[发明专利]一种基于电子快门曝光编码的成像方法

权利要求书

1.一种基于电子快门曝光编码的成像方法，其特征在于：包括如下步骤：

1】获取景物图像的点扩散函数以及设置曝光参数；其中，根据所拍摄景物对相机时间分辨能力的要求设置曝光时间片长度T；根据所拍摄景物的变化过程持续时间或者说拍摄者所关心的变化持续时间设置曝光全过程的时间片个数N；根据不同拍摄对象场景变化的时间域特征设置曝光二进制编码B1B2B3…BN；

2】曝光、转移及输出：

2.1】编码曝光阶段：电子快门的曝光控制信号受曝光编码的控制，若时间片T_I对应的编码B_I为1，则在该时间片内，电子快门打开，像素单元光敏区接受景物光并产生相应的感应电荷；若B_I为0，则该时间片，电子快门不打开，等待一个时间片长度后进行下一时间片的曝光操作；

2.2】曝光转移阶段：进入下一时间片的曝光，对图像传感器的像素光敏区重复上述的步骤2.1的曝光过程，若上一时间片有曝光，则进行光敏区感应电荷向存储区的转移过程；如此反复，经过N个时间片曝光过程后，图像传感器经过一次完整的编码曝光，N个时间片所获得的图像信息累积存储在像素存储区中；2.3】将图像传感器中存储的图像数据输出，获得一副曝光编码图像；

3】解码还原：

3.1】首先根据景物图像的点扩散函数和时间片信息进行点扩散函数实例化，获得对应时间片的反卷积矩阵；

3.2】使用时间片对应的反卷积矩阵对曝光编码图像进行反卷积运算，得到对应时间片的景物图像；

3.3】对N个时间片重复步骤3.1】和3.2】，即得到每个时间片对应的景物图像。

2.根据权利要求1所述的基于电子快门曝光编码的成像方法，其特征在于：所述获取景物图像的点扩散函数的方法如下：

利用分光系统和外部触发信号，使一台低分辨率高速成像相机对同一景物进行三次拍摄成像，曝光一个时间片T长度，三次曝光成像时刻分别对应景物快速变化的开始阶段、过程中以及接近结束阶段，即开始帧FrameS、过程帧FrameM和结束帧FrameE；

对开始帧、过程帧和结束帧图像，进行不同灰度阈值条件下的图像轮廓提取，或者进行灰度梯度计算得到图像的灰度梯度图；

根据轮廓提取结果和灰度梯度信息，对开始帧与过程帧、过程帧与结束帧分别进行模型匹配，获取景物图像不同灰度阈值条件下，在图像中的位置或扩散信息；

根据三帧图像拍摄的时间片信息T_S、T_M、T_E以及景物在不同图像帧中的位置和扩散信息，分别计算出景物图像在开始帧、过程帧与结束帧三个时间片之间的两个点扩散函数PSF₁、PSF₂。