[发明专利]数字光学成像的设计方法与系统

说明书

本申请为分案申请，其母案的申请号为：200810214043.4，申请日：2008年8月22日，优先权日：2008年6月25日，申请人：财团法人工业技术研究院，发明名称：数字光学成像的涉及方法与系统。

技术领域

本发明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。

背景技术

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1A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1B必须在前级光学模块1A产生一点扩散函数(pointspread function，PSF)P之后，再依据前级光学模块1A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)。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。

发明内容

本发明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，本发明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：

B1.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B1。