一种光电快速周扫图像曝光补偿方法与流程

本发明涉及光电及图像处理，具体涉及一种光电快速周扫图像曝光补偿方法。

背景技术：

1、目前光电探测设备已经广泛应用于军事侦察、目标探测等各个领域，为应对复杂的使用环境和更高的探测要求，光电快速周扫逐渐发展起来。快速周扫主要利用探测器(如cmos)在转动过程中获得一系列目标图像，然后对这些图像进行拼接、补偿等处理，最终获得目标的大小、距离、速度等信息。常见的光电快速周扫设备包括振镜式周扫电视。

2、然而在快速周扫的过程中存在曝光延迟等问题，导致部分图像成像效果不佳，进而大大影响了后续图像处理的难度和复杂程度，并影响最终探测结果的准确性和可靠性。为了解决类似的问题，有人从硬件层面进行了改进，提出了一种连续周扫线性运动像移补偿系统。该系统包括相机主控系统、驱动系统、弹性组件、底座、靶面支架、相机靶面，通过驱动机构的偏心变径旋转轮的高速旋转，带动相机靶面线性匀速运动，最终实现了像移补偿并获得了良好的成像效果，具体内容参见中国专利cn114954979a。

3、此外中国专利cn106791282b公开了一种周视扫描系统视频增强方法，该方法首先统计所述周视扫描系统在第n周扫描过程中产生的所有视频数据的像素灰度级，并以灰度级为像素划分基准，求取像素概率密度；然后建立像素灰度级与像素概率密度的对应关系，得到灰度映射表；最后根据所述灰度映射表得到第n+1周所有视频数据的像素灰度级对应的像素概率密度，得到全景周视图像。该方案采用全周数据统计方法获得全景直方图信息，在此基础上对全景图像进行均衡化处理，很好的解决了传统直方图处理后带来的全景拼图边界问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种光电快速周扫图像曝光补偿方法，该方法包括以下步骤：

2、(a)在自动曝光模式下进行周扫，获得一系列图像，记录每一帧图像的位置信息、灰度值，分别得到位置信息数组和灰度值数组，将这两个数组进行关联、匹配；

3、(b)计算出所述灰度值数组对应的曝光时间数组；

4、(c)依据前后相邻两帧图像的灰度值、曝光时间、位置信息之间的内在关系，调整曝光时间数组的次序，获得新的曝光时间数组；

5、(d)在手动曝光模式下，采用新的曝光时间数组进行周扫并获得一系列图像；

6、(e)在步骤(d)的基础上持续记录图像的灰度值和曝光时间，并根据灰度值变化对曝光时间进行微调。

7、进一步的，步骤(a)中待设备进入匀速周扫状态(即匀速周扫)后，选取任意位置作为起始点开始周扫。

8、进一步的，步骤(a)中在自动曝光条件下进行一个周期的完整周扫得到一系列图像，记录每一帧图像的位置信息和灰度值信息。步骤(a)的主要作用是将图像的灰度值与图像的产生位置进行关联、匹配，允许存在误差，并且误差范围可根据实际使用情况确定。

9、进一步的，步骤(b)中根据所使用的探测器(如cmos)自身的灰度值与曝光时间之间的对应关系，计算出灰度值数组对应的曝光时间数组，并将曝光时间数组与位置信息数组进行关联、匹配。

10、进一步的，步骤(c)中依据上一帧图像的灰度值决定下一帧图像的曝光时间这一规律，将曝光时间数组依次前移一帧与图像位置信息重新进行关联、匹配，由此获得新的曝光时间数组。例如原曝光时间数组为：t1(p1)、t2(p2)、t3(p3)···tn(pn)，调整后获得的新曝光时间数组为：t2(p1)、t3(p2)···tn(pn-1)、t1(pn)。

11、进一步的，步骤(d)中在手动曝光模式以及新曝光时间数组下，在与步骤(a)相同的周扫环境下周扫一圈，获得一系列图像。

12、本发明提供的方法解决了快速周扫过程中普遍存在的图像成像效果不良问题，在周扫过程中使用传统的自动曝光方法，由于场景变换很快，利用上一帧图像的灰度信息进行本帧图像曝光时间的计算很容易产生过曝光及欠曝光的情况，从而影响成像质量及识别效果。为此本发明通过采集和计算，将当帧图像的位置信息、灰度信息以及当帧图像的曝光时间相关联匹配和调整，很好的抑制了过曝光及欠曝光现象，取得了较好的成像效果。

13、与现有同类技术相比，本发明的有益效果表现在以下几点：(1)方法简单、适应性广、可操作性强，能够满足各种振镜式周扫电视的图像曝光补偿处理；(2)效果好，采用本发明方法获得的图像能更好、更多的反应出探测结果。

技术特征：

1.一种光电快速周扫图像曝光补偿方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a)中待设备进入匀速周扫状态后，选取任意位置作为起始点开始周扫。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(a)中在自动曝光条件下进行一个周期的完整周扫获得一系列图像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a)中将图像的位置信息和灰度值信息进行关联、匹配。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(b)中根据所使用的探测器自身的灰度值与曝光时间之间的对应关系，计算出灰度值数组对应的曝光时间数组，并将曝光时间数组与位置信息数组进行关联、匹配。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(c)中依据上一帧图像的灰度值决定下一帧图像的曝光时间这一规律，将曝光时间数组依次前移一帧与位置信息数组重新进行关联、匹配，获得新的曝光时间数组。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(d)中在手动曝光模式以及新曝光时间数组条件下，在与步骤(a)相同的周扫环境下周扫一圈，获得一系列图像。

技术总结
本发明涉及一种光电快速周扫图像曝光补偿方法。首先在自动曝光模式下进行周扫获得一系列图像，提取每帧图像的灰度值和位置信息，得到灰度值数组、位置信息数组；根据灰度值与曝光时间的对应关系计算出曝光时间数组，依据前后相邻两帧图像的灰度值、曝光时间、位置信息之间的关系，调整曝光时间数组的次序获得新的曝光时间数组；在手动曝光模式下，利用新的曝光时间数组进行周扫获得一系列图像，持续记录图像的灰度值和曝光时间，根据灰度值变化对曝光时间进行微调，最终获得了较好的成像效果。本发明具有方法简单、适应性广、可操作性强等优点，能够满足各种振镜式周扫电视的图像曝光补偿需求。

技术研发人员：皮雳,李洁,崔纳,陈德明,尹世航,叶林威,欧元
受保护的技术使用者：湖北华中长江光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21