[发明专利]用于图像和目标增强的方法以及光照系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月13日提交的美国临时专利申请No.61/610,293的优先权，其全文内容通过参考被并入于此。

技术领域

本发明一般涉及光照系统，并且更特别地涉及具有受控制的图像捕捉和照明能力的光照系统。

背景技术

存在许多不同类型的用于增强或改变实物的外观的光照系统。这种系统的最简单形式之一是那些通常被用在艺术画廊中以展示诸如绘画、照片、雕塑等的静态艺术品的光照系统。这些系统典型地包括一个或更多个从一个或更多个固定的位置连续地照射目标(subject)的灯。

虽然传统的固定位置的光照系统可在某种程度上增强可见度和外观，但是它们的能力基本上受它们固有的简单性而限制。例如，这类系统典型地用单一的特定的光照条件(例如强度、颜色，等等)来均匀地照射整个目标，从而使得不可能获得对于增强目标的总体外观为最佳的光照条件。这是因为单个目标典型地具有许多不同的差别很大的纹理(texture)和/或颜色，并且对于一个特定的纹理和/或颜色的最佳光照条件不一定是对于另一个特定的纹理和/或颜色的最佳条件。作为另一个限制，难以在也不照射非特别关心的相邻细节的情况下，选择性地隔离和增强目标上的特定细节(例如某些颜色、纹理、图案，等等)的外观。

所以，需要的是可以同时使用多个不同的光照条件的光照系统。还需要的是可以选择性地增强目标的隔离的细节的外观的光照系统。还需要的是可以使在正常光照条件下不可见的目标的特征可见的光照系统。

发明内容

本发明通过提供精确地增强被照射目标的特定细节的可见度和/或外观的光照系统，克服了与现有技术相关的问题。

光照系统包括：图像捕捉装置，能操作为捕捉目标的图像作为图像数据；以及图像处理器，被耦接以接收来自图像捕捉装置的图像数据。图像处理器能操作为至少部分地基于图像数据来生成照射图案。图像投影仪被耦接以接收来自图像处理器的照射图案并能操作为将照射图案投影到目标上。

在一个示例性实施例中，图像捕捉装置适于捕捉表示由可见光谱外(对于人来说)的电磁辐射形成的图像的图像数据。图像处理器将与由可见光谱外的电磁辐射形成的图像有关的图像数据和表示由可见光谱内的电磁辐射形成的另一图像的其他图像数据相关联。通过将可见图像数据和不可见图像数据相关联，可以生成投影图案，所述投影图案当被投影到目标上时使不可见特征可见。

在另一个示例性实施例中，图像捕捉装置是移动主机装置(例如，移动电话、平板电脑，等等)的照相机系统。可选择地，图像投影仪是适于与移动主机装置协作的可拆卸配件。在另一个示例性实施例中，图像捕捉装置、图像投影仪和图像处理器是移动主机装置的组成部分。

在一个实施例中，光学地对准图像捕捉装置和图像投影仪。例如，使用分束器光学地对准图像投影仪和图像捕捉装置。在该示例性实施例中，投影仪和成像器在光学路径中共享一个或更多个透镜。可替代地，投影光学装置和成像光学装置可以是分离的。

在一个示例性实施例中，光照系统包括能操作为在图像捕捉装置捕捉目标的图像的同时照射目标的目标照明系统。在一个实施例中，光照系统是独立自足(self-contained)的装置，并且照明源是该装置的组成部分。在另一个示例性实施例中，光照系统还包括辅助光照系统接口并且照明源是被耦接到辅助光照接口的辅助光照系统。照明源可以用可见光谱内或可见光谱外中的任一者或两者的光来照射目标。

可选择地，可以基于目标的多个单独的所捕捉的图像来生成照明图案。在那种情况下，图像数据至少表示目标的第一图像和目标的第二图像。举例来说，可以在第一图像的捕捉期间由照明源以第一强度照射目标。然后在第二图像的捕捉期间由照明源以第二强度(不同于第一强度)照射目标。可替代地，当以均匀的强度但是从各种不同的角度照射目标的同时，可以捕捉多个图像。使用多个被捕捉的图像，图像处理系统可以生成投影图案，所述投影图案是目标的高动态范围图像。

还描述了一种照射目标的方法。该方法包括如下步骤：将目标的第一图像转换为图像数据；处理图像数据以生成照明图案；以及将照明图案投射到目标上。在一种特别的方法中，目标的第一图像由可见光谱外的电磁辐射形成。在一种更特别的方法中，处理图像数据以生成照明图案的步骤包括将第一图像(不可见光谱)的图像数据转换为表示可见光谱内的图像的图像数据。