高動態(tài)范圍成像的dmd快速調(diào)光方法
【專利摘要】高動態(tài)范圍成像的DMD快速調(diào)光方法，涉及高動態(tài)范圍成像領(lǐng)域，解決現(xiàn)有技術(shù)存在調(diào)光系統(tǒng)振蕩的問題，本發(fā)明能夠迅速使DMD對入射光的調(diào)制達到光強控制的目標范圍內(nèi)。利用實際場景成像其非邊緣區(qū)域的相鄰像素值變化緩慢的特點，以多個相鄰像元為調(diào)光單位，通過粗調(diào)光和精調(diào)光，在最壞的情況下調(diào)光權(quán)值的搜索步數(shù)為N/h。相比于固定步長法，本方法具有速度較快、且不易出現(xiàn)震蕩的特點。
【專利說明】高動態(tài)范圍成像的DMD快速調(diào)光方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高動態(tài)范圍成像領(lǐng)域，具體涉及一種DMD在高動態(tài)范圍成像中的快速 調(diào)光方法，具體地說是一種能夠迅速使DMD對入射光的調(diào)制達到光強控制的目標范圍內(nèi)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在DMD用于高動態(tài)成像探測中，DMD微鏡陣列與圖像傳感器各像元--對應。目 標光線進入成像物鏡并將場景成像到DMD光強調(diào)制器上，當DMD上的微反射鏡處于開的狀 態(tài)時微反射鏡將成像物鏡上的光反射到CCD成像探測器上，形成對應像素的亮態(tài)；當DMD上 的微反射鏡處于關(guān)的狀態(tài)時，入射到DMD上的光線被反射到非成像反射吸光裝置內(nèi)，光線 不能到達圖像傳感器，從而形成對應像素的暗態(tài)。
[0003] 根據(jù)探測器獲得的圖像去調(diào)整對應DMD上相應位置的微反射鏡的開關(guān)狀態(tài)以及 開關(guān)時間以達到調(diào)整像面局部區(qū)域光強的目的，表現(xiàn)出對圖像傳感器像素點不同層次的光 強控制。
[0004] 在DMD應用于高動態(tài)成像探測中，對某一飽和像素調(diào)光只需要將像素值調(diào)節(jié)到 圖像探測器自身較敏感的響應區(qū)段內(nèi)，一般為圖像探測器的臨界飽和值Th sat與l/m(l/ m > 1/2)倍臨界飽和值1?之間，這是一個寬區(qū)間，區(qū)間的上限與下限存在m倍關(guān)系，因此 調(diào)光權(quán)值的步進可以采用m倍關(guān)系，并且可以設為固定的幾個值。如將DMD可調(diào)光強范圍 區(qū)間分配N個固定的調(diào)光權(quán)值r n(n = 1，……N)，且有
[0005] 0 ^ rN < rn < r! ^ 1 (1)
[0006] 研究微鏡陣列DMD的快速調(diào)光方法是為了快速地獲得在高動態(tài)成像探測中DMD某 一像素的光強調(diào)制權(quán)值，以控制DMD某一微鏡兩態(tài)（0N/0FF)時間的長短，實現(xiàn)對應圖像傳 感器像素點不同層次的光強調(diào)制，使場景成像到圖像探測器上的飽和區(qū)域處的光強快速的 調(diào)節(jié)至圖像探測器最佳響應區(qū)域。
[0007] 將光強調(diào)節(jié)到光強控制的目標范圍的速度是由對光強控制權(quán)值的搜索速度決定， 對光強控制權(quán)值的搜索速度可由（2)式表示 ：
[0008] Num = f (rstart, L, Δ ) (2)
[0009] Num為搜索步數(shù)，rstart為初始光強控制權(quán)值，L為實際場景光強，Λ為調(diào)光權(quán)值的 改變步長。由于實際場景光強L使圖像傳感器區(qū)域飽和后，L的具體范圍是一個未知數(shù)，因 此只有采用試探搜索光強控制權(quán)值的方式使光強達到調(diào)制目標范圍內(nèi)。在r start、L固定的 情況下，△改變的方式?jīng)Q定著光強控制權(quán)值的搜索速度。
[0010] 若采用一般的固定步長法，即Λ取固定值，此種方法下，Λ在某些取值情況下甚 至會出現(xiàn)Num的情況，此時調(diào)光系統(tǒng)振蕩。Δ取1時調(diào)光系統(tǒng)不會出現(xiàn)Num的情 況，但是在最壞的情況下調(diào)光權(quán)值的搜索步數(shù)Num將取到最大值N。此種方法只適合于對調(diào) 光速度要求不高、場景光強變化小的靜態(tài)場景調(diào)光?！鞔笠资拐{(diào)光系統(tǒng)振蕩，△小搜索費 時。因此需要一種具有較快的收斂速度的光強調(diào)制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的調(diào)光系統(tǒng)振蕩問題，利用實際場景成像其非邊緣 區(qū)域的相鄰像素值變化緩慢的特點，提出一種高動態(tài)范圍成像的DMD快速調(diào)光方法。
[0012] 高動態(tài)范圍成像的DMD快速調(diào)光方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)：
[0013] 步驟一、在DMD可調(diào)光強范圍區(qū)間內(nèi)分配N個固定的調(diào)光權(quán)值rn，η為小于等于N 的正整數(shù)；且有0 < rN < rn < Γι < 1，采用自適應空間區(qū)域法，以多個相鄰像元為調(diào)光單 位；
[0014] 所述調(diào)光單位具體確定為：以像兀Pi為中心，在+ 1 > + 1 ) 鄰域內(nèi)，選取h個像元作為調(diào)光單位，i為像元Pi當前的調(diào)光權(quán)值，所述h大于等于4,小 于等于N;
[0015] 步驟二、判斷調(diào)光單位中是否有處于飽和狀態(tài)的像元，如果是，則重新分配調(diào)光單 位中像元的調(diào)光權(quán)值，并執(zhí)行步驟三；如果否，則執(zhí)行步驟四；
[0016] 步驟三、判斷調(diào)光單位中是否包含亮目標的邊緣區(qū)域，如果是，則直接回到步驟 二；如果否，則中心像元Pi對應的調(diào)光權(quán)值為 7^，調(diào)光單位中多個相鄰像元的調(diào)光權(quán)值均 為q，執(zhí)行到步驟二；
[0017] 步驟四、判斷調(diào)光單位中像元值是否小于Ι/m臨界飽和值?ν所述Ι/m大于等于 1/2小于1 ;如果是，則將調(diào)光權(quán)值進行更新，返回步驟二；如果否，則結(jié)束，實現(xiàn)DMD在高動 態(tài)探測中的快速調(diào)光。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用實際場景成像其非邊緣區(qū)域的相鄰像素值變化緩 慢的特點，采取以相鄰的幾個像元素為調(diào)光單位，為調(diào)光單位內(nèi)的每個像元分配相鄰的調(diào) 光權(quán)值。若調(diào)光單位內(nèi)的像元個數(shù)為h，DMD組成的高動態(tài)探測系統(tǒng)的固定調(diào)光權(quán)值共為N 個，則在最壞的情況下調(diào)光權(quán)值的搜索步數(shù)為N/h。相比于固定步長法，本方法具有速度較 快、且不易出現(xiàn)震蕩的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明相鄰關(guān)系不意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明所述的高動態(tài)范圍成像中的DMD快速調(diào)光方法的流程圖。

【具體實施方式】

【具體實施方式】 [0021] 一、結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，高動態(tài)范圍成像的DMD快速調(diào) 光方法，包括確定調(diào)光單位、粗調(diào)光（范圍預估）、精調(diào)光。
[0022] 確定調(diào)光單位包括相鄰像元定義確定、單位內(nèi)像元個數(shù)確定：
[0023] 相鄰的像元位置可以用距離來定義，現(xiàn)有像元Py滿足此發(fā)明中與其有相鄰關(guān)系 的像元P i+1與像元Pi之間的距離為
[0024]

【權(quán)利要求】
1. DMD在高動態(tài)探測中的快速調(diào)光方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)： 步驟一、在DMD可調(diào)光強范圍區(qū)間內(nèi)分配N個固定的調(diào)光權(quán)值rn，n為小于等于N的正 整數(shù)；且有0 < rN < rn < Γι < 1，采用自適應空間區(qū)域法，以多個相鄰像元為調(diào)光單位； 所述調(diào)光單位具體確定為：以像兀Pi為中心，在^^ ζ jyi + 1 > + 1 >鄰域 內(nèi)，選取h個像元作為調(diào)光單位，h為像元Pi當前的調(diào)光權(quán)值，所述h大于等于4,小于等于 N； 步驟二、判斷調(diào)光單位中是否有處于飽和狀態(tài)的像元，如果是，則重新分配調(diào)光單位中 像元的調(diào)光權(quán)值，并執(zhí)行步驟三；如果否，則執(zhí)行步驟四； 步驟三、判斷調(diào)光單位中是否包含亮目標的邊緣區(qū)域，如果是，則直接回到步驟二；如 果否，則中心像元Pi對應的調(diào)光權(quán)值為^/丨，調(diào)光單位中多個相鄰像元的調(diào)光權(quán)值均為 4，執(zhí)行到步驟二； 步驟四、判斷調(diào)光單位中像元值是否小于Ι/m臨界飽和值?ν所述Ι/m大于等于1/2 小于1 ;如果是，則將調(diào)光權(quán)值進行更新，返回步驟二；如果否，則結(jié)束，實現(xiàn)DMD在高動態(tài)探 測中的快速調(diào)光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DMD在高動態(tài)探測中的快速調(diào)光方法，其特征在于，步驟二重 新分配調(diào)光單位中像元的調(diào)光權(quán)值，即調(diào)光權(quán)值依次改為<^+1至;步驟四中將調(diào)光 權(quán)值更新為至^。
【文檔編號】H04N5/355GK104159042SQ201410367025
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】孫宏海, 王延杰, 李靜宇, 陳懷章 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所