[发明专利]一种基于转轮动态分光的高动态范围成像模块

权利要求书

1.一种基于转轮动态分光的高动态范围成像模块，包括动态分光装置，其特征在于，所述动态分光装置包括主镜(1)、适配器(2)、分光转轮空间光调制器(4)、相机(7)、计算机主控界面(8)，其中适配器包含动态可调分光机构(5)及光强动态可调机构(6)，适配器位于主镜与相机之间，

所述分光转轮空间光调制器位于主镜末端，适配器前端；

所述适配器的数量与相机数量一致；

所述各相机发出同步信号，各相机的同步信号将由各相机的采集卡产生；

所述计算机完成相机的图像采集及高动态范围图像的合成；

高动态范围图像合成过程为：相机内外参数标定→多曝光图像对齐→图像质量评价→高动态图像融合。

2.根据权利要求1所述的一种基于转轮动态分光的高动态范围成像模块，其特征在于，所述相机内外参数标定采用相机曝光量动态调整策略，具体为：

相机曝光量动态调整包括调整光圈大小、分光比调整、光强通过率调整、相机曝光时间/增益调整，最终实现任意相机的多段准连续曝光量动态调整；

相机(m,n)，第m个主镜的第n个相机，所获得的曝光量相对值如下式，此处假设相机的增益系数均一致：

RH_m,n＝E₀A_mS_m,nW_m,nC_m,n (1)

其中，E₀为主镜入瞳光总量，A_m为该主镜的光圈档数确定的光通量与最大光圈的比值，以最大光圈时为1，S_m,n为整束镜组内的动态可调分光机构的滤光片分往相机(m,n)的分光比，W_m,n为该相机对应的适配器内的光强动态可调机构的滤光片实现的光强通过率，C_m,n为该相机的曝光时间；

按照光测任务的要求，根据现场光照条件和可预计的辐射亮度及其动态范围，预先通过设定各主镜光圈大小、分光比、光强通过率、相机曝光时间来调整各个相机的预设曝光量。

3.根据权利要求1所述的一种基于转轮动态分光的高动态范围成像模块，其特征在于，所述高动态图像融合包括基于像质评价的图像融合方法、基于小波分解的多曝光图像融合方法；

所述基于像质评价的图像融合方法：采用像质评价指标，比较所有曝光图像(i,j)处的像质特性，筛选出最佳值作为融合后输出图像(i,j)处的像素值，最后对该输出图像做光场平滑，防止不同曝光量像素值之间突变；

所述基于小波分解的多曝光图像融合方法，首先，对源图像进行n层小波变换，将其分解为1个低频子图和3n个不同方向的高频部分，对各图像分解的高频部分取最大值，对于低频部分进行加权求和，权值由像素的饱和度和曝光时间确定，然后，将归一化后的权值图进行高斯金字塔分解，分解层数与小波分解的层数相同，则分解后权值图最高层与小波分解后低频图像的大小相同，将图像的低频部分进行融合，得到融合图像的低频图像，将融合图像的低频部分和高频部分进行重建，得到最终的融合图像。