即若要设计后级影像还原模块，必须先完成前级光学模块的设计， 否则后级影像还原模块即无所依据、无所比较。而类似如此的结构，可参考在美国公开专利号US20050197809，其提供一种用以最 佳化光学及数字影像设计的系统与方法，其用以判断数字光学影像系统如何的规则，根据 一最终值而加以估计。一般而言，此一最终值参考影像与还原影像的均方差(mean square error, MSE)。另外，在美国公开专利号US20070239417，提供一种用以设计相机的方法，相机包 括用以在一电子影像传感器上形成一模糊影像的若干物镜组件，以及用以形成复原上述模 糊影像(de-blurred image)的虚拟镜片(virtual lens) 0虚拟镜片的功用与数字滤波器 (即上述的还原滤波器)相同。此一方法包括定义物镜组件的设计，以及决定数字滤波器的 系数。一输入影像依序经由物镜组件的设计以及数字滤波器系数的决定等过程，以便产生 相机模拟操作的输出影像。此一输出影像的显示由相机的设计者所估算出来的。在真实的 物镜组件的设计限制，通过虚拟镜片的使用而放宽，犹如光学设计系统具有一额外的光学 组件合并在设计中，以达到像差校正(aberration correction)的目的。而上述现有的技术可能产生下列问题或困难1.成像的光学模块与影像处理模块，仅能整合一起进行设计；2.对前级光学模块并无特别有效且快速的设计方法；3.影像计算费时，且最佳化的速度极慢；4.不易达到客观的影像评价；5.前级光学模块与后级影像还原模块得分工不明。所以，如何能单独地设计光学模块以及影像处理模块，以减少影像计算的时间，并 提升最佳化的速度，是目前在设计影像处理系统上，一个刻不容缓的课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种数字光学成像的设计方法与系统，用于 将光学模块及数字影像模块个别模块化，并各自加以最佳化，以还原成最佳的数字影像。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种数字光学成像的设计方法，包含一期望目 标设定步骤；一光学模块设计步骤；以及一数字影像还原模块设计步骤；其中，该光学模块 设计步骤及该数字影像还原模块设计步骤，同步或依序进行。一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含A. 一期望目标设定步骤；B. 一光学模块设计步骤；以及C. 一数字影像还原模块设计步骤；其中该光学模块设计步骤及该数字影像还原模块设计步骤，同步或依序进行。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该期望目标设定步骤提供一预定点扩散 函数及一临界值。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块设计步骤包含Bi.由一光学模块产生一光学点扩散函数；B2.比较该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性；B3.当该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性等于或大于该临界值时， 输出该光学模块的参数；以及B4.当该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性小于该临界值时，最佳化 该光学模块并重复步骤Bi。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤B2还包括比较该光学点扩散函数 与该预定点扩散函数的模糊度最小化。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块的参数至少包括一折射率、一 曲率值、一厚度值以及非球面系数。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块设计步骤包含Cl.由一数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；C2.比较该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性；C3.当该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性等于或大于该临界值 时，输出该数字影像还原模块的参数；以及C4.当该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性小于该临界值时，优 化该数字影像还原模块并重复步骤Cl。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤C2还包括比较该光学点扩散函数 与该预定点扩散函数的模糊度最小化。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块的参数至少包括一 调控参数值。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于， 步骤包含Dl.由一数字影像还原模块提供一固定的影像还原点扩散函数；D2.由一光学模块产生一光学点扩散函数；D3.比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性；D4.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一 临界值时，输出该光学模块的参数；以及D5.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值 时，优化该光学模块并重复步骤D2。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤D3还包括比较该光学点扩散函数 与该固定的影像还原点扩散函数的模糊度最小化。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块的参数至少包括一折射率、一 曲率值、一厚度值以及非球面系数。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于， 步骤包含El.由一光学模块提供一固定的光学点扩散函数；E2.由一数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；E3.比较该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性；E4.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一 临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及E5.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值 时，优化该数字影像还原模块并重复步骤E2。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤E3还包括比较该固定的光学点扩 散函数与该影像还原点扩散函数的模糊度最小化。所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块的参数至少包括一 调控参数值。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种数字光学成像系统的组合方法，该数字 光学成像系统包含多个光学模块与多个数字影像还原模块，其特征在于，其方法包括选取这些光学模块其中之一，并取得该光学模块的至少一点扩散函数；选取这些影像还原模块其中之一，并取得该影像还原模块的至少一点扩散函数； 以及分别地或依序地分析该光学模块及该影像还原模块的点扩散函数的相似性，并依 一预定的临界值，将该光学模块与该影像还原模块组成该数字光本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：Ｄ１．由一数字影像还原模块提供一固定的影像还原点扩散函数；Ｄ２．由一光学模块产生一光学点扩散函数；Ｄ３．比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性；Ｄ４．当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该光学模块的参数；以及Ｄ５．当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该光学模块并重复步骤Ｄ２。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋新岳，张奇伟，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71