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机载可见光成像系统自动调光技术研究

作　者: 刘志国
导　师: 刘晶红
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子工程
关键词: DM642 自动调光图像采集目标区域法场景适应性
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
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内容摘要

机载光电平台摄像系统在空中侦察和测量时,由于季节、天气、太阳高角和景物特征的不同,入射光强度变化很大,为了得到清晰图像必须进行调光。传统的调光方法一般是基于CCD电压的调光方法,通过相应的电路获取CCD电压信号的平均值、峰值或有效值作为反馈信号,将反馈信号与参考信号进行比较,以此来控制光阑的大小或曝光时间的长短。但是反馈量的大小有时不能够准确的反映场景的亮度,使得曝光不够准确。严重时,系统有可能产生振荡。随着图像处理技术的飞速发展,将图像处理技术与调光技术结合起来成为一种趋势。调光技术与图像处理技术相结合,显示出了极大的灵活性,在硬件平台上可以运行各种算法,通过不同的算法建立不同的反馈量,使得调光控制量更加准确地反映复杂场景的照度,同时也使调光系统更趋稳定,适用照度范围更宽。本文对基于图像处理的调光系统进行了一系列研究。首先对系统的组成及原理进行了介绍,确定了系统的总体结构、功能模块、以及软件工作流程。其次,设计了实时图像采集与处理系统。系统以TI高性DSP(TMS320DM642)为核心处理器,利用自身的IIC总线完成了对视频采集芯片SAA7113H的初始化配置,使用EMIF接口扩展外部存储器来存储图像。再次设计了基于C8051F020和CPLD的CCD控制和电机驱动模块,该模块利用C8051F020接收图像采集与处理系统的数据、译码输出,CPLD则用来产生控制CCD所需的严格时序和控制电机的PWM波形。最后,本文对一些常见的算法进行了研究与改进。首先对灰度平均值法中遇到的搜索振荡,搜索加速等问题进行了一些研究;其次对图像分区法、信息熵法等方法的特点做了分析;最后结合机载平台的特点,提出了目标区域法,并对目标区域法进行了大量的实验,取得了满意的效果。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题研究背景及意义  11-13
  1.2 国内外研究情况  13-17
  1.3 本文的主要工作  17
  1.4 本文的内容安排  17-18
第2章系统总体设计  18-23
  2.1 系统总体需求  18-20
    2.1.1 系统工作基本原理  18
    2.1.2 系统功能需求  18-19
    2.1.3 系统技术指标  19-20
  2.2 系统总体设计  20-22
    2.2.1 系统模块划分  20-21
    2.2.2 总体结构框图  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章图像采集及处理系统设计  23-52
  3.1 视频信号简介  23-25
  3.2 数据处理器选型及简介  25-28
  3.3 图像采集总体方案设计  28-30
  3.4 图像采集硬件设计  30-37
    3.4.1 模拟信号数字化  30-33
    3.4.2 DM642 视频口  33
    3.4.3 SAA7113H 接口设计  33-34
    3.4.4 图像存储  34-37
  3.5 图像采集软件设计  37-47
    3.5.1 IIC 通信的实现  37-40
    3.5.2 SAA7113H 初始化配置  40-41
    3.5.3 图像数据采集  41-47
  3.6 通信模块设计  47-50
  3.7 图像采集与处理模块软件结构  50-51
  3.8 本章小结  51-52
第4章 CCD 控制与电机驱动模块设计  52-61
  4.1 CCD 与镜头简介  52-55
  4.2 CCD 控制与电机驱动模块总体设计  55-57
  4.3 CCD 控制时序的产生  57-59
  4.4 电机控制  59-61
第5章算法研究及实验结果  61-76
  5.1 灰度平均值法  61-66
  5.2 信息熵法  66-69
  5.3 图像分区法  69-71
  5.4 目标区域法  71-73
  5.5 小结及实验对比  73-76
第6章总结与展望  76-78
  6.1 主要工作内容总结  76-77
  6.2 创新点  77
  6.3 展望  77-78
参考文献  78-81
在学期间学术成果情况  81-82
指导教师及作者简介  82-83
致谢  83

机载可见光成像系统自动调光技术研究

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