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

【技術領域】
[0001] 本發明涉及高動態范圍成像領域，具體涉及一種DMD在高動態范圍成像中的快速 調光方法，具體地說是一種能夠迅速使DMD對入射光的調制達到光強控制的目標范圍內。

【背景技術】
[0002] 在DMD用于高動態成像探測中，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光強調制器上，當DMD上的微反射鏡處于開的狀 態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；當DMD上 的微反射鏡處于關的狀態時，入射到DMD上的光線被反射到非成像反射吸光裝置內，光線 不能到達圖像傳感器，從而形成對應像素的暗態。
[0003] 根據探測器獲得的圖像去調整對應DMD上相應位置的微反射鏡的開關狀態以及 開關時間以達到調整像面局部區域光強的目的，表現出對圖像傳感器像素點不同層次的光 強控制。
[0004] 在DMD應用于高動態成像探測中，對某一飽和像素調光只需要將像素值調節到 圖像探測器自身較敏感的響應區段內，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，這是一個寬區間，區間的上限與下限存在m倍關系，因此 調光權值的步進可以采用m倍關系，并且可以設為固定的幾個值。如將DMD可調光強范圍 區間分配N個固定的調光權值r n(n = 1，……N)，且有
[0005] 0 ^ rN < rn < r! ^ 1 (1)
[0006] 研究微鏡陣列DMD的快速調光方法是為了快速地獲得在高動態成像探測中DMD某 一像素的光強調制權值，以控制DMD某一微鏡兩態（0N/0FF)時間的長短，實現對應圖像傳 感器像素點不同層次的光強調制，使場景成像到圖像探測器上的飽和區域處的光強快速的 調節至圖像探測器最佳響應區域。
[0007] 將光強調節到光強控制的目標范圍的速度是由對光強控制權值的搜索速度決定， 對光強控制權值的搜索速度可由（2)式表示 ：
[0008] Num = f (rstart, L, Δ ) (2)
[0009] Num為搜索步數，rstart為初始光強控制權值，L為實際場景光強，Λ為調光權值的 改變步長。由于實際場景光強L使圖像傳感器區域飽和后，L的具體范圍是一個未知數，因 此只有采用試探搜索光強控制權值的方式使光強達到調制目標范圍內。在r start、L固定的 情況下，△改變的方式決定著光強控制權值的搜索速度。
[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Num的情況，此時調光系統振蕩。Δ取1時調光系統不會出現Num的情 況，但是在最壞的情況下調光權值的搜索步數Num將取到最大值N。此種方法只適合于對調 光速度要求不高、場景光強變化小的靜態場景調光?！鞔笠资拐{光系統振蕩，△小搜索費 時。因此需要一種具有較快的收斂速度的光強調制方法。


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

【專利附圖】

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

【具體實施方式】

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

【權利要求】
1. DMD在高動態探測中的快速調光方法，其特征是，該方法由以下步驟實現： 步驟一、在DMD可調光強范圍區間內分配N個固定的調光權值rn，n為小于等于N的正 整數；且有0 < rN < rn < Γι < 1，采用自適應空間區域法，以多個相鄰像元為調光單位； 所述調光單位具體確定為：以像兀Pi為中心，在^^ ζ jyi + 1 > + 1 >鄰域 內，選取h個像元作為調光單位，h為像元Pi當前的調光權值，所述h大于等于4,小于等于 N； 步驟二、判斷調光單位中是否有處于飽和狀態的像元，如果是，則重新分配調光單位中 像元的調光權值，并執行步驟三；如果否，則執行步驟四； 步驟三、判斷調光單位中是否包含亮目標的邊緣區域，如果是，則直接回到步驟二；如 果否，則中心像元Pi對應的調光權值為^/丨，調光單位中多個相鄰像元的調光權值均為 4，執行到步驟二； 步驟四、判斷調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，則將調光權值進行更新，返回步驟二；如果否，則結束，實現DMD在高動態探 測中的快速調光。
2. 根據權利要求1所述的DMD在高動態探測中的快速調光方法，其特征在于，步驟二重 新分配調光單位中像元的調光權值，即調光權值依次改為<^+1至;步驟四中將調光 權值更新為至^。
【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 優先權日:2014年7月29日
【發明者】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