高动态范围成像的dmd快速调光方法
【专利摘要】高动态范围成像的DMD快速调光方法，涉及高动态范围成像领域，解决现有技术存在调光系统振荡的问题，本发明能够迅速使DMD对入射光的调制达到光强控制的目标范围内。利用实际场景成像其非边缘区域的相邻像素值变化缓慢的特点，以多个相邻像元为调光单位，通过粗调光和精调光，在最坏的情况下调光权值的搜索步数为N/h。相比于固定步长法，本方法具有速度较快、且不易出现震荡的特点。
【专利说明】高动态范围成像的DMD快速调光方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高动态范围成像领域，具体涉及一种DMD在高动态范围成像中的快速 调光方法，具体地说是一种能够迅速使DMD对入射光的调制达到光强控制的目标范围内。
【背景技术】
[0002] 在DMD用于高动态成像探测中，DMD微镜阵列与图像传感器各像元--对应。目 标光线进入成像物镜并将场景成像到DMD光强调制器上，当DMD上的微反射镜处于开的状 态时微反射镜将成像物镜上的光反射到CCD成像探测器上，形成对应像素的亮态；当DMD上 的微反射镜处于关的状态时，入射到DMD上的光线被反射到非成像反射吸光装置内，光线 不能到达图像传感器，从而形成对应像素的暗态。
[0003] 根据探测器获得的图像去调整对应DMD上相应位置的微反射镜的开关状态以及 开关时间以达到调整像面局部区域光强的目的，表现出对图像传感器像素点不同层次的光 强控制。
[0004] 在DMD应用于高动态成像探测中，对某一饱和像素调光只需要将像素值调节到 图像探测器自身较敏感的响应区段内，一般为图像探测器的临界饱和值Th sat与l/m(l/ m > 1/2)倍临界饱和值1?之间，这是一个宽区间，区间的上限与下限存在m倍关系，因此 调光权值的步进可以采用m倍关系，并且可以设为固定的几个值。如将DMD可调光强范围 区间分配N个固定的调光权值r n(n = 1，……N)，且有
[0005] 0 ^ rN < rn < r! ^ 1 (1)
[0006] 研究微镜阵列DMD的快速调光方法是为了快速地获得在高动态成像探测中DMD某 一像素的光强调制权值，以控制DMD某一微镜两态（0N/0FF)时间的长短，实现对应图像传 感器像素点不同层次的光强调制，使场景成像到图像探测器上的饱和区域处的光强快速的 调节至图像探测器最佳响应区域。
[0007] 将光强调节到光强控制的目标范围的速度是由对光强控制权值的搜索速度决定， 对光强控制权值的搜索速度可由（2)式表示 ：
[0008] Num = f (rstart, L, Δ ) (2)
[0009] Num为搜索步数，rstart为初始光强控制权值，L为实际场景光强，Λ为调光权值的 改变步长。由于实际场景光强L使图像传感器区域饱和后，L的具体范围是一个未知数，因 此只有采用试探搜索光强控制权值的方式使光强达到调制目标范围内。在r start、L固定的 情况下，△改变的方式决定着光强控制权值的搜索速度。
[0010] 若采用一般的固定步长法，即Λ取固定值，此种方法下，Λ在某些取值情况下甚 至会出现Num的情况，此时调光系统振荡。Δ取1时调光系统不会出现Num的情 况，但是在最坏的情况下调光权值的搜索步数Num将取到最大值N。此种方法只适合于对调 光速度要求不高、场景光强变化小的静态场景调光。△大易使调光系统振荡，△小搜索费 时。因此需要一种具有较快的收敛速度的光强调制方法。
【发明内容】
toon] 本发明为解决现有技术所存在的调光系统振荡问题，利用实际场景成像其非边缘 区域的相邻像素值变化缓慢的特点，提出一种高动态范围成像的DMD快速调光方法。
[0012] 高动态范围成像的DMD快速调光方法，该方法由以下步骤实现：
[0013] 步骤一、在DMD可调光强范围区间内分配N个固定的调光权值rn，η为小于等于N 的正整数；且有0 < rN < rn < Γι < 1，采用自适应空间区域法，以多个相邻像元为调光单 位；
[0014] 所述调光单位具体确定为：以像兀Pi为中心，在+ 1 > + 1 ) 邻域内，选取h个像元作为调光单位，i为像元Pi当前的调光权值，所述h大于等于4,小 于等于N;
[0015] 步骤二、判断调光单位中是否有处于饱和状态的像元，如果是，则重新分配调光单 位中像元的调光权值，并执行步骤三；如果否，则执行步骤四；
[0016] 步骤三、判断调光单位中是否包含亮目标的边缘区域，如果是，则直接回到步骤 二；如果否，则中心像元Pi对应的调光权值为 7^，调光单位中多个相邻像元的调光权值均 为q，执行到步骤二；
[0017] 步骤四、判断调光单位中像元值是否小于Ι/m临界饱和值?ν所述Ι/m大于等于 1/2小于1 ;如果是，则将调光权值进行更新，返回步骤二；如果否，则结束，实现DMD在高动 态探测中的快速调光。
[0018] 本发明的有益效果：本发明利用实际场景成像其非边缘区域的相邻像素值变化缓 慢的特点，采取以相邻的几个像元素为调光单位，为调光单位内的每个像元分配相邻的调 光权值。若调光单位内的像元个数为h，DMD组成的高动态探测系统的固定调光权值共为N 个，则在最坏的情况下调光权值的搜索步数为N/h。相比于固定步长法，本方法具有速度较 快、且不易出现震荡的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明相邻关系不意图。
[0020] 图2为本发明所述的高动态范围成像中的DMD快速调光方法的流程图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0021] 一、结合图1和图2说明本实施方式，高动态范围成像的DMD快速调 光方法，包括确定调光单位、粗调光（范围预估）、精调光。
[0022] 确定调光单位包括相邻像元定义确定、单位内像元个数确定：
[0023] 相邻的像元位置可以用距离来定义，现有像元Py满足此发明中与其有相邻关系 的像元P i+1与像元Pi之间的距离为
[0024]
【权利要求】
1. DMD在高动态探测中的快速调光方法，其特征是，该方法由以下步骤实现： 步骤一、在DMD可调光强范围区间内分配N个固定的调光权值rn，n为小于等于N的正 整数；且有0 < rN < rn < Γι < 1，采用自适应空间区域法，以多个相邻像元为调光单位； 所述调光单位具体确定为：以像兀Pi为中心，在^^ ζ jyi + 1 > + 1 >邻域 内，选取h个像元作为调光单位，h为像元Pi当前的调光权值，所述h大于等于4,小于等于 N； 步骤二、判断调光单位中是否有处于饱和状态的像元，如果是，则重新分配调光单位中 像元的调光权值，并执行步骤三；如果否，则执行步骤四； 步骤三、判断调光单位中是否包含亮目标的边缘区域，如果是，则直接回到步骤二；如 果否，则中心像元Pi对应的调光权值为^/丨，调光单位中多个相邻像元的调光权值均为 4，执行到步骤二； 步骤四、判断调光单位中像元值是否小于Ι/m临界饱和值?ν所述Ι/m大于等于1/2 小于1 ;如果是，则将调光权值进行更新，返回步骤二；如果否，则结束，实现DMD在高动态探 测中的快速调光。
2. 根据权利要求1所述的DMD在高动态探测中的快速调光方法，其特征在于，步骤二重 新分配调光单位中像元的调光权值，即调光权值依次改为<^+1至;步骤四中将调光 权值更新为至^。
【文档编号】H04N5/355GK104159042SQ201410367025
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】孙宏海, 王延杰, 李静宇, 陈怀章 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所