【摘要】：隨著科技的發(fā)展,人們在深空探測、軍事探測以及工業(yè)制造中強反射物體表面形貌檢測等高動態(tài)范圍成像領域的研究有著越來越熱切的需求。但是受限于電荷耦合元件(CCD)的勢阱深度,限制了CCD相機在上述領域中對強光目標成像的應用。因此,需要進一步發(fā)展成像技術,為實現(xiàn)CCD相機更廣泛的應用提供方法。光信息調制技術是新興的計算成像技術的重要組成部分,通過利用空間光信息調制器,成像系統(tǒng)可以實現(xiàn)對入射光信號強度的調制,從而增強相機的動態(tài)范圍。數(shù)字微鏡器件(DMD)是目前技術最先進和應用最廣泛的反射式空間光信息調制器,由數(shù)百萬個可獨立編程控制的微反射鏡組成,每個微鏡單元都可以通過二進制脈寬調制技術進行高速的狀態(tài)切換。本文利用DMD搭建了一套可以對入射光信息進行精確調制的成像系統(tǒng)并提出了一種基于絕對相位的鏡元--像元坐標精確映射算法。最終實驗證明了坐標映射算法的精確性和適用性以及該調光系統(tǒng)光強調制的能力。本論文的主要工作體現(xiàn)在以下三個方面:(1)搭建了一套基于數(shù)字微鏡器件的可對入射光進行光強調制的成像系統(tǒng),并根據(jù)實驗需要對系統(tǒng)光路進行了改進,改善了成像質量。(2)提出了一種基于絕對相位的鏡元--像元坐標精確映射算法,并與傳統(tǒng)基于像元匹配和校準的多項式畸變擬合算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡擬合算法進行了實驗對比。實驗證明所提出的基于絕對相位的鏡元--像元坐標精確映射算法的映射誤差在(-0.6,0.6)像素之間,精度高于多項式畸變擬合算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法。(3)對該調光系統(tǒng)的響應曲線進行了標定,并對量塊的高亮表面進行了光強調制和高動態(tài)成像。
【圖文】：

（a）航發(fā)葉片 （b）金屬拋光零件 （c）電路板焊點圖 1.1 工業(yè)制造中的反光表面Fig 1.1 Reflective surface in industrial manufacturing計算成像技術是數(shù)字信號處理、計算機技術、數(shù)字傳感器、現(xiàn)代光學、探測器和智能照明等技術領域交叉融合一種新興技術，突破了傳統(tǒng)圖像探測系統(tǒng)小孔成像模型的局限性，創(chuàng)造性地將計算引入成像過程中各個環(huán)節(jié)[10-14]。計算成像技術通過主動改變或控制光電信息獲取系統(tǒng)的相關器件，使得對視覺信息的處理前移至成像過程，利用計算機的數(shù)據(jù)處理能力來主動獲取內容更加豐富、更逼真、更有效的數(shù)據(jù)，改變當前被動式目標信息獲取技術景深小、分辨率低、視場小、動態(tài)范圍小等不足。作為計算成像技術的一個分支，相機光路的光信號調制技術利用由空間光信息調制器（SpaceLightModulator，簡稱 SLM）組成的成像光路，根據(jù)實際成像需要通過編碼控制 SLM 對成像系統(tǒng)的入射光信號的強度、相位、偏振、波長甚至相干性進行調制，達到對成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍、焦距、景深、光譜以及視場范圍等參數(shù)的控制。與傳統(tǒng)的成像技術相比，基于 SLM 的成像前光信號調制技術具有更寬的可探測動態(tài)范圍、更加靈活的視場范圍控制、更高的測量效率和測量精度等

通過控制液晶的衰減速率，，自適應地控制每個像素的場景亮度，實現(xiàn)了系統(tǒng)對高動態(tài)場景的調制和采集，如圖1.2 所示[17]。美國馬里蘭大學的 Reddy 提出了一種可編程的像素壓縮相機，如圖 1.3
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH74

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本文編號：2670843