目前在深空探測(cè)、太陽活動(dòng)觀測(cè)、火箭導(dǎo)彈航空航天器發(fā)射過程等高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景觀測(cè)應(yīng)用中,常常需求成像設(shè)備系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到120d B以上,傳統(tǒng)的CCD或者CMOS圖像傳感器成像動(dòng)態(tài)范圍不足以滿足目前高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景的科學(xué)觀測(cè)需求�，F(xiàn)存的很多成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)手段也仍然不能滿足很多高亮度目標(biāo)實(shí)時(shí)成像觀測(cè)的要求。本論文提出了一種采用數(shù)字微鏡器件（DMD）作為空間光學(xué)調(diào)制器對(duì)傳統(tǒng)成像設(shè)備到達(dá)像面的光能進(jìn)行像素級(jí)別衰減,經(jīng)過衰減調(diào)節(jié)后場(chǎng)景中高亮目標(biāo)與暗目標(biāo)可同時(shí)被探測(cè)并在圖像中展示,從而可以提高傳統(tǒng)成像系統(tǒng)可探測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。本論文在DMD控制套件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了適用于高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景下的DMD驅(qū)動(dòng)控制程序,利用犧牲時(shí)間換取動(dòng)態(tài)范圍的方式,在滿足系統(tǒng)成像幀頻（10fps）的條件下提高DMD的調(diào)制能力,擴(kuò)展傳統(tǒng)成像設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍達(dá)60d B以上。而為了對(duì)高達(dá)120d B動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景進(jìn)行成像探測(cè),專門研制了具有高動(dòng)態(tài)范圍的s CMOS相機(jī)作為成像設(shè)備,通過在相機(jī)內(nèi)部FPGA芯片嵌入相關(guān)四采樣算法和高動(dòng)態(tài)范圍數(shù)據(jù)合成等算法,在全局曝光模式下輸出高分辨率高清晰高動(dòng)態(tài)范圍圖像數(shù)據(jù),相機(jī)同時(shí)可配合DMD以1?s精... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

一種空域提高相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍方法

變空間上光分布的偏振、波長、相位、強(qiáng)度等[5],或者是非相干光到相干光的轉(zhuǎn)換等,空間光調(diào)制器被廣泛地應(yīng)用于模式識(shí)別、機(jī)器人視覺、數(shù)字混合開關(guān)和光通信等領(lǐng)域并有希望在未來的光計(jì)算機(jī)中作為接口器件。采用空間光學(xué)調(diào)制器擴(kuò)展成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在硬件設(shè)備搭建完成的情況下，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活采用設(shè)計(jì)各類調(diào)光算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展。既可以使用固定不變的調(diào)制模板也可以使用自適應(yīng)變化的調(diào)制模板，固定不變的光強(qiáng)調(diào)制可以是時(shí)域上的多次調(diào)制[3]，其原理等同于時(shí)域多次曝光，也可以是空間上的多次曝光，類似于 Nayar 提出的不同敏感度像素的擴(kuò)展技術(shù)。采用空間光學(xué)調(diào)制器的方式提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍原理簡(jiǎn)單效果明顯，但是控制復(fù)雜，整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度較大。目前，采用附加空間光學(xué)調(diào)制器的方式擴(kuò)展成像系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的方法已有一些國內(nèi)外專家進(jìn)行探索研究。主要使用的空間光調(diào)制器有液晶顯示器（LCD，Liquid Crystal Display），硅基液晶（LCoS,Liquid Crystal on Silicon），數(shù)字微鏡器件（DMD,Digital Micromirror Device）三種[16]。

的相機(jī)為成品商業(yè)級(jí)相機(jī)或者工業(yè)級(jí)相機(jī)，相機(jī)本身較差，在與空間光調(diào)制器配合成像時(shí)并不能精確掌控的圖像數(shù)據(jù)不適合事后原始場(chǎng)景數(shù)據(jù)的恢復(fù)處理，導(dǎo)不大，對(duì)高于 120dB 場(chǎng)景成像依然比較困難。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)字微鏡器件在高動(dòng)態(tài)輻射場(chǎng)景成像探測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 王延杰,陳懷章,劉艷瀅,孫宏海,楊振永,何舒文.  光學(xué)精密工程. 2014(09)
[2]基于數(shù)字微鏡器件的高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景像素級(jí)調(diào)光技術(shù)研究[J]. 何舒文,劉艷瀅,孫宏海,丁南南,張雷.  光電子.激光. 2014(06)
[3]高密度LED顯示屏莫爾條紋抑制研究[J]. 田志輝,陳宇,苗靜.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]一種數(shù)字微鏡陣列分區(qū)控制和超分辨重建的壓縮感知成像法[J]. 劉海英,李云松,吳成柯.  光子學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]數(shù)字微鏡器件在光電設(shè)備中的應(yīng)用[J]. 徐正平.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(05)
[6]基于有理函數(shù)式鏡頭畸變模型的攝像機(jī)標(biāo)定[J]. 黃軍輝,王昭,薛琦,高建民.  中國激光. 2014(05)
[7]基于雙邊濾波的HDR圖像色調(diào)映射算法[J]. 李紅平,陳祥望,徐丹.  云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(03)
[8]液晶顯示全局動(dòng)態(tài)調(diào)光算法的高效實(shí)現(xiàn)方法研究[J]. 劉芬,張磊,韓東,呂國強(qiáng).  液晶與顯示. 2014(01)
[9]一種適合攝像機(jī)非線性畸變校正的畸變模型[J]. 姚娜,林招榮,任超鋒,陽柯.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(02)
[10]DMD結(jié)合圖像傳感器的高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景成像探測(cè)[J]. 陳懷章,王延杰,孫宏海,陳春寧,樊博.  紅外與激光工程. 2013(12)

博士論文
[1]高灰度級(jí)圖像的生成及多曝光融合技術(shù)研究[D]. 余瑪俐.華中科技大學(xué) 2013
[2]高動(dòng)態(tài)范圍成像技術(shù)的研究[D]. 陳浙泊.浙江大學(xué) 2009
[3]基于空間光調(diào)制器的大動(dòng)態(tài)范圍圖像采集系統(tǒng)研究[D]. 徐進(jìn).浙江大學(xué) 2008
[4]CMOS圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)的研究[D]. 付賢松.天津大學(xué) 2006
[5]LCoS相位空間光調(diào)制器的特性及其應(yīng)用研究[D]. 戴海濤.復(fù)旦大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于雙邊濾波的HDR圖像色調(diào)映射算法[D]. 李紅平.云南大學(xué) 2014
[2]一種數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)波形的優(yōu)化研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 沈倩文.華東師范大學(xué) 2014
[3]基于FPGA的數(shù)字微鏡引擎系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 顧曉麗.華東師范大學(xué) 2014
[4]高動(dòng)態(tài)范圍圖像壓縮方法研究及其讀取器的實(shí)現(xiàn)[D]. 曹淵鈞.湖南大學(xué) 2013
[5]實(shí)現(xiàn)像素級(jí)光強(qiáng)調(diào)制的微鏡陣列控制方法研究[D]. 陳懷章.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2013
[6]雙邊濾波算法的快速實(shí)現(xiàn)及其在圖像處理的應(yīng)用[D]. 李俊峰.南方醫(yī)科大學(xué) 2013
[7]一種數(shù)字微鏡器件的封裝設(shè)計(jì)[D]. 李中楠.華東師范大學(xué) 2013
[8]基于高動(dòng)態(tài)范圍圖像技術(shù)的光環(huán)境參數(shù)提取方法研究[D]. 陳燕男.天津大學(xué) 2012
[9]圖像插值技術(shù)在圖像處理中的應(yīng)用[D]. 行薇.長春理工大學(xué) 2012
[10]基于DMD的高分辨率可調(diào)光衰減器的研究[D]. 程麗媛.哈爾濱工程大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3491849