基于数字微镜的像素级调光技术研究
发布时间：2021-11-12 23:28
目前在深空探测、太阳活动观测、火箭导弹航空航天器发射过程等高动态范围场景观测应用中,常常需求成像设备系统动态范围达到120d B以上,传统的CCD或者CMOS图像传感器成像动态范围不足以满足目前高动态范围场景的科学观测需求。现存的很多成像系统动态范围扩展技术手段也仍然不能满足很多高亮度目标实时成像观测的要求。本论文提出了一种采用数字微镜器件（DMD）作为空间光学调制器对传统成像设备到达像面的光能进行像素级别衰减,经过衰减调节后场景中高亮目标与暗目标可同时被探测并在图像中展示,从而可以提高传统成像系统可探测的动态范围。本论文在DMD控制套件的基础上设计了适用于高动态范围场景下的DMD驱动控制程序,利用牺牲时间换取动态范围的方式,在满足系统成像帧频（10fps）的条件下提高DMD的调制能力,扩展传统成像设备动态范围达60d B以上。而为了对高达120d B动态范围场景进行成像探测,专门研制了具有高动态范围的s CMOS相机作为成像设备,通过在相机内部FPGA芯片嵌入相关四采样算法和高动态范围数据合成等算法,在全局曝光模式下输出高分辨率高清晰高动态范围图像数据,相机同时可配合DMD以1?s精...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一种空域提高相机动态范围方法
变空间上光分布的偏振、波长、相位、强度等[5],或者是非相干光到相干光的转换等,空间光调制器被广泛地应用于模式识别、机器人视觉、数字混合开关和光通信等领域并有希望在未来的光计算机中作为接口器件。采用空间光学调制器扩展成像系统动态范围的技术的优点是在硬件设备搭建完成的情况下，可以根据实际情况灵活采用设计各类调光算法进行动态范围扩展。既可以使用固定不变的调制模板也可以使用自适应变化的调制模板，固定不变的光强调制可以是时域上的多次调制[3]，其原理等同于时域多次曝光，也可以是空间上的多次曝光，类似于 Nayar 提出的不同敏感度像素的扩展技术。采用空间光学调制器的方式提高系统动态范围原理简单效果明显，但是控制复杂，整体系统设计实现难度较大。目前，采用附加空间光学调制器的方式扩展成像系统动态范围的方法已有一些国内外专家进行探索研究。主要使用的空间光调制器有液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display），硅基液晶（LCoS,Liquid Crystal on Silicon），数字微镜器件（DMD,Digital Micromirror Device）三种[16]。
的相机为成品商业级相机或者工业级相机，相机本身较差，在与空间光调制器配合成像时并不能精确掌控的图像数据不适合事后原始场景数据的恢复处理，导不大，对高于 120dB 场景成像依然比较困难。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字微镜器件在高动态辐射场景成像探测系统中的应用[J]. 王延杰,陈怀章,刘艳滢,孙宏海,杨振永,何舒文. 光学精密工程. 2014(09)
[2]基于数字微镜器件的高动态范围场景像素级调光技术研究[J]. 何舒文,刘艳滢,孙宏海,丁南南,张雷. 光电子.激光. 2014(06)
[3]高密度LED显示屏莫尔条纹抑制研究[J]. 田志辉,陈宇,苗静. 发光学报. 2014(04)
[4]一种数字微镜阵列分区控制和超分辨重建的压缩感知成像法[J]. 刘海英,李云松,吴成柯. 光子学报. 2014(05)
[5]数字微镜器件在光电设备中的应用[J]. 徐正平. 激光与光电子学进展. 2014(05)
[6]基于有理函数式镜头畸变模型的摄像机标定[J]. 黄军辉,王昭,薛琦,高建民. 中国激光. 2014(05)
[7]基于双边滤波的HDR图像色调映射算法[J]. 李红平,陈祥望,徐丹. 云南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]液晶显示全局动态调光算法的高效实现方法研究[J]. 刘芬,张磊,韩东,吕国强. 液晶与显示. 2014(01)
[9]一种适合摄像机非线性畸变校正的畸变模型[J]. 姚娜,林招荣,任超锋,阳柯. 激光与光电子学进展. 2014(02)
[10]DMD结合图像传感器的高动态场景成像探测[J]. 陈怀章,王延杰,孙宏海,陈春宁,樊博. 红外与激光工程. 2013(12)
博士论文
[1]高灰度级图像的生成及多曝光融合技术研究[D]. 余玛俐.华中科技大学 2013
[2]高动态范围成像技术的研究[D]. 陈浙泊.浙江大学 2009
[3]基于空间光调制器的大动态范围图像采集系统研究[D]. 徐进.浙江大学 2008
[4]CMOS图像传感器动态范围扩展技术的研究[D]. 付贤松.天津大学 2006
[5]LCoS相位空间光调制器的特性及其应用研究[D]. 戴海涛.复旦大学 2005
硕士论文
[1]基于双边滤波的HDR图像色调映射算法[D]. 李红平.云南大学 2014
[2]一种数字微镜器件驱动波形的优化研究与实现[D]. 沈倩文.华东师范大学 2014
[3]基于FPGA的数字微镜引擎系统设计与实现[D]. 顾晓丽.华东师范大学 2014
[4]高动态范围图像压缩方法研究及其读取器的实现[D]. 曹渊钧.湖南大学 2013
[5]实现像素级光强调制的微镜阵列控制方法研究[D]. 陈怀章.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[6]双边滤波算法的快速实现及其在图像处理的应用[D]. 李俊峰.南方医科大学 2013
[7]一种数字微镜器件的封装设计[D]. 李中楠.华东师范大学 2013
[8]基于高动态范围图像技术的光环境参数提取方法研究[D]. 陈燕男.天津大学 2012
[9]图像插值技术在图像处理中的应用[D]. 行薇.长春理工大学 2012
[10]基于DMD的高分辨率可调光衰减器的研究[D]. 程丽媛.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3491849
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
一种空域提高相机动态范围方法
变空间上光分布的偏振、波长、相位、强度等[5],或者是非相干光到相干光的转换等,空间光调制器被广泛地应用于模式识别、机器人视觉、数字混合开关和光通信等领域并有希望在未来的光计算机中作为接口器件。采用空间光学调制器扩展成像系统动态范围的技术的优点是在硬件设备搭建完成的情况下，可以根据实际情况灵活采用设计各类调光算法进行动态范围扩展。既可以使用固定不变的调制模板也可以使用自适应变化的调制模板，固定不变的光强调制可以是时域上的多次调制[3]，其原理等同于时域多次曝光，也可以是空间上的多次曝光，类似于 Nayar 提出的不同敏感度像素的扩展技术。采用空间光学调制器的方式提高系统动态范围原理简单效果明显，但是控制复杂，整体系统设计实现难度较大。目前，采用附加空间光学调制器的方式扩展成像系统动态范围的方法已有一些国内外专家进行探索研究。主要使用的空间光调制器有液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display），硅基液晶（LCoS,Liquid Crystal on Silicon），数字微镜器件（DMD,Digital Micromirror Device）三种[16]。
的相机为成品商业级相机或者工业级相机，相机本身较差，在与空间光调制器配合成像时并不能精确掌控的图像数据不适合事后原始场景数据的恢复处理，导不大，对高于 120dB 场景成像依然比较困难。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字微镜器件在高动态辐射场景成像探测系统中的应用[J]. 王延杰,陈怀章,刘艳滢,孙宏海,杨振永,何舒文. 光学精密工程. 2014(09)
[2]基于数字微镜器件的高动态范围场景像素级调光技术研究[J]. 何舒文,刘艳滢,孙宏海,丁南南,张雷. 光电子.激光. 2014(06)
[3]高密度LED显示屏莫尔条纹抑制研究[J]. 田志辉,陈宇,苗静. 发光学报. 2014(04)
[4]一种数字微镜阵列分区控制和超分辨重建的压缩感知成像法[J]. 刘海英,李云松,吴成柯. 光子学报. 2014(05)
[5]数字微镜器件在光电设备中的应用[J]. 徐正平. 激光与光电子学进展. 2014(05)
[6]基于有理函数式镜头畸变模型的摄像机标定[J]. 黄军辉,王昭,薛琦,高建民. 中国激光. 2014(05)
[7]基于双边滤波的HDR图像色调映射算法[J]. 李红平,陈祥望,徐丹. 云南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[8]液晶显示全局动态调光算法的高效实现方法研究[J]. 刘芬,张磊,韩东,吕国强. 液晶与显示. 2014(01)
[9]一种适合摄像机非线性畸变校正的畸变模型[J]. 姚娜,林招荣,任超锋,阳柯. 激光与光电子学进展. 2014(02)
[10]DMD结合图像传感器的高动态场景成像探测[J]. 陈怀章,王延杰,孙宏海,陈春宁,樊博. 红外与激光工程. 2013(12)
博士论文
[1]高灰度级图像的生成及多曝光融合技术研究[D]. 余玛俐.华中科技大学 2013
[2]高动态范围成像技术的研究[D]. 陈浙泊.浙江大学 2009
[3]基于空间光调制器的大动态范围图像采集系统研究[D]. 徐进.浙江大学 2008
[4]CMOS图像传感器动态范围扩展技术的研究[D]. 付贤松.天津大学 2006
[5]LCoS相位空间光调制器的特性及其应用研究[D]. 戴海涛.复旦大学 2005
硕士论文
[1]基于双边滤波的HDR图像色调映射算法[D]. 李红平.云南大学 2014
[2]一种数字微镜器件驱动波形的优化研究与实现[D]. 沈倩文.华东师范大学 2014
[3]基于FPGA的数字微镜引擎系统设计与实现[D]. 顾晓丽.华东师范大学 2014
[4]高动态范围图像压缩方法研究及其读取器的实现[D]. 曹渊钧.湖南大学 2013
[5]实现像素级光强调制的微镜阵列控制方法研究[D]. 陈怀章.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[6]双边滤波算法的快速实现及其在图像处理的应用[D]. 李俊峰.南方医科大学 2013
[7]一种数字微镜器件的封装设计[D]. 李中楠.华东师范大学 2013
[8]基于高动态范围图像技术的光环境参数提取方法研究[D]. 陈燕男.天津大学 2012
[9]图像插值技术在图像处理中的应用[D]. 行薇.长春理工大学 2012
[10]基于DMD的高分辨率可调光衰减器的研究[D]. 程丽媛.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3491849
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