单色ccd／cmos系统合成彩色动态图象的方法
专利名称：单色ccd／cmos系统合成彩色动态图象的方法
技术领域：
本发明涉及了一种获得高清晰、高速度的动态彩色图象的方法，特别指一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法。
背景技术：
传统上，为了获得分辨率更高、色彩更丰富的图象，高档摄像系统普遍采用3-CCD系统，3个CCD分别感应R红光、G绿光、B蓝光，同时捕捉到三帧图象，然后将三帧图象合成一帧彩色图象。这种方案能够取得很好的效果，但系统复杂，价格昂贵。
发明内容
本发明提供了一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，以获得类似3-CCD系统一样的图象质量与显示速度，并使系统简化，价格降低。
本发明是由以下技术方案实现的单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
具体步骤如下步骤一，红灯亮、拍照，得到一帧图象，红灯熄灭，转到步骤二；步骤二，绿灯亮、拍照，得到一帧图象，绿灯熄灭，转到步骤三；步骤三，篮灯亮、拍照，得到一帧图象，篮灯熄灭，返回步骤一；同时，通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
这样，本发明只用一个单色摄像系统(CCD/CMOS)，在R红光、G绿光、B蓝光三基色照明系统下，实时动态地将三帧单色图合成彩色图象，速度完全与CCD/CMOS自身的速度相同，获得类似3-CCD系统一样的图象质量与显示速度。
图1是本发明的图象合成方法示意图；图2是普通流程图；图3是本发明流程；图4是计算机控制下的快速图象合成方法示意图；图5是本发明应用于数码生物显微镜的实例示意图；图6是本发明应用于数码生物显微镜的光路原理示意图；图7是本发明的光源控制电路实施示意图；图8是本发明的CCD/CMOS数码摄像系统及光源系统连接关系示意图。
具体实施例方式
普通的合成方法如图2所示，是不断重复步骤一至三，R、G、B一个循环，获取三帧单色图象，合成一张；然后再等待R、G、B一个循环，合成第二张。两次合成的时间是一个RGB循环的时间。假定CCD最高速为30帧/秒，每帧间隔为0.33秒。以这种方法合成，合成的最高速度为30/3＝10帧/秒，合成后图象的帧间隔为0.33×3＝0.99秒。
本发明采用新的方法如图1和3-7所示，合成速度完全取决与CCD的速度，若CCD的速度可达到30帧/秒，则合成图象的速度也为30帧/秒。首先R、G、B照明依次点亮，获取三帧单色图象，合成第1帧彩色图象；之后不用再等RGB一个循环，当R照明点亮时，获取R帧图象，并与前一次获得的G帧图象和B帧图象合成，合成第2帧图象；随后G照明点亮，获取G帧图象，与最近一次B帧和R帧图象合并，合成第2帧图象。即每次都是最近一次的三个单色帧图象合成，不必等到RGB三帧凑齐后才开始合成。假定CCD最高速为30帧/秒，每帧间隔为0.33秒。以本发明的方法合成，合成图象每帧间隔为0.33秒(与CCD自身工作速度相同)，合成速度30帧/秒。
为了能够捕捉到正确的图象，一定要保证摄像系统与光源控制系统工作协调。摄像系统捕捉图象时，要保证应该点亮的光源点亮，其他光源关闭，否则可能出现捕捉图象时光源未打开，或需要捕捉R光源下的图象，点亮的却是G。CCD/CMOS也需要一定的曝光时间，光源点亮的时间应足够长，保证CCD/CMOS有充足的曝光。光源从打开到稳定工作也需要一定时间，要等到光源稳定工作后才可以开始捕捉图象。基于以上考虑，本发明设计了以下方案如图4所示，以计算机为主控系统，计算机发送命令控制CCD/CMOS工作，当CCD/CMOS捕捉完一帧图象后，向计算机发出消息，计算机切换光源，接收图象数据，利用接收数据的时间等待光源工作稳定。数据接收完成的同时，光源也稳定工作，计算机可命令CCD/CMOS准备捕捉下帧图象，并开始处理数据合并、显示，CCD/CMOS利用这段时间曝光。计算机处理完成，CCD/CMOS已经将新的图象数据准备好，又会向计算机发送消息，重复上述过程。
上述控制流程是以计算机为主控，光源的亮灭、CCD/CMOS捕捉等动作全由计算机控制。用程序控制这些动作协调进行，可以有效避免出现不匹配的情况。同时为了提高速度，一些互不影响的步骤采取了并行的方法。例如，利用计算机合并图象的时间让CCD/CMOS捕捉下帧图象；利用计算机接收CCD/CMOS数据的时间来等待光源工作稳定。这些措施对整个系统性能的提升起到了非常重要的作用。
本发明的技术应用于数码生物显微镜的实例，见如图5所示系统框图。
数码生物显微镜采用单色130万象素CCD摄像系统，光源部分采用3个1W的LED，R、G、B各一粒。
配合图7所示，光源控制电路采用单片机控制(P89c51)，通过RS232串行通讯协议与计算机通讯。计算机可发出指令控制三个LED的亮灭，并可以分别控制RGB LED的亮度，通过改变RGB三个LED亮度的比例，可以产生任何色温的光源。
权利要求
1.单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，其特征在于先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
2.如权利要求1所述的单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，其特征在于步骤一，红灯亮、拍照，得到一帧图象，红灯熄灭，转到步骤二；步骤二，绿灯亮、拍照，得到一帧图象，绿灯熄灭，转到步骤三；步骤三，篮灯亮、拍照，得到一帧图象，篮灯熄灭，返回步骤一；同时，通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
全文摘要
本发明公开一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。本发明获得类似3－CCD系统一样的图象质量与显示速度，并使系统简化，价格降低。
文档编号H04N9/04GK1747555SQ200410051458
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者杨泽声 申请人:麦克奥迪实业集团有限公司
技术领域：
本发明涉及了一种获得高清晰、高速度的动态彩色图象的方法，特别指一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法。
背景技术：
传统上，为了获得分辨率更高、色彩更丰富的图象，高档摄像系统普遍采用3-CCD系统，3个CCD分别感应R红光、G绿光、B蓝光，同时捕捉到三帧图象，然后将三帧图象合成一帧彩色图象。这种方案能够取得很好的效果，但系统复杂，价格昂贵。
发明内容
本发明提供了一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，以获得类似3-CCD系统一样的图象质量与显示速度，并使系统简化，价格降低。
本发明是由以下技术方案实现的单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
具体步骤如下步骤一，红灯亮、拍照，得到一帧图象，红灯熄灭，转到步骤二；步骤二，绿灯亮、拍照，得到一帧图象，绿灯熄灭，转到步骤三；步骤三，篮灯亮、拍照，得到一帧图象，篮灯熄灭，返回步骤一；同时，通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
这样，本发明只用一个单色摄像系统(CCD/CMOS)，在R红光、G绿光、B蓝光三基色照明系统下，实时动态地将三帧单色图合成彩色图象，速度完全与CCD/CMOS自身的速度相同，获得类似3-CCD系统一样的图象质量与显示速度。
图1是本发明的图象合成方法示意图；图2是普通流程图；图3是本发明流程；图4是计算机控制下的快速图象合成方法示意图；图5是本发明应用于数码生物显微镜的实例示意图；图6是本发明应用于数码生物显微镜的光路原理示意图；图7是本发明的光源控制电路实施示意图；图8是本发明的CCD/CMOS数码摄像系统及光源系统连接关系示意图。
具体实施例方式
普通的合成方法如图2所示，是不断重复步骤一至三，R、G、B一个循环，获取三帧单色图象，合成一张；然后再等待R、G、B一个循环，合成第二张。两次合成的时间是一个RGB循环的时间。假定CCD最高速为30帧/秒，每帧间隔为0.33秒。以这种方法合成，合成的最高速度为30/3＝10帧/秒，合成后图象的帧间隔为0.33×3＝0.99秒。
本发明采用新的方法如图1和3-7所示，合成速度完全取决与CCD的速度，若CCD的速度可达到30帧/秒，则合成图象的速度也为30帧/秒。首先R、G、B照明依次点亮，获取三帧单色图象，合成第1帧彩色图象；之后不用再等RGB一个循环，当R照明点亮时，获取R帧图象，并与前一次获得的G帧图象和B帧图象合成，合成第2帧图象；随后G照明点亮，获取G帧图象，与最近一次B帧和R帧图象合并，合成第2帧图象。即每次都是最近一次的三个单色帧图象合成，不必等到RGB三帧凑齐后才开始合成。假定CCD最高速为30帧/秒，每帧间隔为0.33秒。以本发明的方法合成，合成图象每帧间隔为0.33秒(与CCD自身工作速度相同)，合成速度30帧/秒。
为了能够捕捉到正确的图象，一定要保证摄像系统与光源控制系统工作协调。摄像系统捕捉图象时，要保证应该点亮的光源点亮，其他光源关闭，否则可能出现捕捉图象时光源未打开，或需要捕捉R光源下的图象，点亮的却是G。CCD/CMOS也需要一定的曝光时间，光源点亮的时间应足够长，保证CCD/CMOS有充足的曝光。光源从打开到稳定工作也需要一定时间，要等到光源稳定工作后才可以开始捕捉图象。基于以上考虑，本发明设计了以下方案如图4所示，以计算机为主控系统，计算机发送命令控制CCD/CMOS工作，当CCD/CMOS捕捉完一帧图象后，向计算机发出消息，计算机切换光源，接收图象数据，利用接收数据的时间等待光源工作稳定。数据接收完成的同时，光源也稳定工作，计算机可命令CCD/CMOS准备捕捉下帧图象，并开始处理数据合并、显示，CCD/CMOS利用这段时间曝光。计算机处理完成，CCD/CMOS已经将新的图象数据准备好，又会向计算机发送消息，重复上述过程。
上述控制流程是以计算机为主控，光源的亮灭、CCD/CMOS捕捉等动作全由计算机控制。用程序控制这些动作协调进行，可以有效避免出现不匹配的情况。同时为了提高速度，一些互不影响的步骤采取了并行的方法。例如，利用计算机合并图象的时间让CCD/CMOS捕捉下帧图象；利用计算机接收CCD/CMOS数据的时间来等待光源工作稳定。这些措施对整个系统性能的提升起到了非常重要的作用。
本发明的技术应用于数码生物显微镜的实例，见如图5所示系统框图。
数码生物显微镜采用单色130万象素CCD摄像系统，光源部分采用3个1W的LED，R、G、B各一粒。
配合图7所示，光源控制电路采用单片机控制(P89c51)，通过RS232串行通讯协议与计算机通讯。计算机可发出指令控制三个LED的亮灭，并可以分别控制RGB LED的亮度，通过改变RGB三个LED亮度的比例，可以产生任何色温的光源。
权利要求
1.单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，其特征在于先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
2.如权利要求1所述的单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，其特征在于步骤一，红灯亮、拍照，得到一帧图象，红灯熄灭，转到步骤二；步骤二，绿灯亮、拍照，得到一帧图象，绿灯熄灭，转到步骤三；步骤三，篮灯亮、拍照，得到一帧图象，篮灯熄灭，返回步骤一；同时，通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。
全文摘要
本发明公开一种单色CCD/CMOS系统合成彩色动态图象的方法，先让三个光源依次点亮，任一时间仅有一个光源打开，在光源点亮时进行图象捕捉，三个光源依次点亮一次，得到三帧图象，分别为R红光、G绿光、B蓝光光源照明下的图象；再通过合成算法，将三帧图象合成一帧彩色图象，即得到彩色动态图象。本发明获得类似3－CCD系统一样的图象质量与显示速度，并使系统简化，价格降低。
文档编号H04N9/04GK1747555SQ200410051458
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者杨泽声 申请人:麦克奥迪实业集团有限公司
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