数字摄像机的高动态范围曝光算法及实现.pdf

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1、第24卷第1期传感技术学报Vo1．24No．12011年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2011ImplementationofHighDynamicRangeExposureAlgorithmforDistalCameraYANGbin，WANGYanchang，LlPeihong，LIUJilin(InstituteofInformationandCommunicationEngineering，z^angUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Demandsforthefeatureofhig

2、hdynamicrangeofdigitalcamerawereseeninlotsofapplicationsofmachinevision．Logarithmicimagesensorsuppliesthehardwarearchitecturetotherequirement，buttheexposureal-gorithmwasstillmanualandineffective．Ahighdynamicrangeauto—exposurealgorithmbasedonLogarithmicimagesensorwaspresentedtomeettherequirement．Wi

3、thfield—programmablegatearray，thisalgorithmcanseparatethenaturalscenesintoregionofinterestandregionoftarget．Real-timeauto-segmentdexposureandLogarithmicexposurewereappliedtokeepthedetailofdarkareaandrecovertheoverexposedarea．Theresultsshowthatthedynamicrangeoftheimageisimprovedsignificantly．Keywor

4、ds：logarithmicimagesensor；segmentedexposure；field-programmablegatearray(FPGA)；dynamicrangeEEACC：7230Gdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．O1．015数字摄像机的高动态范围曝光算法及实现杨镔，王延长，李培弘，刘济林(浙江大学信息与通信工程研究所，杭州310027)摘要：在机器视觉领域，许多应用对摄像机的动态范围提出了苛刻的要求。对数曲线响应传感器的出现为图像动态范围的提升奠定了硬件基础。然而目前针对该传感器的曝光控制均需人工操作评估，自动性、实时性差。为了解决

5、这个问题，提出了一种基于对数曲线响应传感器的高动态范围自动曝光算法，并基于现场可编程门阵列(FPGA)并行计算在硬件上实现该算法．从而能够在图像前端实现对物理场景的实时高动态曝光。通过对感兴区间和目标区间的自适应选择，在保留阴暗区域细节的基础上实现过曝区域的复原，提升图像动态范同。关键词：对数曲线响应传感器；分段曝光；FPGA；动态范围中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)O1—0068-05在月球车自主漫游、道路检测、隧道监测、金属焊评估当前图像的亮度，并将它与用户自定义的理想接实时检测、智能交通等相关领域，图像信息作为最前指标相比较，通过控制电

6、路增大或缩短曝光时间，增端的信息输入直接影响着后端机器视觉算法执行的效强或减弱模拟／数字增益值，逐渐逼近理想亮度区果。这些领域对摄像机的动态范围和曝光模式提出了间⋯，这类算法对过曝图像或者过暗图像的曝光控苛刻的要求。为此，本文提出了一种基于对数曲线响制结果会显得过暗或过亮。另一些比较普遍的曝光应功能传感器的曝光算法，在过曝光情况下，利用分段算法即通过研究不同光照条件下的亮度与曝光值之曝光及对数曲线响应曝光的方法对图像进行处理，算问的关系来进行曝光控制，或将图像分为几个法对感兴区问与自适应判别的目标区间进行评估，动不同权值区域进行曝光评估，这些算法依然受态调节分段阈值及相关的电压参数，从而实

7、现对过曝到来自传感器的硬件限制。区域的信息复原，提升摄像系统的动态范围。为了克服单帧图像动态范围的限制，一类基于多曝光融合进行动态范围增强的相关算法开始应1相关研究用。Goshtasby对同一场景摄取不同曝光参数下当前的曝光算法均基于传统的传感器模式。由的多副图像，对图像进行分块，求取图像序列中单帧于绝大多数的摄像系统并不存在机械快门，改变曝图像每个图像块的信息熵，并将拥有最大信息量的光时问长短及模拟／数字增益成为控制曝