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《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》 2018年
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基于sCMOS的高动态范围图像合成技术研究

闫苏琪  
【摘要】:sCMOS作为一种弱光探测器,近年来发展迅速并得到了广泛的关注。由于具备灵敏度高、功耗低、读出速度快但噪声小等优良性能,sCMOS已发展成为弱光探测领域内一种重要的传感器类型。此外,sCMOS还可以通过调节增益的方式来同时获取不同曝光度图像,这为sCMOS在快速高动态合成领域的广泛应用奠定了坚实的基础。本文围绕着基于sCMOS传感器的实时高动态范围成像技术展开了以下几个方面的研究工作:第一,基于ISE平台,在FPGA作为控制芯片的背景下,对已有图像获取程序进行了具体的分析。并对其中的主要模块进行了仿真调试验证。实现了在不使用开发板自带软件的条件下,使用串口助手也可实现图像的采集控制。此外,自行设计了Camera Link图像输出模式。当设置不同增益时,可实现在普通采集卡软件上高低增益图像的同时显示。第二,结合分段线性校正和最小二乘法的思想,本文提出了基于最小二乘法的分段线性插值算法。由于任何类型的图像传感器都存在不同程度的非均匀性,且当增益值设置比较大时,不仅有用信号被放大,噪声也会被放大。因此,为了sCMOS传感器更有效地工作,非均匀性的校正显得很有必要。实验结果表明本文所提出的校正方法在整个照度范围内都具有比较好的效果。并且该方法可以适应于不同程度的非均匀性校正。此外,本校正方法还可以将平均均匀度提高40%左右。经本方法校正后的LDR图像含有较少的噪声,这为HDR合成图像的高质量提供了保障。第三,为了获取高动态范围图像,本课题对基于图像融合方式实现高动态图像合成技术进行了大量的调研。并且根据传感器的双增益通道输出图像的灰度特点,提出了基于双增益特性的快速高动态图像合成方法。以客观图像质量评价方式作为标准,相比于其他基于sCMOS传感器的曲线拟合方法,本方法具有更好的合成效果。另外,我们还对该算法进行了基于硬件实现框架的设计。实验结果证明了该算法可以实现实时高动态范围图像的获取。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
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