高動態(tài)范圍成像技術(shù)的研究.pdf

1、人類獲取的信息大部分來自于視覺，圖像是視覺獲取信息重要來源。數(shù)字成像技術(shù)在現(xiàn)代信息技術(shù)中有著舉足輕重的作用。本文針對提高數(shù)字成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的方法進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文首次將信息論引入對數(shù)字成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的研究中來，明確揭示了圖像的信息量與動態(tài)范圍之間的關(guān)系：在系統(tǒng)曝光量不變的前提下，成像系統(tǒng)動態(tài)范圍與圖像信息量的負(fù)倒數(shù)成線性關(guān)系，即成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍越大，其相應(yīng)獲取圖像的熵就越大。
　　 從信息論的角度系

2、統(tǒng)的總結(jié)了目前擴(kuò)展成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的三個(gè)方向：時(shí)間域擴(kuò)展，空間域擴(kuò)展以及自適應(yīng)擴(kuò)展。提出三種新的利用空間光調(diào)制器(SLM)實(shí)現(xiàn)的動態(tài)范圍擴(kuò)展方法：時(shí)間域SLM多次曝光，空間域光強(qiáng)編碼調(diào)制，自適應(yīng)PID反饋控制。完整的推導(dǎo)了三種擴(kuò)展方法對動態(tài)范圍的影響，并得出結(jié)論：在理想情況下，三種方法可以達(dá)到的最大系統(tǒng)動態(tài)范圍為空間光調(diào)制器動態(tài)范圍與圖像傳感器動態(tài)范圍之積。通過數(shù)值模擬證實(shí)了這三種方法的有效性。
　　 自行設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了基于硅

3、基液晶調(diào)制器LCoS和CCD傳感器的的高動態(tài)范圍成像系統(tǒng)。利用該成像系統(tǒng)分別進(jìn)行了時(shí)間域多次曝光，空間域光強(qiáng)編碼調(diào)制，自適應(yīng)PID反饋控制三種動態(tài)范圍擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。對每一種方法都給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論分析，最后對三種方法的適用范圍進(jìn)行了討論。
　　 首次提出通過系統(tǒng)信息量計(jì)算來優(yōu)化包含多離散器件成像系統(tǒng)的方法。該方法以獲得成像系統(tǒng)最大互信息量為目標(biāo)，尋找出各離散器件固有周期之間最優(yōu)化的匹配關(guān)系，以及離散器件間最優(yōu)化的空