一种智能手机快速检测与拍摄闪电场景的方法研究

发布时间：2017-09-18 04:17

  本文关键词：一种智能手机快速检测与拍摄闪电场景的方法研究

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【摘要】：智能手机因其小巧、携带方便与拍照功能日益强大在日常生活中使用相当普遍。通观国内外智能拍照手机,各大商家多在摄像头分辨率、屏幕分辨率以及对焦、连拍、色彩等功能上做相应提升和改进,其拍照性能基本可以满足室外风光、人像、微距或室内光照不充足拍摄情况下的要求,但智能手机仍无法拍出较为满意的夜景如闪电等特殊场景的拍摄。某公司为了增加手机卖点,提出解决智能手机检测与拍摄闪电的需求。针对此需求本课题在基于智能手机CMOS成像技术上,通过搭建一套实验平台模拟智能手机的闪电拍摄。由于智能手机及其镜头已经高度集成化,在现有实验条件下难以控制。因此,在实验室我们选择CMOS工业相机与电动镜头作为实验平台,并且利用闪光灯模拟闪电。其中,工业相机完成自动检测与曝光的功能,电动镜头完成自动对焦的功能。该实验平台对检测与拍摄方法进行了很好的验证,能够达到闪电快速检测并拍摄的目的。具体研究工作如下：首先,闪电快速检测是基于相机的图像视频流,相邻两帧图像进行灰度化处理并做差分运算取绝对值,去除背景后的闪电信号与闪电事件阈值进行比较,如果高于设定的阈值,则达到闪电检测的目的；其次,自动对焦由三可变电动镜头实现,由于实际闪电拍摄场景可视为无穷远,在固定光圈与焦距的前期下,为了提高对焦速度,将镜头首先对焦到无穷远处,然后进行微调。其中镜头微调通过自动对焦算法控制,自动对焦算法主要包括图像清晰度评价与极点搜索算法。本文简要介绍了几种图像清晰度评价函数并比较了其性能,选择一种性能良好的评价方法结合极点搜索算法达到快速自动对焦的目的；最后,自动曝光主要控制相机的曝光时间,由于在夜间场景进行拍摄,本课题中相机的增益控制在较小值防止噪声太大。自动曝光控制算法首先根据图像判断外界光照条件,从而确定自动曝光目标图像要达到的目标亮度值。针对闪电稍纵即逝的特性,选择基于查表法的自动曝光算法,将与曝光有关的参数事先计算好存储于一张表中,在曝光计算过程中直接根据前一帧图像的亮度值查表得到对应曝光值并计算出下一帧有闪电图像的曝光值,最终得到闪电场景曝光时间实现快速自动曝光。
【关键词】：智能手机 闪电检测 自动对焦 自动曝光
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题研究背景与意义15-16
• 1.2 闪电的类型和特性描述16-17
• 1.2.1 闪电的类型16
• 1.2.2 闪电特性描述16-17
• 1.3 闪电检测技术研究现状17-18
• 1.4 闪电拍摄技术研究18
• 1.5 论文主要工作及内容安排18-21
• 第二章 闪电信号检测的理论基础21-27
• 2.1 闪电检测技术研究21-23
• 2.2 基于CMOS的闪电信号检测算法23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 快速自动对焦算法27-39
• 3.1 自动对焦的基本原理27-28
• 3.2 基于边缘特征的清晰度评价函数28-30
• 3.3 对焦点搜索策略研究30-33
• 3.3.1 Fibonacci搜索法30-31
• 3.3.2 黄金分割搜索法31-32
• 3.3.3 传统爬山搜索算法32
• 3.3.4 改进的爬山算法32-33
• 3.4 本文采用的清晰度评价函数及极点搜索法33-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 快速自动曝光算法原理39-55
• 4.1 自动曝光的基本概念与理论39-43
• 4.1.1 自动曝光的基本原理39-40
• 4.1.2 自动曝光的标准40-41
• 4.1.3 影响自动曝光的基本参数41-42
• 4.1.4 自动曝光的测光原理42-43
• 4.2 现有自动曝光算法研究43-48
• 4.2.1 传统的自动曝光算法43-44
• 4.2.2 先进的自动曝光算法44-48
• 4.3 本文采用的基于查表法的快速自动曝光48-53
• 4.3.1 自动曝光光照条件检测49-50
• 4.3.2 快速自动曝光控制算法50-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 实验平台算法测试与验证55-59
• 5.1 实验平台简介55-57
• 5.1.1 CMOS工业相机55-56
• 5.1.2 电动对焦镜头及控制电路56-57
• 5.1.3 软件控制平台57
• 5.2 闪电检测与拍摄算法测试与验证57-59
• 第六章 结论和展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 作者简介67
• 1. 基本情况67
• 2. 教育背景67
• 3. 在学期间的研究成果67
• 3.1 发表的学术论文67
• 3.2 发明专利和科研情况67

【参考文献】

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1 刘辛;光频段雷电探测技术的研究[D];华中科技大学;2010年

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本文编号：873339