[发明专利]在运动场景下生成高动态图像的装置及方法

权利要求书

1.一种在运动场景下生成高动态图像的装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的光学镜头、起偏器、微偏振片阵列、焦平面探测器、用于将四个通道图像合成为高动态图像的合成处理模块、用于显示所述高动态图像的显示模块；所述微偏振片阵列粘贴于所述焦平面探测器的焦平面上；所述装置包括两级偏振调制：第一级是起偏器将传输光调制为线偏振光，第二级是微偏振片阵列中各微偏振片单元对线偏振光的再次偏振调制。

2.根据权利要求1所述的在运动场景下生成高动态图像的装置，其特征在于，所述起偏器的安装形式为以偏振片形式安装于所述光学镜头前、以偏振膜的形式粘贴于所述光学镜头的某片镜片表面上、以偏振片的形式安装于所述光学镜头中、以偏振片的形式安装于所述光学镜头与所述微偏振片阵列之间的四种安装形式中的任何一种。

3.根据权利要求1所述的在运动场景下生成高动态图像的装置，其特征在于，所述微偏振片阵列设置有若干单元，所述若干单元呈M行×N列的方式排列，所有所述单元按照透振轴的标称角度分为四组,每组中的所有单元的标称角度相同,且不同组中单元的标称角度互不相同，其中，M和N为大于等于2的整数；每组中各单元在微偏振片阵列中呈均匀周期排布，每组中的所有单元与所述起偏器构成一个通道，每个通道对应一个光学透过率。

4.根据权利要求1所述的在运动场景下生成高动态图像的装置，其特征在于，所述微偏振片阵列中每相邻两行两列四个单元的结构形式为四个单元全为线偏振片、四个单元中三个单元为线偏振片和一个单元为无偏振片两种结构形式中的任何一种,每相邻两行两列四个单元的标称角度均不相同。

5.根据权利要求1所述的在运动场景下生成高动态图像的装置，其特征在于，所述高动态图像的合成处理模块包括：

相对光学透过率标定模块，用于根据所述光学镜头、所述起偏器、所述微偏振片阵列和所述焦平面探测器对均匀光场进行图像采集得到一幅均匀光场的马赛克图像；对所述均匀光场的马赛克图像进行通道重组处理得到均匀光场的四幅通道图像；按所述均匀光场的四幅通道图像的像素值的均值从大到小的顺序，分别将四个通道编号为第1个通道、第2个通道、第3个通道、第4个通道，其中第c个通道的相对光学透过率q_c计算公式为：

其中，m_c表示均匀光场的第c个通道图像所有像素值求平均得到的均值，m_k表示均匀光场的第k个通道图像所有像素值求平均得到的均值；

其中，上述对所述均匀光场的马赛克图像进行通道重组处理的具体过程为：对第1个通道，从所述均匀光场的马赛克图像中抽取经过第1个通道调制的所有像素，按照保持像素间的相对位置不变的规则，将所抽取的像素重组为一幅通道图像，得到均匀光场的第1个通道图像；依次对第2个通道、第3个通道、第4个通道的所有像素进行同样的重组处理，分别得到均匀光场的第2个通道图像、均匀光场的第3个通道图像、均匀光场的第4个通道图像；

运动场景的马赛克图像的通道重组处理模块，用于根据所述焦平面探测器对运动场景进行图像采集得到一幅运动场景的马赛克图像；对所述运动场景的马赛克图像进行通道重组处理，得到运动场景的第1个通道图像、运动场景的第2个通道图像、运动场景的第3个通道图像、运动场景的第4个通道图像，并分别记为I₁、I₂、I₃和I₄；

其中，上述对所述运动场景的马赛克图像进行通道重组处理的具体过程为：对第1个通道，从所述运动场景的马赛克图像中抽取经过第1个通道调制的所有像素，按照保持像素间的相对位置不变的规则，将所抽取的像素重组为一幅通道图像，得到运动场景的第1个通道图像；依次对第2个通道、第3个通道、第4个通道的所有像素进行同样的重组处理，分别得到运动场景的第2个通道图像、运动场景的第3个通道图像、运动场景的第4个通道图像；

运动场景的四个通道图像的归一化处理模块，用于分别对所述运动场景的第1个通道图像、所述运动场景的第2个通道图像、所述运动场景的第3个通道图像、所述运动场景的第4个通道图像进行归一化处理，对应得到第1个通道的归一化图像、第2个通道的归一化图像、第3个通道的归一化图像和第4个通道的归一化图像，并分别记为J₁、J₂、J₃和J₄，其中第c个通道的归一化图像J_c的计算公式为：

J_c(i,j)＝I_c(i,j)/q_c，c∈{1,2,3,4}

其中，(i,j)表示像素在各通道图像中的坐标位置，I_c(i,j)表示运动场景的第c个通道图像在坐标(i,j)处的像素值，J_c(i,j)表示第c个通道的归一化图像在坐标(i,j)处的像素值；

高动态图像生成模块，用于由所述第1个通道的归一化图像、所述第2个通道的归一化图像、所述第3个通道的归一化图像和所述第4个通道的归一化图像合成为高动态图像F，其中所述高动态图像F的像素值F(i,j)的赋值规则为：

其中，上标b表示图像亮度的比特数。