扩展数字成像动态范围的方法研究

摘要

在军事侦察、天文观测、高性能摄影等许多重要的应用领域，固体成像器件(CCD/CMOS图像传感器)的动态范围起着至关重要的作用，动态范围越大，可探测的照度范围越宽，产生的图像细节越丰富。而普通型CCD和CMOS图像传感器往往满足不了高动态范围成像的要求，因此研究一种实时性好、调节范围大、成本低、实现方便的扩展数字成像动态范围的技术具有重要的意义。 本论文在分析现有的扩展数字成像动态范围技术的基础上，应用LCoS投影显示技术，将空间光调制器LCoS应用到扩展数字成像动态范围中，提出了基子LCoS的扩展数字成像动态范围的系统方案，对其硬件系统各组成部分进行了介绍，对系统原理进行了详尽说明。 本论文利用空间变化像素曝光技术进行了图像的合成和重建，对图像合成的方法和图像重建的算法进行了详细说明，采用平均值处理和立方卷积插值的重建算法，利用数码相机拍摄的不同快门速度的照片以及LCoS系统进行了图像处理实验，给出了实验结果。 论文的最后重点介绍了自适应反馈控制的方法，对其原理进行了说明，提出了反馈控制的算法，进行了LCoS与CMOS之间的像素对应、图像平滑等处理，给出了实验结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景和意义

§1.2课题完成工作

§1.3论文主要内容

第二章扩展数字成像动态范围技术概述

§2.1动态范围的概念

§2.2数字图像传感器的探测性能

§2.3扩展数字成像动态范围的方法

2.3.1 CMOS对数像素结构

2.3.2超级CCD技术

2.3.3两次或多次曝光后进行图像合成

2.3.4多个成像探测器

2.3.5加可控制衰减器

2.3.6采用DMD的反馈控制

§2.4本章小结

第三章基于LCoS的扩展数字成像动态范围的系统设计

§3.1 LCoS投影显示技术

3.1.1 LCoS简要介绍

3.1.2 LCoS投影显示原理

§3.2基于LCoS的扩展动态范围系统的原理方案

3.2.1硬件系统各部分介绍

3.2.2系统原理

3.2.3系统的应用

§3.3本章小结

第四章扩展数字成像动态范围的合成实现

§4.1空间变化像素曝光方法

4.1.1空间变化像素曝光方法介绍

4.1.2 SVE图像模拟生成方法

4.1.3 BMP文件格式

4.1.4重建高动态范围图像算法

§4.2实验结果

4.2.1数码相机照片模拟的结果

4.2.2采用LCoS系统扩展成像动态范围的结果

§4.3本章小结

第五章扩展数字成像动态范围的反馈实现

§5.1实现方法

5.1.1自适应反馈控制

5.1.2反馈控制算法

5.1.3像素对应

5.1.4图像平滑

§5.2实验结果

5.2.1反馈控制算法

5.2.2反馈调整后的实验结果

§5.3本章小结

第六章总结和展望

§6.1总结

§6.2展望

参考文献

附录A攻读硕士期间已发表的学术论文

致谢