液晶透镜无偏振成像装置和液晶透镜无偏振成像方法与流程

本发明属于液晶透镜成像，具体是一种液晶透镜无偏振成像装置和液晶透镜无偏振成像方法。

背景技术：

1、介于液晶材料的光学各向异性特点，液晶透镜前需加装偏振片使透镜正常运作。但偏振片会减少入射光强，增大成像系统体积，所以无偏振成像也是液晶透镜研究的重要领域。目前无偏振成像方法主要有三种，一是利用蓝相液晶的克尔效应控制液晶不同区域折射率，这种方法的好处是不需要取向层，很大程度上减少了透镜制作工序，缺点在于蓝相液晶的驱动电压高且温宽窄，难以实用。二是“全透镜”，“全透镜”意为将两个偏振方向正交的液晶透镜堆叠，使得这样的透镜组合能够对非偏振光调制，但增加了器件厚度和成本。三是采用无偏振成像(pfi)算法，以往的研究通过液晶透镜工作状态成像减去液晶透镜非工作状态成像以达到去除非调制偏振光的影响。这种方法需要采图两次，处理时间相对较长。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种液晶透镜无偏振成像装置和液晶透镜无偏振成像方法以解决现有技术中无偏振成像需要采集两次图像导致处理时间过长的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种液晶透镜无偏振成像装置，包括：

4、图像采集装置，包括液晶透镜和第一图像传感器，所述图像采集装置用于采集图像；

5、点扩散函数获取装置，用于获取与图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数；

6、控制电路，用于根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像。

7、优选地，所述点扩散函数获取装置还包括点光源、第一偏振器件、第二偏振器件、扩束器、液晶透镜和第二图像传感器，所述点光源发出的光线依次通过第一偏振器件、第二偏振器件、扩束器、液晶透镜后在第二图像传感器上形成点光源的图像并被第二图像传感器采集，以第二图像传感器所采集的点光源的图像作为所述空间不变的点扩散函数。

8、优选地，所述第二偏振器件的偏振方向与液晶透镜摩擦方向的之间的夹角为45度。

9、第二方面，本发明提供一种液晶透镜无偏振成像方法，所述方法利用第一方面所述的液晶透镜无偏振成像装置成像，所述方法包括以下步骤：

10、获取与图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数；

11、获取图像采集装置所采集的图像；

12、根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像。

13、优选的，所述获取与图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数，包括以下步骤：

14、控制液晶透镜处于不同的光焦度状态；

15、根据液晶透镜各个光焦度状态下点光源在第二图像传感器上所形成的图像获取液晶透镜各个光焦度状态下对应的点扩散函数；

16、根据图像采集装置中液晶透镜采集图像时所处的光焦度状态获取与该光焦度状态对应的点扩散函数。

17、优选地，所述根据液晶透镜各个光焦度状态下点光源在第二图像传感器上所形成的图像获取各个液晶透镜光焦度下对应的点扩散函数,包括以下步骤：

18、获取液晶透镜处于预设光焦度状态下点光源在第二图像传感器上所形成的图像作为第一图像；

19、将第一图像沿预设方向旋转90度后得到第二图像；

20、将第二图像沿预设方向旋转90度后得到第三图像；

21、将第三图像沿预设方向旋转90度后得到第四图像；

22、对所述第一图像、第二图像、第三图像和第四图像做平均处理后得到的平均图像作为预设光焦度状态下对应的点扩散函数。

23、优选地，所述根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像,还包括以下步骤：

24、将所述点扩散函数转换到频域得到点扩散函数的频谱；

25、将图像采集装置所采集的图像转换到频域得到采集图像的频谱；

26、根据点扩散函数的频谱和采集图像的频谱对所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像的频域估计；

27、对无偏振图像的频域估计做逆傅里叶变换后得到无偏振图像。

28、优选地，在所述根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像之后，还包括：

29、对所述无偏振图像进行降噪处理。

30、优选地，所述对所述无偏振图像进行降噪处理还包括以下步骤：

31、获取所述无偏振图像上待进行降噪处理的像素点的及其周围四个像素点的灰度值；

32、获取待进行降噪处理的像素点在第一方向的梯度值和第二方向上的梯度值；

33、根据待进行降噪处理的像素点的及其周围四个像素点的灰度值和所述第一方向的梯度值和第二方向的梯度值获取待进行降噪处理的像素点处理后的灰度值。

34、优选地，所述根据待进行降噪处理的像素点的及其周围四个像素点的灰度值和所述第一方向的梯度值和第二方向的梯度值获取待进行降噪处理的像素点处理后的灰度值，还包括以下步骤：

35、根据第一方向的梯度值gradx(i,j)和第二方向的梯度值grady(i,j)确定第一滤波系数xk和第二滤波系数yk，其中

36、

37、其中t大于所述无偏振图像中的最大梯度值，并且k∈{-1,0,1}，u(i,j)为待进行降噪处理的像素点的灰度值；

38、根据第一滤波系数和第二滤波系数计算像素点处理后的灰度值。

39、有益效果：本发明的液晶透镜无偏振成像装置和液晶透镜无偏振成像方法，通过点扩散函数获取装置获取图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数，并通过图像采集装置采集图像，然后根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像。由于采用前述方式实现无偏振成像只需要利用图像采集装置采集一次图像后进行运算处理即可，不需要进行两次图像采集的操作，因此大大缩短了无偏振成像的时间。

技术特征：

1.液晶透镜无偏振成像装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液晶透镜无偏振成像装置，其特征在于，所述点扩散函数获取装置还包括点光源、第一偏振器件、第二偏振器件、扩束器、液晶透镜和第二图像传感器，所述点光源发出的光线依次通过第一偏振器件、第二偏振器件、扩束器、液晶透镜后在第二图像传感器上形成点光源的图像并被第二图像传感器采集，以第二图像传感器所采集的点光源的图像作为所述空间不变的点扩散函数。

3.根据权利要求2所述的液晶透镜无偏振成像装置，其特征在于，所述第二偏振器件的偏振方向与液晶透镜摩擦方向的之间的夹角为45度。

4.液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，利用权利要求1至3中任一项所述的液晶透镜无偏振成像装置成像，所述方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，所述获取与图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数，包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，所述根据液晶透镜各个光焦度状态下点光源在第二图像传感器上所形成的图像获取各个液晶透镜光焦度下对应的点扩散函数,包括以下步骤：

7.根据权利要求4所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，所述根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像,还包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，在所述根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，所述对所述无偏振图像进行降噪处理还包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的液晶透镜无偏振成像方法，其特征在于，所述根据待进行降噪处理的像素点的及其周围四个像素点的灰度值和所述第一方向的梯度值和第二方向的梯度值获取待进行降噪处理的像素点处理后的灰度值，还包括以下步骤：

技术总结本发明属于液晶透镜成像技术领域，具体是一种液晶透镜无偏振成像装置和液晶透镜无偏振成像方法。本发明的液晶透镜无偏振成像装置，包括：图像采集装置，包括液晶透镜和第一图像传感器，所述图像采集装置用于采集图像；点扩散函数获取装置，用于获取与图像采集装置对应的空间不变的点扩散函数；控制电路，用于根据所述点扩散函数对图像采集装置所采集的图像做反卷积运算后得到无偏振图像。本发明可以显著缩短成像时间。技术研发人员：甘大为,王滨,叶茂受保护的技术使用者：成都耶塔科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20