[發(fā)明專利]一種EMCCD增益自動(dòng)調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410121046.9
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN104954696B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張聞文;陳鋒;陳錢;顧國華;何偉基;錢惟賢;隋修寶;屈惠明;路東明;于雪蓮;任侃;王利平;王慶寶;張毅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 唐代盛,孟睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種EMCCD增益自動(dòng)調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)增益調(diào)節(jié)就是計(jì)算當(dāng)前EMCCD圖像(即電子倍增CCD圖像)的亮度值及增益大小，通過比較判別進(jìn)行反饋以實(shí)現(xiàn)增益水平的調(diào)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)圖像亮度的自動(dòng)調(diào)整，以改善圖像亮度及對比度。

目前傳統(tǒng)的基于曝光函數(shù)進(jìn)行計(jì)算的自動(dòng)增益算法，如文獻(xiàn)(EMCCD倍增增益自動(dòng)調(diào)節(jié)算法，陸震熙何偉基等，第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集，2012)突出的方法在針對曝光時(shí)間值計(jì)算時(shí)都是采用一種“中間亮度”固定值作為參考依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，即設(shè)定一個(gè)亮度固定值作為參考，該方法在普通光照條件下適用性較強(qiáng)，但在一些特殊光照條件下，例如物體背光或者受到強(qiáng)正面光照射時(shí)，此時(shí)圖像場景中最亮和最暗的區(qū)域?qū)Ρ榷炔町惔螅衾^續(xù)采用中間亮度固定值法，就會導(dǎo)致圖像中部分區(qū)域曝光過度或不足，此時(shí)圖像的細(xì)節(jié)信息可能都將丟失。另外對于微光圖像，由于其大多數(shù)灰度值都集中在較低的灰度級，而當(dāng)增益增大時(shí)，灰度又開始往較高灰度級偏移。簡單的設(shè)置一個(gè)“中間亮度”固定值會導(dǎo)致曝光不足或者曝光過度。簡言之，現(xiàn)有的EMCCD圖像自動(dòng)增益調(diào)節(jié)方法對復(fù)雜多變的光照條件適應(yīng)性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種EMCCD增益自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，提高了復(fù)雜多變的光照條件下的EMCCD拍攝系統(tǒng)的適應(yīng)性，使得經(jīng)過自動(dòng)增益調(diào)節(jié)后拍攝的圖像亮度得到改善。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種EMCCD增益自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其操作過程為：設(shè)定EMCCD圖像的最佳亮度區(qū)間為B_L～B_H，B_L、B_H均為亮度閾值，且B_L＜B_H，用EMCCD相機(jī)在連續(xù)拍照模式下攝取圖像，設(shè)定EMCCD相機(jī)拍攝當(dāng)前幀圖像時(shí)的增益值為G₁、曝光時(shí)間為T₁；計(jì)算當(dāng)前幀圖像的圖像灰度均值以獲得當(dāng)前幀圖像的亮度均值B₁；判斷當(dāng)前幀圖像亮度均值B₁是否處于最佳亮度區(qū)間B_L～B_H內(nèi)；

一、如果當(dāng)前幀圖像亮度均值B₁不處于最佳亮度區(qū)間B_L～B_H內(nèi)，則進(jìn)一步判斷B₁與B_L、B_H的大小，

1.1如果B₁小于亮度閾值B_L，此時(shí)判定當(dāng)前幀圖像的增益G₁過小，將EMCCD相機(jī)拍攝下一幀圖像的曝光時(shí)間調(diào)整為T₂，其中T₁＜T₂，并計(jì)算使用EMCCD相機(jī)在曝光時(shí)間為T₂時(shí)拍攝下一幀圖像可能具有的灰度均值，從而獲得下一幀圖像可能具有的亮度均值B₂，然后如公式(1)所示計(jì)算出EMCCD相機(jī)拍攝下一幀圖像時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)定的增益值G₂；

1.2如果B₁大于亮度閾值B_H，此時(shí)判定當(dāng)前幀圖像增益G₁過大，將EMCCD相機(jī)拍攝下一幀圖像的曝光時(shí)間調(diào)整為T'₂，其中T₁＞T'₂，并計(jì)算使用EMCCD相機(jī)在曝光時(shí)間為T'₂時(shí)拍攝下一幀圖像可能具有的灰度均值，從而獲得下一幀圖像可能具有的亮度均值B'₂，然后如公式(2)所示計(jì)算出EMCCD相機(jī)拍攝下一幀圖像時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)定的增益值G'₂；

二、如果當(dāng)前幀圖像亮度均值B₁處于最佳亮度區(qū)間B_L～B_H內(nèi)，則計(jì)算當(dāng)前幀圖像的直方圖灰度分布比例值，根據(jù)當(dāng)前幀圖像的直方圖灰度分布比例值大小判斷當(dāng)前幀圖像的光照條件，

2.1若當(dāng)前幀圖像的光照條件是常規(guī)光照條件，則EMCCD相機(jī)拍攝下一幀圖像的曝光時(shí)間保持T₁不變，增益保持G₁不變；