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视频图像抗晕光研究

王健  
【摘要】: 当图像景物中明暗之处亮度之比大于图像传感器的动态范围时,就会产生晕光现象。论文以汽车夜间行车时产生的晕光现象为背景,对视频图像晕光现象的机理进行了研究和分析,针对视频图像抗晕光问题,作者提出了三种抗晕光新方法,并分别对这三种抗晕光方法的具体实现进行了深入研究。 第一种视频图像抗晕光方法是面阵CCD图像传感器像敏单元光积分时间单独设定法。在现有面阵CCD图像传感器结构基础上,通过增加像敏单元寻址电路、光积分时间脉冲产生电路和光积分时间设定电路,使面阵CCD图像传感器每个像敏单元的光积分时间可以单独设定。当面阵CCD某个像敏单元发生晕光时,适当缩短该像敏单元的光积分时间,就可以达到消除晕光现象的目的。 第二种视频图像抗晕光方法是面阵CMOS图像传感器像敏单元光积分时间单独设定法。在现有CMOS图像传感器结构基础上,通过增加复位脉冲信号产生电路及像敏单元复位脉冲信号锁存电路,使面阵CMOS图像传感器每个像敏单元的光积分时间均可单独设定。当面阵CMOS图像传感器上某个像敏单元发生晕光时,适当延长其复位脉冲信号宽度,就可以达到消除晕光现象的目的。 第三种视频图像抗晕光方法是双CCD图像传感器法。利用光积分时间一长一短两路CCD摄像机同步采集同一景物,光积分时间较短CCD摄像机用来采集图像景物中光线较亮部分的图像信息,光积分时间较长CCD摄像机用来采集图像景物中光线较暗部分的图像信息。图像处理过程采取两种方法:一种方法是利用CPLD通过像素亮度置换算法对两路视频图像信号进行处理,另一种方法是利用DSP通过分段线性取权值合成算法对两路视频图像信号进行处理。经过处理后的图像信号通过视频编码器输出一路具有宽动态范围的视频图像信号,达到视频图像消除晕光现象的目的 第一种视频图像抗晕光法与第二种视频图像抗晕光法均需通过改变图像传感器的内部结构,从而实现视频图像抗晕光目的。第三种视频图像抗晕光法是通过DSP构建图像处理硬件平台,结合相关图像处理算法,实现视频图像抗晕光目的。 经过实验验证,面阵CCD图像传感器像敏单元光积分时间单独设定法和面阵CMOS图像传感器像敏单元光积分时间单独设定法具有一定的抗晕光效果,基于双CCD图像传感器抗晕光法可以将面阵CCD图像传感器的动态范围从80dB扩展到106dB,有效地解决了视频图像抗晕光问题。


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