[發明專利]一種實時高動態成像方法及成像系統有效
| 申請號： | 202010363457.4 | 申請日： | 2020-04-30 |
| 公開（公告）號： | CN111586310B | 公開（公告）日： | 2021-04-20 |
| 發明（設計）人： | 王華;陳耀弘;劉慶;王華偉 | 申請（專利權）人： | 中國科學院西安光學精密機械研究所 |
| 主分類號： | H04N5/235 | 分類號： | H04N5/235;H04N5/265 |
| 代理公司： | 西安智邦專利商標代理有限公司 61211 | 代理人： | 鄭麗紅 |
| 地址： | 710119 陜西省西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 實時 動態 成像 方法 系統 | ||
1.一種實時高動態成像方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟一、圖像探測器單次曝光進行圖像采集，并輸出高、低增益圖像數據，所述圖像探測器為具備高、低增益雙通道同時輸出的圖像探測器；
步驟二、對圖像探測器輸出的高、低增益圖像數據進行格雷碼-二進制碼轉換，得到高、低增益二進制碼圖像數據；
步驟三、對高、低增益二進制碼圖像數據進行分析計算，獲得高、低增益圖像的權值；
3.1)實時計算高、低增益二進制碼圖像的亮度均值；
其中，uLG為低增益圖像的亮度均值；uHG為高增益圖像的亮度均值，Data_LG_B表示低增益二進制碼圖像；Data_HG_B表示高增益二進制碼圖像；(x,y)表示像素點在圖像中的位置坐標；
3.2)根據曝光適度的評價方法，計算高增益圖像的權值wHG和低增益圖像的權值wLG；
其中，Imax為圖像的最大亮度值；
步驟四、按照高、低增益圖像的權值進行高動態范圍圖像的融合；
Dataout(x,y)＝wLG×Data_LG_B(x,y)+wHG×Data_HG_B(x,y))
為防止輸出圖像數據出現溢出的情況，對輸出值進行限制：
步驟五、對融合后的高動態范圍圖像數據進行高動態范圍圖像映射；
步驟六、將映射后高動態范圍圖像數據存儲于緩存單元；
步驟七、讀取緩存單元的數據并將映射后的高動態范圍圖像數據打包、編碼；
步驟八、將打包編碼后的圖像數據送至輸出單元輸出，并在顯示存儲單元解碼后進行顯示和/或存儲。
2.根據權利要求1所述的實時高動態成像方法，其特征在于：步驟五中，采用GIMP的方法進行高動態范圍圖像映射，將11bit位深圖像映射至8bit位深。
3.一種實時高動態成像系統，其特征在于：包括圖像探測器、圖像探測器驅動電路、FPGA、緩存單元、輸出單元和顯示存儲單元；
所述圖像探測器進行光電轉換，將拍攝場景的反射光信號轉換為數字視頻信號輸出；
所述圖像探測器驅動電路與圖像探測器連接，用于提供工作電壓給圖像探測器；
所述FPGA與圖像探測器連接，用于產生圖像探測器的工作時序、對圖像探測器輸出的圖像數據進行采集和處理；FPGA對圖像探測器輸出的圖像數據進行采集和處理時執行權利要求1或權利要求2中的步驟二至步驟八；
所述緩存單元與FPGA連接，用于緩存FPGA采集的低動態范圍圖像；
所述輸出單元與FPGA連接，用于將高動態范圍圖像通過硬件接口輸出；
所述顯示存儲單元與輸出單元連接，用于將高動態范圍圖像進行顯示和/或存儲。
4.根據權利要求3所述的實時高動態成像系統，其特征在于：所述圖像探測器為CIS2521圖像探測器，實現2560×2160，100幀/秒的圖像采集。
5.根據權利要求3或4所述的實時高動態成像系統，其特征在于：所述輸出單元為Camera-link或USB3.0接口電路。
6.根據權利要求5所述的實時高動態成像系統，其特征在于：所述緩存單元為DDR3或DDR4緩存芯片。
7.根據權利要求6所述的實時高動態成像系統，其特征在于：所述顯示存儲單元為包含圖像采集、解碼、顯示和存儲功能的計算機主機和顯示器。
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