[发明专利]基于DMD的双目高动态调光成像系统及成像方法

摘要

基于DMD的双目高动态调光成像系统及成像方法，涉及高动态辐射场景的成像探测领域，解决现有DMD光强调制技术调光速度慢且只能针对静态目标的问题，本发明将DMD的光学结构特性和图像传感器相结合，设计了双目高动态调光成像系统，包括主物镜和两组转置物镜，两个图像传感器和DMD微镜阵列，本发明所述的成像系统可以在同一时刻可以采集到两幅任意调光权值的场景图像。与基于DMD的单目高动态调光系统相比，本发明所述的成像方法可以提高系统的调光速度，且在同一时刻可以获得高动态范围的场景信息。

主权项

1.基于DMD的双目高动态场景调光成像系统，包括主物镜(3)和两组转置物镜，两个图像传感器和DMD微镜阵列(4)；其特征是：高动态目标场景(7)经过主物镜(3)投影到DMD微镜阵列(4)上，所述DMD微镜阵列(4)在系统控制下进行翻转，实现对场景光强的调制，即：在一帧时间内，DMD微镜阵列(4)在光路中处于ON状态的占空比为该光路所对应的调光权值，占空比越大，调光权值越大，对场景亮度的衰减越小；成像系统的预设调光权值为N个，改变DMD的掩膜图像和第二图像传感器(2)的积分时间，使第一图像传感器(1)和第一图像传感器(2)所对应的调光权值按照预设调光权值的要求变化，采集对应时刻的场景图像；调制后的场景分别经过第一转置物镜(5)和第二转置物镜(6)投影到第一图像传感器(1)和第二图像传感器(2)上，所述第一图像传感器(1)采集所述高动态目标场景(7)中亮目标的信息，第二图像传感器(2)采集所述高动态目标场景(7)中暗目标的信息，对采集到亮目标图像和暗目标图像进行处理，获得高动态图像；所述基于DMD的双目高动态场景调光成像系统由以下步骤实现基于DMD的双目高动态场景调光成像：步骤一、成像系统初始化；初始化DMD微镜阵列(4)，调节第一图像传感器(1)的积分时间和第二图像传感器(2)的积分时间，使第一图像传感器(1)接收亮目标图像f1(x，y)，第二图像传感器(2)接收暗目标图像f2(x，y)，将所述第一图像传感器(1)的积分时间作为参考基准；所述第二图像传感器(2)的积分时间与第一图像传感器(1)的积分时间比为α；用下式表示为：式中，I(x，y)为原始目标场景，r1为第一图像传感器接收亮目标图像f1(x，y)对应的调光权值，r2为第二图像传感器接收暗目标图像f2(x，y)对应的调光权值；且r1+r2＝1，所述第一图像传感器和第二图像传感器的实际调光权值为r1和αr2；步骤二、调光；根据调光系统预设的调光权值，对应改变DMD微镜阵列掩膜图像和第二图像传感器的积分时间；所述第一图像传感器(1)和第二图像传感器(2)的调光权值按照预设的调光权值变化，所述第一图像传感器(1)和第二图像传感器(2)接收相应时刻的场景图像；步骤三、高动态场景恢复；步骤三一、将第一图像传感器(1)和第二图像传感器(2)采集到的场景图像按照对应的调光权值从小到大依次排列，并选取阈值，对图像像元位置设立标志位，一个标志位对应所有图像中的同一个坐标下的像元，初始化为未标记状态，首先选择第一幅图像进行处理；步骤三二、依次遍历图像中的所有的像元，判断所述像元的灰度值是否大于阈值且对应的标志位未被标记，如果是，则对该像元执行步骤三四；如果否，则不对该像元进行处理；执行步骤三三；步骤三三、选择下一幅图像，判断是否为最后一幅场景图像，如果是，将所有标志位为未标记状态的像元的灰度值与最后一幅图像的实际调光权值结合，获得所有未标记像元所对应的高动态场景中的灰度值；如果否，返回执行步骤三二；步骤三四、根据所述像元的灰度值与对应的实际调光权值，获得该像元所对应的高动态场景图像中的灰度值，并将所对应的标志位标记。