【摘要】：隨著科技的發(fā)展,人們?cè)谏羁仗綔y(cè)、軍事探測(cè)以及工業(yè)制造中強(qiáng)反射物體表面形貌檢測(cè)等高動(dòng)態(tài)范圍成像領(lǐng)域的研究有著越來(lái)越熱切的需求。但是受限于電荷耦合元件(CCD)的勢(shì)阱深度,限制了CCD相機(jī)在上述領(lǐng)域中對(duì)強(qiáng)光目標(biāo)成像的應(yīng)用。因此,需要進(jìn)一步發(fā)展成像技術(shù),為實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)更廣泛的應(yīng)用提供方法。光信息調(diào)制技術(shù)是新興的計(jì)算成像技術(shù)的重要組成部分,通過(guò)利用空間光信息調(diào)制器,成像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)制,從而增強(qiáng)相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。數(shù)字微鏡器件(DMD)是目前技術(shù)最先進(jìn)和應(yīng)用最廣泛的反射式空間光信息調(diào)制器,由數(shù)百萬(wàn)個(gè)可獨(dú)立編程控制的微反射鏡組成,每個(gè)微鏡單元都可以通過(guò)二進(jìn)制脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行高速的狀態(tài)切換。本文利用DMD搭建了一套可以對(duì)入射光信息進(jìn)行精確調(diào)制的成像系統(tǒng)并提出了一種基于絕對(duì)相位的鏡元--像元坐標(biāo)精確映射算法。最終實(shí)驗(yàn)證明了坐標(biāo)映射算法的精確性和適用性以及該調(diào)光系統(tǒng)光強(qiáng)調(diào)制的能力。本論文的主要工作體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:(1)搭建了一套基于數(shù)字微鏡器件的可對(duì)入射光進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制的成像系統(tǒng),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)系統(tǒng)光路進(jìn)行了改進(jìn),改善了成像質(zhì)量。(2)提出了一種基于絕對(duì)相位的鏡元--像元坐標(biāo)精確映射算法,并與傳統(tǒng)基于像元匹配和校準(zhǔn)的多項(xiàng)式畸變擬合算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比。實(shí)驗(yàn)證明所提出的基于絕對(duì)相位的鏡元--像元坐標(biāo)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(xiàng)式畸變擬合算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。(3)對(duì)該調(diào)光系統(tǒng)的響應(yīng)曲線進(jìn)行了標(biāo)定,并對(duì)量塊的高亮表面進(jìn)行了光強(qiáng)調(diào)制和高動(dòng)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(diǎn)圖 1.1 工業(yè)制造中的反光表面Fig 1.1 Reflective surface in industrial manufacturing計(jì)算成像技術(shù)是數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字傳感器、現(xiàn)代光學(xué)、探測(cè)器和智能照明等技術(shù)領(lǐng)域交叉融合一種新興技術(shù)，突破了傳統(tǒng)圖像探測(cè)系統(tǒng)小孔成像模型的局限性，創(chuàng)造性地將計(jì)算引入成像過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)[10-14]。計(jì)算成像技術(shù)通過(guò)主動(dòng)改變或控制光電信息獲取系統(tǒng)的相關(guān)器件，使得對(duì)視覺(jué)信息的處理前移至成像過(guò)程，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力來(lái)主動(dòng)獲取內(nèi)容更加豐富、更逼真、更有效的數(shù)據(jù)，改變當(dāng)前被動(dòng)式目標(biāo)信息獲取技術(shù)景深小、分辨率低、視場(chǎng)小、動(dòng)態(tài)范圍小等不足。作為計(jì)算成像技術(shù)的一個(gè)分支，相機(jī)光路的光信號(hào)調(diào)制技術(shù)利用由空間光信息調(diào)制器（SpaceLightModulator，簡(jiǎn)稱 SLM）組成的成像光路，根據(jù)實(shí)際成像需要通過(guò)編碼控制 SLM 對(duì)成像系統(tǒng)的入射光信號(hào)的強(qiáng)度、相位、偏振、波長(zhǎng)甚至相干性進(jìn)行調(diào)制，達(dá)到對(duì)成像系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍、焦距、景深、光譜以及視場(chǎng)范圍等參數(shù)的控制。與傳統(tǒng)的成像技術(shù)相比，基于 SLM 的成像前光信號(hào)調(diào)制技術(shù)具有更寬的可探測(cè)動(dòng)態(tài)范圍、更加靈活的視場(chǎng)范圍控制、更高的測(cè)量效率和測(cè)量精度等

通過(guò)控制液晶的衰減速率，，自適應(yīng)地控制每個(gè)像素的場(chǎng)景亮度，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的調(diào)制和采集，如圖1.2 所示[17]。美國(guó)馬里蘭大學(xué)的 Reddy 提出了一種可編程的像素壓縮相機(jī)，如圖 1.3
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH74

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本文編號(hào)：2670843