實施方式中，所述液晶透鏡成像方法通過對光亮圖進行處理，最終得到數 字圖像信號，從而避免了直接使用數字圖像信號進行處理時，只能針對成像傳感器線性響 應區間進行計算所帶來的誤差問題，進而提高了光亮圖的計算結果。
[0052] 參見圖2,本發明第二實施例提供的液晶透鏡成像方法的流程示意圖，所述液晶透 鏡成像方法包括如下步驟：
[0053] 步驟21 :驅動液晶透鏡處于非對焦狀態，采用在所述非對焦狀態時刻經過所述液 晶透鏡的第一光信號，并根據所述第一光信號生成與其對應的第一光亮圖。
[0054] 步驟22 :驅動液晶透鏡處于對焦狀態，采用在所述對焦狀態時刻經過所述液晶透 鏡的第二光信號，并根據所述第二光信號生成與其對應的第二光亮圖。具體地，可以通過如 下方法實現：利用所述第一光亮圖來減弱所述第二光亮圖中未被所述液晶透鏡調制的干擾 光信號所對應的光亮圖；或者利用所述第一光亮圖中被所述液晶透鏡調制的光信號所對應 的光亮圖來對所述第二光亮圖中被所述液晶透鏡調制的光信號所對應的光亮圖進行處理。
[0055] 步驟23 :對所述第一光亮圖與所述第二光亮圖進行處理，將處理得到的光亮圖作 為最終的光亮圖。
[0056] 步驟24 :根據最終的光亮圖生成最終數字圖像信號。
[0057] 在本實施例中，當液晶透鏡處于對焦和非對焦狀態下，使用的光亮圖包括調節液 晶透鏡焦距對感興趣區域對焦的一張圖像，與調節液晶透鏡焦距對感興趣區域非對焦狀態 下的一張圖像。與上一實施例類似，光亮圖可以是圖像傳感器的原始數據或使用圖像處理 后的數字圖像和圖像傳感器響應函數的反函數計算出的原始數據。
[0058] 對非對焦和對焦狀態下獲得的第一光亮圖rk和第二光亮圖rf做式（1)所述的光 亮圖處理，來去除第二光亮圖r f中混雜的無用的光亮圖，最終的光亮圖rs。
[0059] rs = rf-wrk (4)
[0060] 其中，w表示第一光亮圖rk的加權系數。
[0061] 當然，在本實施例中，也可以使用液晶透鏡處于透鏡狀態下的若干張光亮圖來計 算成像，其中，包括調節液晶透鏡焦距對感興趣區域對焦的一張圖像，與調節液晶透鏡焦距 對感興趣區域非對焦狀態下的若干張圖像。并且，光亮圖是通過圖像傳感器響應函數的反 函數計算出的原始數據。具體地，在對液晶透鏡進行對焦時，從非對焦狀態過渡到對焦狀態 的過程中，得到多幅非對焦圖像，按與對焦狀態的時間間隔長短順序排列為Ii，…，Ι η，η是 大于等于1的整數。
[0062] 在保證對焦過程中入射光L沒有發生變化，或僅發生可以忽略的微小變化時，利 用非對焦圖像來對對焦圖像進行處理，就是基于如下公式進行處理而得到最后清晰的圖像 Is ：
[0063] Is = normalization[If-Ψ (117 ···, Ιη) ] (5)
[0064] 其中，normalization是亮度規整化處理函數，If-Ψ (L，…，Ιη)表示利用至少一 幅非對焦圖像來對對焦圖像進行處理。
[0065] 優選實施例中，Ψ α，…，Ιη)滿足如下公式：
[0068] 例中，亮度規整化處理函數normalization[x]滿足如下公式：
[0070]貝1J結合（5)、（6)式，（4)式轉換為如下公式：
[0072] 然后根據圖像傳感器響應函數的反函數計算出最終的光亮圖：
[0074] 其中，wk，wk e [0, 1]是第一光亮圖rk的系數，其值可以自由定義。一個可選的 策略可以是當第一光亮圖rk所對應的液晶透鏡焦距越接近第二光亮圖rf所對應的液晶透 鏡焦距時，wk的值越小，反之則越大。最后，我們使用圖像傳感器的響應函數計算最終的數 字圖像信號，I = f(r')。
[0075] 該實施例提出的方法和第一實施例不同之處在于，第一實施例通過簡單計算完全 去除了僅能被普通透鏡匯聚的光分量r_x (假設液晶透鏡僅對X方向的光線起調制作用，對 與其垂直的y方向上的光線不起調制作用）的影響，而第二個實施例則不能夠去除r_x的 影響，最終形成的光亮圖是有r_x和r_y兩部分光分量形成的光亮圖。將上式做如下變換，
[0077] 我們可以看到我們的結果是在rf的基礎上增加了 rf_y和rk_y分別是第二光亮圖rf和第一光亮圖rk中能夠被液晶透鏡和普通透鏡組匯聚 的光分量，二者之差提取出了圖像的紋理邊緣區域，因此該方法實現了第二光亮圖rf對比 度的大幅提1?。
[0078] 在本實施例中，優選地，所述液晶透鏡在發生狀態變化時，如從對焦狀態對非對焦 狀態，或者從非對焦狀態到對焦狀態時，其帶來的聚焦條件的改變不影響圖像放大率的變 化。換而言之，所述液晶透鏡成像方法采用了圖像放大率不變的成像裝置來實現。其可以 通過多種方式實現，如使用對焦馬達補償液晶透鏡焦距的變化對圖像放大率帶來的影響。 或者參照 Watanabe M and Nayar S K. (Watanabe M, Nayar S K. Telecentric optics for focus analysis[J]. Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, 1997, 19(12) :1360-1365.所提供的方法，使用放置于透鏡前焦點處的遠心光圈達到圖 像放大率不變的目的。或者通過使用大光圈的普通透鏡，使得液晶透鏡的光圈成為整個成 像系統的孔徑光闌，實現圖像放大率不變。
[0079] 所述液晶透鏡成像方法通過對光亮圖進行處理，最終得到數字圖像信號，從而避 免了直接使用數字圖像信號進行處理時，只能針對成像傳感器線性響應區間進行計算所帶 來的誤差問題，進而提高了光亮圖的計算結果。并且，所述液晶透鏡成像方法由于使用圖像 放大率不變成像裝置，從而降低了光亮圖的計算誤差。
[0080] 最后需要說明的是，實際中，對焦圖像、對焦狀態與預定的判斷標準有關，所以本 發明的"非對焦狀態"、與"對焦狀態"都是一個相對術語，而任何利用液晶透鏡在"非對焦 狀態"時生成的"第一光亮圖"來對液晶透鏡在"對焦狀態"時生成的"第二光亮圖"進行處 理，而不論"非對焦圖像"和"對焦圖像"生成的先后順序的技術均應涵蓋于本發明的保護 范圍之內。
[0081] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種液晶透鏡成像方法，其特征在于，包括： 驅動液晶透鏡處于第一狀態，采用在所述第一狀態時刻經過所述液晶透鏡的第一光信 號，并根據所述第一光信號生成與其對應的第一光亮圖； 驅動液晶透鏡處于第二狀態，采用在所述第二狀態時刻經過所述液晶透鏡的第二光信 號，并根據所述第二光信號生成與其對應的第二光亮圖； 對所述第一光亮圖與所述第二光亮圖進行處理，將處理得到的光亮圖作為最終的光亮 圖；W及 根據最終的光亮圖生成最終數字圖像信號。2. 根據權利要求1所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，根據所述第一光信號生成 與其對應的第一光亮圖的方法包括：根據所述第一光信號生成第一圖像信號，再根據圖像 傳感器的響應函數的反函數得出與所述第一圖像信號相對應的第一光亮圖。3. 根據權利要求1或2所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，根據所述第二光信號生 成與其對應的第二光亮圖的方法包括：根據所述第二光信號生成第二圖像信號，再根據圖 像傳感器的響應函數的反函數得出與所述第二圖像信號相對應的第二光亮圖。4. 根據權利要求1所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述第一狀態為非透鏡狀 態，所述第二狀態為透鏡狀態。5. 根據權利要求4所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述對所述第一光亮圖與 所述第二光亮圖進行處理，具體包括： 在所述第二光亮圖中去除未被所述液晶透鏡調制的光信號對應的光亮圖，得到所述最 終成像的光亮圖，其中，所述未被所述液晶透鏡調制的光信號生成的光亮圖根據所述第一 光見圖獲得。6. 根據權利要求5所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，基于如下公式確定所述最 終成像的光亮圖： 町=。―α * Γι 其中，r3為所述最終的光亮圖，ri為所述第一光亮圖，。為所述第二光亮圖，α為偏振 態異向因子，表征未被所述液晶透鏡調制的偏振分量在入射光中所占的比例，α 為所述 未被所述液晶透鏡調制的光信號生成的光亮圖。7. 根據權利要求6所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，在進入所述液晶透鏡的入 射光為自然光的情況下，所述偏振態異向因子α取值為^:。8. 根據權利要求1所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述第一狀態為非對焦狀 態，所述第二狀態為對焦狀態。9. 根據權利要求8所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述對所述第一光亮圖與 所述第二光亮圖進行處理，將處理得到的光亮圖作為最終的光亮圖，具體包括： 利用所述第一光亮圖來減弱所述第二光亮圖中未被所述液晶透鏡調制的干擾光信號 所對應的光亮圖。10. 根據權利要求9所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述對所述第一光亮圖與 所述第二光亮圖進行處理，將處理得到的光亮圖作為最終的光亮圖，還具體包括： 利用所述第一光亮圖中被所述液晶透鏡調制的光信號所對應的光亮圖來對所述第二 光亮圖中被所述液晶透鏡調制的光信號所對應的光亮圖進行處理。11.根據權利要求1所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述第一狀態與所述第二 狀態相隔的時間小于預設時間。
【專利摘要】本發明提供一種液晶透鏡成像方法，包括：驅動液晶透鏡處于第一狀態，采用在所述第一狀態時刻經過所述液晶透鏡的第一光信號，并根據所述第一光信號生成與其對應的第一光亮圖；驅動液晶透鏡處于第二狀態，采用在所述第二狀態時刻經過所述液晶透鏡的第二光信號，并根據所述第二光信號生成與其對應的第二光亮圖；對所述第一光亮圖與所述第二光亮圖進行處理，將處理得到的光亮圖作為最終的光亮圖；以及根據最終的光亮圖生成最終數字圖像信號。所述液晶透鏡成像方法通過對光亮圖進行處理，最終得到數字圖像信號，從而避免了直接使用數字圖像信號進行處理時，只能針對成像傳感器線性響應區間進行計算所帶來的誤差問題，進而提高了光亮圖的計算結果。
【IPC分類】G02F1/29
【公開號】CN105573008
【申請號】CN201410535016
【發明人】郁樹達, 葉茂, 包瑞, 崔春暉
【申請人】深圳市墨克瑞光電子研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月11日