視頻攝像機閃光照明的研究及在水下成像的應用.pdf

1、分類號密級UUUUDDDDCCCC編號桂林電子科技大學碩碩碩碩士士士士學學學學位位位位論論論論文文文文題目目目目視頻攝像機閃光照明的研究及在水下成像的應用((((英文英文))))StudiesonStrobeLightingfVideoCameraItsApplicationsinUnderwaterImaging研究生學號::::092021604研究生姓名::::覃雪玲指導教師姓名、職務指導教師姓名、職務::::何志毅教授申請學位門

2、類::::工學碩士學科、?？?、專業(yè)::::物理電子學提交論文日期::::2012年4月論文答辯日期::::2012年6月年月日摘要I摘要摘要摘要摘要攝像與照相一樣經(jīng)常需要人工照明，為避免運動模糊，對于動態(tài)目標的攝像一般曝光時間短，需要強光照明。在很多情況下，如野外夜間攝像或水下攝像采用電池供電，往往難以保證充分的電源供應來維持這種連續(xù)的強光照明。本文借助照相機閃光照明的節(jié)能方法，設計與攝像機幀頻同步的LED脈沖照明技術(shù)，提供視頻攝像所需

3、要的高峰值功率強光脈沖而維持較低的平均功率，并將這種頻閃照明方法應用于水下視頻攝像。光在水中傳播具有吸收和散射特性，在深處的水下攝像不僅要提供較高光功率的主動照明光源，還要克服后向散射光對成像所造成的影響。本論文考慮到海水的吸收與散射特性和它們在不同情況下的吸收散射比，把大功率LED脈沖驅(qū)動照明與水下攝像相結(jié)合，在不同情況下分別克服水的吸收和散射的影響，達到最佳成像效果。本文利用一臺像增強型CCD（ICCD）攝像機進行視頻采集，它具有很

4、高的成像靈敏度和超短快門曝光時間，允許我們以很小的占空比（0.01）脈沖來驅(qū)動閃光LED就可以使其脈沖寬度覆蓋ICCD的快門開啟時間，兩者的同步通過ICCD攝像機的圖像信號采集外部觸發(fā)端口實現(xiàn)。由一臺PC機控制下位單片機輸出兩路頻率相同、相位差和占空比可調(diào)的脈沖信號，分別驅(qū)動大功率LED和觸發(fā)ICCD攝像機進行視頻信號采集。由于LED和ICCD視頻采集響應時間存在一定的差距，研究中通過硬件和軟件兩種方法對驅(qū)動LED的脈沖信號進行一定延時

5、。通過對不同延時時間下所攝圖像質(zhì)量的對比找出最佳延時時間，使ICCD采集光信號時間和LED發(fā)光脈沖嚴格意義上的同步。LED光源的選擇對于閃光照明能否達到較好的電光轉(zhuǎn)換效率也是關鍵環(huán)節(jié)之一。我們對不同市場來源的大功率LED脈沖驅(qū)動下的瞬態(tài)光電特性進行了研究，包括LED發(fā)光效率注入電流特性和光電時間響應特性。發(fā)現(xiàn)大部分LED在高峰值電流的脈沖驅(qū)動方式下效率都遠低于恒直流驅(qū)動方式，這些LED并不適合作為攝像機閃光燈，而一些業(yè)界先進企業(yè)所生產(chǎn)的