[发明专利]一种短波红外探测器自适应曝光方法

说明书

为解决现有的短波红外自适应曝光算法输出图像质量较差，以及会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题，本发明提供了一种短波红外探测器自适应曝光方法，包括步骤：1)设定目标输出灰度值；2)计算探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与目标输出灰度值的差值；3)根据差值，在曝光增加方向和减小方向分别设置三个判断阈值；4)设置曝光增大方向和减小方向门限值；5)调整曝光增益和曝光时间直至中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度值。本发明曝光时间变化具有三种步长，能有效避免曝光时间调整时图像突变现象；曝光增加方向和曝光减小方向调整分别采用不同的判断灰度门限，可有效避免曝光调整时图像反复震荡现象。

技术领域

本发明属于短波红外热成像领域，涉及一种短波红外探测器自适应曝光方法。

背景技术

在短波红外热成像领域中，需要根据不同场景光照度的变化动态调整短波红外探测器曝光时间，使短波红外探测器输出图像始终处于合适的灰度级。

短波红外探测器目前采用的自适应曝光算法主要包括平均灰度自适应曝光算法和灰度直方图统计自适应曝光算法。

平均灰度自适应曝光算法首先计算当前整幅图像的灰度平均值，并将得到的当前整幅图像的灰度平均值与设定目标灰度值相比较，从而动态调整短波红外探测器增益或积分时间。此种方法计算量小，易于在FPGA等硬件平台实现。此种方法是基于整幅图像的灰度平均值，对亮度均匀的图像可以得到理想曝光图像，但对于画面亮度差异大的图像，会使图像中亮的部分更亮，暗的部分更暗，因而不能突出中心区域曝光权重，此种曝光算法输出图像亮暗对比度差，且曝光控制不合适会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题。

灰度直方图统计自适应曝光算法通过建立灰度统计直方图，判断图像灰度分布中间区域是否处于最佳灰度级，从而动态调整短波红外探测器增益或积分时间。此种方法能够准确统计出整幅图像灰度级分布，易于得到合适的增益或积分时间。但是，该方法是对整幅图像进行灰度直方图统计，因而仅对于灰度级分布均匀的图像可以得到理想曝光图像，而对灰度级分布不均匀的图像不能得到理想曝光图像，且该算法计算量大，不易于在FPGA等硬件平台实现，导致较大的图像输出延迟，且曝光控制不合适会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题。

发明内容

为解决现有的短波红外自适应曝光算法输出图像质量较差，以及会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题，本发明提供了一种短波红外探测器自适应曝光方法，根据探测器输出中心区域灰度统计平均值，自适应调整短波红外探测器的增益和曝光时间。

本发明的技术方案是：

一种短波红外探测器自适应曝光方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1)设定短波红外探测器的目标输出灰度为112～144；

步骤2)计算短波红外探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与所述目标输出灰度的差值，当所述中心区域灰度统计平均值小于目标输出灰度时，所述差值记为delta_l，当所述中心区域灰度统计平均值大于目标输出灰度时，所述差值记为delta_h；

步骤3)根据所述差值，在短波红外探测器曝光增加方向分别设置三个判断阈值add_1、add_2和add_3，在短波红外探测器曝光减小方向分别设置三个判断阈值sub_1、sub_2和sub_3；add_1add_2add_3，sub_1sub_2sub_3；

步骤4)设置曝光增大方向门限为A，曝光减小方向门限为B；4≤A≤12，8≤B≤24，A＜B；

步骤5)调整曝光增益和曝光时间直至所述中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度，具体调整方法为：

5.1)当所述delta_lA时，增大曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：