机器视觉课程论文-基于人眼的彩色数字相机的研究

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1、11基于人眼的彩色数字相机的研究摘要：从人眼生理结构出发，分析人眼视觉系统的感光与控制机理，并阐述人眼具有的众多视觉特性，提出了一种基于人眼视觉特性的彩色数字相机的设计。通过对数字相机成像系统的深入研究，挖掘影响成像质量的重要因素，分析了相机曝光、聚焦以及色彩平衡等关键技术的作用效果。通过对比人眼视觉系统与相机成像系统，寻找改善相机关键技术性能的有效途径。对研究如何进一步改善相机的自动曝光、聚焦、白平衡等技术性能具有重要的理论价值与实际意义。关键词：数字相机，自动曝光，自动聚焦，自动白平衡，视觉特性Basedontherese

2、archofhumaneyecolordigitalcameraAbstract：Fromthephysiologicalstructureofhumaneyes,thisdissertationfirstlyanalyzesthephotoreceptiveprinciplesofhumanvisionsystemandelucidatessomevisualfeaturesofhumaneyes.Secondly,throughin-depthresearchesonimagingsystemofdigitalcamera

3、,digoutaseriesofimportantfactorsassociatedwithimagingqualityandanalyzestheeffectsofexposure,focusandwhitebalanceofdigitalcamera.Also,weseekforsomeeffectivemethodstoadvancetheperformanceofdigitalcolorcamerabycomparingthehumanvisionsystemwithcameraimagingsystem,whichw

4、illlaythefoundationforsubsequentresearch.Keywords:Digitalcamera,Automaticexposure,Automaticfocus,Automaicwhitebalance,Visioncharacter1前沿图像与其他信息载体一样包含着丰富的客体内容，是人们认识世界、理解世界的重要表现手段。随着人类文明的进步与科学技术的发展，人们获取图像的方式发生着巨大的变化，各种成像设备也因此应运而生。从成像色彩角度划分，数字相机可分为真彩色数字相机、伪彩色数字相机、假彩色数字

5、相机以及黑白数字相机。其中，真彩色数字相机的使用最为广泛，通常简称为彩色数字相机。彩色数字相机成像包含了前端捕获、后期处理、终端显示等一系列过程。每个过程都会影响最终图像的成像效果与相机的整体性能。在拍摄目标时，人们总希望快速地获取清晰度较高、色彩表现力较好、内容信息相对完整的场景图像。这里的11“内容信息”、“清晰度”、“色彩表现”往往是衡量数字相机性能的重要参数指标。从相机成像过程来看，这些指标都对应着相机不同的参数属性：曝光参数对应“内容信息”；离焦量表征“清晰度”；而色彩平衡则代表“色彩表现”。对于具有自动调节功能的数

6、字相机而言，上述三种参数属性分别隶属于相机的三种基本功能，即自动曝光（AutomaticExposure，AE）、自动聚焦（AutomaticFocus，AF）及自动白平衡（AutomaticWhiteBalance，AWB）。该三种功能的实现依赖于相机中三类不同的自动控制核心技术，因此人们通常称之为3A控制技术。3A技术作为彩色数字相机的核心技术，是相机成像与图像处理领域中的一个重要的研究方向。由于其所涉及内容较广，具有较强的学术前沿性及良好的实用前景等特点，因此多年来一直受到国内外研究人员的密切关注，并且目前已成为相机成像

7、技术中的热点问题。近年来，国内也涌现出不少关于3A技术的新方法，但大多数方法存在较强的使用局限性，在人们不断认识问题、解决问题的同时，各类方法也都有着不同程度的改进与发展。本论文在前期大量调研的基础上，针对特殊使用环境下无人值守型彩色数字相机的3A技术展开研究，深入研究了相机成像过程中曝光、调焦以及色彩调节等方面的控制机理，类比人眼视觉系统的感光特点与成像机制，改进并提出了一系列新的3A控制解决方案，改善了相机的整体成像性能，并为后续成像分析奠定了理论基础。2人眼视觉感知与相机成像机制2.1人眼视觉系统与感知特性人眼作为视觉系

8、统的主体，受到视神经系统的复杂控制，感知外部世界的客观存在与运动变化，并过各种途径将获得的信息进行加工、储存以及表达。随着科学技术的发展及对光学理论研究的不断深入，光学成像技术逐渐成为了模拟人眼视觉系统感知信息、处理加工及表达信息等过程的重要手段。在人眼的生理结构中视网膜充当