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扩展数字成像动态范围的方法研究

作　者: 陆春光
导　师: 陆祖康
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 数字成像扩展动态范围 LCoS CMOS图像传感器图像合成自适应反馈控制
分类号: TN27
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 162次
引　用: 1次
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内容摘要

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,提出了基于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之间的的像素对应、图像平滑等处理,给出了实验结果。

全文目录

第一章绪论  6-11
  1.1 研究背景和意义  6-9
  1.2 课题完成工作  9
  1.3 论文主要内容  9-11
第二章扩展数字成像动态范围技术概述  11-24
  2.1 动态范围的概念  11-12
  2.2 数字图像传感器的探测性能  12-14
  2.3 扩展数字成像动态范围的方法  14-23
    2.3.1 CMOS对数像素结构  14-16
    2.3.2 超级CCD技术  16-18
    2.3.3 两次或多次曝光后进行图像合成  18-19
    2.3.4 多个成像探测器  19-20
    2.3.5 加可控制衰减器  20-22
    2.3.6 采用DMD的反馈控制  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章基于LCoS的扩展数字成像动态范围的系统设计  24-33
  3.1 LCoS投影显示技术  24-27
    3.1.1 LCoS简要介绍  24-25
    3.1.2 LCoS投影显示原理  25-27
  3.2 基于LCoS的扩展动态范围系统的原理方案  27-32
    3.2.1 硬件系统各部分介绍  28-31
    3.2.2 系统原理  31-32
    3.2.3 系统的应用  32
  3.3 本章小结  32-33
第四章扩展数字成像动态范围的合成实现  33-55
  4.1 空间变化像素曝光方法  33-43
    4.1.1 空间变化像素曝光方法介绍  33-34
    4.1.2 SVE图像模拟生成方法  34-35
    4.1.3 BMP文件格式  35-37
    4.1.4 重建高动态范围图像算法  37-43
  4.2 实验结果  43-54
    4.2.1 数码相机照片模拟的结果  43-50
    4.2.2 采用LCoS系统扩展动态范围的结果  50-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章扩展数字成像动态范围的反馈实现  55-66
  5.1 实现方法  55-63
    5.1.1 自适应反馈控制  55-56
    5.1.2 反馈控制算法  56-58
    5.1.3 像素对应  58-61
    5.1.4 图像平滑  61-63
  5.2 实验结果  63-65
    5.2.1 反馈控制算法  63
    5.2.2 反馈调整后的实验结果  63-65
  5.3 本章小结  65-66
第六章总结与展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-72
附录A 攻读硕士期间已发表的学术论文  72-73
致谢  73

扩展数字成像动态范围的方法研究

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