目前在深空探測、太陽活動觀測、火箭導彈航空航天器發(fā)射過程等高動態(tài)范圍場景觀測應用中,常常需求成像設備系統(tǒng)動態(tài)范圍達到120d B以上,傳統(tǒng)的CCD或者CMOS圖像傳感器成像動態(tài)范圍不足以滿足目前高動態(tài)范圍場景的科學觀測需求�，F(xiàn)存的很多成像系統(tǒng)動態(tài)范圍擴展技術手段也仍然不能滿足很多高亮度目標實時成像觀測的要求。本論文提出了一種采用數(shù)字微鏡器件（DMD）作為空間光學調制器對傳統(tǒng)成像設備到達像面的光能進行像素級別衰減,經(jīng)過衰減調節(jié)后場景中高亮目標與暗目標可同時被探測并在圖像中展示,從而可以提高傳統(tǒng)成像系統(tǒng)可探測的動態(tài)范圍。本論文在DMD控制套件的基礎上設計了適用于高動態(tài)范圍場景下的DMD驅動控制程序,利用犧牲時間換取動態(tài)范圍的方式,在滿足系統(tǒng)成像幀頻（10fps）的條件下提高DMD的調制能力,擴展傳統(tǒng)成像設備動態(tài)范圍達60d B以上。而為了對高達120d B動態(tài)范圍場景進行成像探測,專門研制了具有高動態(tài)范圍的s CMOS相機作為成像設備,通過在相機內部FPGA芯片嵌入相關四采樣算法和高動態(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態(tài)范圍圖像數(shù)據(jù),相機同時可配合DMD以1?s精... 

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

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

一種空域提高相機動態(tài)范圍方法

變空間上光分布的偏振、波長、相位、強度等[5],或者是非相干光到相干光的轉換等,空間光調制器被廣泛地應用于模式識別、機器人視覺、數(shù)字混合開關和光通信等領域并有希望在未來的光計算機中作為接口器件。采用空間光學調制器擴展成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的技術的優(yōu)點是在硬件設備搭建完成的情況下，可以根據(jù)實際情況靈活采用設計各類調光算法進行動態(tài)范圍擴展。既可以使用固定不變的調制模板也可以使用自適應變化的調制模板，固定不變的光強調制可以是時域上的多次調制[3]，其原理等同于時域多次曝光，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展技術。采用空間光學調制器的方式提高系統(tǒng)動態(tài)范圍原理簡單效果明顯，但是控制復雜，整體系統(tǒng)設計實現(xiàn)難度較大。目前，采用附加空間光學調制器的方式擴展成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的方法已有一些國內外專家進行探索研究。主要使用的空間光調制器有液晶顯示器（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]。

的相機為成品商業(yè)級相機或者工業(yè)級相機，相機本身較差，在與空間光調制器配合成像時并不能精確掌控的圖像數(shù)據(jù)不適合事后原始場景數(shù)據(jù)的恢復處理，導不大，對高于 120dB 場景成像依然比較困難。

【參考文獻】：
期刊論文
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[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)光學報. 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.  光子學報. 2014(05)
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[8]液晶顯示全局動態(tài)調光算法的高效實現(xiàn)方法研究[J]. 劉芬,張磊,韓東,呂國強.  液晶與顯示. 2014(01)
[9]一種適合攝像機非線性畸變校正的畸變模型[J]. 姚娜,林招榮,任超鋒,陽柯.  激光與光電子學進展. 2014(02)
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博士論文
[1]高灰度級圖像的生成及多曝光融合技術研究[D]. 余瑪俐.華中科技大學 2013
[2]高動態(tài)范圍成像技術的研究[D]. 陳浙泊.浙江大學 2009
[3]基于空間光調制器的大動態(tài)范圍圖像采集系統(tǒng)研究[D]. 徐進.浙江大學 2008
[4]CMOS圖像傳感器動態(tài)范圍擴展技術的研究[D]. 付賢松.天津大學 2006
[5]LCoS相位空間光調制器的特性及其應用研究[D]. 戴海濤.復旦大學 2005

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



本文編號：3491849