[发明专利]一种实时高动态成像方法及成像系统

权利要求书

1.一种实时高动态成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、图像探测器单次曝光进行图像采集，并输出高、低增益图像数据，所述图像探测器为具备高、低增益双通道同时输出的图像探测器；

步骤二、对图像探测器输出的高、低增益图像数据进行格雷码-二进制码转换，得到高、低增益二进制码图像数据；

步骤三、对高、低增益二进制码图像数据进行分析计算，获得高、低增益图像的权值；

3.1)实时计算高、低增益二进制码图像的亮度均值；

其中，u_LG为低增益图像的亮度均值；u_HG为高增益图像的亮度均值，Data_LG_B表示低增益二进制码图像；Data_HG_B表示高增益二进制码图像；(x,y)表示像素点在图像中的位置坐标；

3.2)根据曝光适度的评价方法，计算高增益图像的权值w_HG和低增益图像的权值w_LG；

其中，I_max为图像的最大亮度值；

步骤四、按照高、低增益图像的权值进行高动态范围图像的融合；

Data_out(x,y)＝w_LG×Data_LG_B(x,y)+w_HG×Data_HG_B(x,y))

为防止输出图像数据出现溢出的情况，对输出值进行限制：

步骤五、对融合后的高动态范围图像数据进行高动态范围图像映射；

步骤六、将映射后高动态范围图像数据存储于缓存单元；

步骤七、读取缓存单元的数据并将映射后的高动态范围图像数据打包、编码；

步骤八、将打包编码后的图像数据送至输出单元输出，并在显示存储单元解码后进行显示和/或存储。

2.根据权利要求1所述的实时高动态成像方法，其特征在于：步骤五中，采用GIMP的方法进行高动态范围图像映射，将11bit位深图像映射至8bit位深。

3.一种实时高动态成像系统，其特征在于：包括图像探测器、图像探测器驱动电路、FPGA、缓存单元、输出单元和显示存储单元；

所述图像探测器进行光电转换，将拍摄场景的反射光信号转换为数字视频信号输出；

所述图像探测器驱动电路与图像探测器连接，用于提供工作电压给图像探测器；

所述FPGA与图像探测器连接，用于产生图像探测器的工作时序、对图像探测器输出的图像数据进行采集和处理；FPGA对图像探测器输出的图像数据进行采集和处理时执行权利要求1或权利要求2中的步骤二至步骤八；

所述缓存单元与FPGA连接，用于缓存FPGA采集的低动态范围图像；

所述输出单元与FPGA连接，用于将高动态范围图像通过硬件接口输出；

所述显示存储单元与输出单元连接，用于将高动态范围图像进行显示和/或存储。

4.根据权利要求3所述的实时高动态成像系统，其特征在于：所述图像探测器为CIS2521图像探测器，实现2560×2160，100帧/秒的图像采集。

5.根据权利要求3或4所述的实时高动态成像系统，其特征在于：所述输出单元为Camera-link或USB3.0接口电路。

6.根据权利要求5所述的实时高动态成像系统，其特征在于：所述缓存单元为DDR3或DDR4缓存芯片。

7.根据权利要求6所述的实时高动态成像系统，其特征在于：所述显示存储单元为包含图像采集、解码、显示和存储功能的计算机主机和显示器。