基于数字微镜器件的高动态范围场景像素级调光技术研究

对于空间目标成像探测和科学成像应用,通常要求成像设备的动态范围达到60dB以上。为了对高动态场景进行实时有效观测,设计了一种利用数字微镜器件(DMD)作为像素级空间光调制器的成像系统。为了消除镜元与像元不匹配造成的采集图像失真,实现像素级的调光控制,提出一种利用摩尔条纹相位性质装调测试系统的方法,控制调光位置精度达到0.4pixel。在此基础上提出一种高效实时的调光算法,利用DMD调制每一个像素的有效积分时间,调光后图像熵值优于调光前。实验结果表明,DMD调光成像系统能够对约90dB动态范围场景进行调光成像,并实时输出显示,帧频达90frame/s。

基于DMD的高动态范围场景成像技术

为了对高动态范围场景进行实时有效的观测,设计了一种采用数字微镜器件作为空间光调制器的成像系统.通过改进数字微镜器件的驱动时序,提高数字微镜扩展成像系统动态范围能力.针对光学系统存在畸变,采用多项式拟合法获得数字微镜器件到图像传感器的精确映射关系.针对一般调光算法导致调光后图像可视性差的问题,引入色阶映射算子生成调光模板,获得符合人眼视觉特性的调光结果.实验结果表明,在10帧/s的条件下采用数字微镜器件可提高传统成像系统动态范围66dB,成像系统总的动态范围达到126dB,图像传感器控制准确度达到0.69个像素级别,调光后场景高亮目标与暗背景可同时观测到,调光后采集图像的信息熵得到提高,系统满足对高动态范围场景实时成像观测的需求.