泰邦天地EIDOF技术新一代信息光学镜头

EIDOF技术原理

EIDOF是光圈景深联合延拓(ExtensionofIrisandDepthofField)的缩写。

EIDOF技术是一种信息光学成像技术，以光学和信息技术相结合，利用多重波前编码光学成像技术实现光圈景深联合延拓成像的技术或效果。该技术改变了传统光学设计思路，通过特殊设计的镜头对光信息进行编码，再用计算机信息处理技术进行解码。该技术的特性之一就是使得光学系统的光圈和景深都得到扩展，从而在增大光圈、提高光通量的前提下使景深得到扩展，解决了大光圈和大景深同时实现的矛盾。实现了现有安防摄像机中无法实现的低照度成像、短曝光高速成像而同时增加或者保持景深的功能。

EIDOF中的多重波前编码成像技术原理与传统光学成像技术原理在成像过程中存在本质不同，其成像特性与传统光学系统成像特性也存在诸多差异。多重波前编码成像技术将光学技术和数字图像处理技术相结合，通过相位掩膜的方式对成像光线进行编码，即使得光学系统的光学传递函数和点扩散函数对离焦像差不敏感，同时避免部分空间频率的丢失。该技术在成像时在像面得到编码模糊图像，利用信息处理技术再对所得的编码模糊图像进行解码，得到最终的清晰图像，从而达到在保证系统的光通量和成像分辨率的情况下，实现增大景深的目的，同时还可抑制球差、色差、象散、匹兹凡面弯曲以及由安装误差和温度变化引起的离焦带来的像差。多重波前编码系统具有传统光学系统无法获得的优越成像性能，具有非常广泛的应用前景。

EIDOF技术产品样机的优势

·大景深的同时实现大光圈，在同样16mm焦距下，可以在超过传统镜头F/#=4的景深范围时，具有F/#=1.0的光圈，通光量之比为16﹕1，明显优于目前使用的传统镜头;

·低照度特性，由于其大光圈特点，可以在现有摄像机镜头已经无法辨识的情况下实现整幅视频清晰的图像，实现了“别人看不见我能看见”的优势;

·短曝光高速成像特性，由于其大光圈特点，可以在对低照度下的高速运动物体实现小拖尾成像，降低关注的运动物体的模糊度，实现了“别人看不清我能看清”的优势;

·低补光特性，降低低照度情况下的补光，降低补光设备的采购和维护成本，减少能源的消耗;

·大景深特性，比传统镜头F/#=4时的景深还要优越，实现了“别人看不清我能看清”的优势;

·无畸变特性，EIDOF技术的成像由于采用专利技术的消除畸变成像，使得成像没有任何几何畸变。EIDOF技术由于利用了多重波前编码技术进行成像，除具有光圈景深联合延拓的特性外，还具有在同样光圈下能够以较小的质量和较小的体积实现镜头等特点。

大光圈、大景深：看得见、看得清

此次对北京泰邦天地科技有限公司的EIDOF产品样机镜头的测试在于了解：

·测试该光学成像系统对于低照度和强照度条件下的成像能力;

·测试该产品样机对比于传统光学系统，在景深和光圈两方面的不同点。

低照度测试：低照度情况下，为实现景深相同，且均为实际应用景深，参照系统必须选择F/#=4.0(f=16mm，曝光时间为40ms)，路灯光照下，无补光，参照系统几乎无法成有意义的像的情况下(如图1-1);EIDOF样机系统(F/#=1.0，f=16mm，曝光时间为40ms)可以清晰成像，低照度下的清晰成像能力明显好于参照摄像机(如图1-2)。

图1 参照系统与效果 EIDOF样机系统低照度对比效果

短曝光测试：短曝光时间的拖尾测试，选择在傍晚照度降低的时候进行测试，为实现景深相同，且均为实际应用景深，参照系统必须选择F/#=4.0，晚6点30分左右，无补光，车速约70Km/h。参照系统的拖尾现象严重，几乎无法看清楚车辆轮廓(如图2-1)，EIDOF样机系统几乎无拖尾，可以清楚看到车辆，甚至是车牌(如图2-2)。

图2 参照系统与EIDOF样机系统短曝光效果

景深测试：在景深测试时，我们对在北京某校园体育场防护网及周边进行拍照，考察前景和后景图像的细节差别(图3)对比后可明显看出，在三个局部放大的图片中，EIDOF样机系统的清晰程度均高于前两者。

图3 景深细节对比测试效果。

强照度实用性测试：对于大光圈成像系统，在监控中是否面临在正午前后的高照度环境下是否具备适用性的问题。本试验通过对高照度亮环境进行拍照，观察大光圈镜头的成像清晰程度，曝光时间和增益是否达到极限值来反映适用性问题。在北京理工大学校园内，环境照度为78400Lux，画面平均亮度为129的情况下，EIDOF样机系统的曝光时间为336μs(相机曝光时间的极限值为12μs，见图4)。由此可见，EIDOF样机系统在高亮环境下完全具有实用性。

图4 EIDOF样机系统在强照度下的实用性测试效果