一种扩展动态范围的图像处理算法.pdf

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1、第24卷第1期传感技术学报V0l_24No．12011年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2011AnImageProcessingSynthesisofEnhancingDynamicRangeZHULiangxiao，YUXuecai，CHENTao，SUKe，WANGShiyang(SchoolofPhotoelectronic，，rmation，Universit)ofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu610

2、054，China)Abstract：Torestrainstrongbackgroundandlightextensiontargetimage，thedynamicrangeofimagesensorisakindofeffectivemethod．Theexpansionofdynamicimagesensorcanuseavarietyoftechniques，suchaslogarithmpixelstructure，horizontalbarpixelinstitutions，manyoverflowexp

3、osuretechnology，localexposuretechnology，etc．Thispaperproposesanovelimageprocessingalgorithmtoexpanddynamicrange，theprincipleisthesameimageofcontinuousgatheringtwice，usingmathematicalalgorithmforimagesynthesistoachievedynamicperipheralexpansion，andimprovethesigna

4、l—to·noiseratiooftheimage，theimagecanbefurtherenhancedtoobtaintheidealimage．Thisalgorithmhasabetterspeedandcanbe，appliedtotheimagesensorandinhibitionoftargetimagelight．Keywords：dynamicrange；imageprocessing；algorithm；exposuretimeEEACC：6140Cdoi：10．3969／j．issn．1004

5、—1699．2011．01．014一种扩展动态范围的图像处理算法冰朱良销，余学才，陈涛，苏柯，王世阳(电子科技大学光电信息学院，成都610054)摘要：为抑制强背景光而获取目标图像，扩展图像传感器的动态范围是一种有效的方法。图像传感器动态范围的扩展可采用多种技术，如对数像素结构、横向溢出栅像素机构、多次曝光技术、局部曝光技术等。提出一种图像处理的算法来扩展动态范围，其原理是对同一图像进行连续采集两次，利用数学算法对图像进行合成以达到动态外围的扩展，进而提高图像的信噪比，可进一步对图像进行增强，获得理想的图像。本算法的运

6、算速度快，应用于图像传感器的抑制强光获取目标图像。关键词：动态范围；图像处理；算法；曝光时间中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)01—0065一O3对于图像传感器，提高动态范围(DR)和信噪比(SNR)是很重要的。图像传感器的动态范围被定义为最大非饱和信号与黑暗条件下噪声的比值，这是图像传感器品质的关键因素⋯。传统结构的图像传感器的动态范围只有大约60dB，而环境图景的动态范围往往超过100dB，这就使得图像传感器所拍摄到的图像的对比度不够，当强背景光时，会图1图像传感器的动态范围

7、示意图使得图像传感器饱和，导致图像分辨率不足。图像传感器的动态范围定义为最大非饱和信号可以求得图像传感器的动态范围。和最小可测信号的比值，即表示为：动态范围=最大自然场景的光动态范围大于10(100dB)，常非饱和信号／最小可测信号。其中，最大非饱和信见图像采集系统的动态范围⋯，如表1所示。号为临界饱和信号，与光电探i贝4器的势阱容量有关；表l常见图像采集系统的动态范围最小可测信号为噪声的均方差。一般来说，图像传感图像采集系统动态范围／dB人眼90器的动态范围都达不到自然界光强的范围，尤其是胶片相机80CMOS图像传感

8、器的读出噪声较大，动态范围更受限高端CCD数码相机>78制。图像传感器的动态范围示意图如图1所示。消费类CCD数码相机66消费类CMOS数码相机54根据上图中饱和值和最小可测信号值的比值就项目来源：国家863项目资助(2010AAJ206)收稿日期：2010—06—09修改日期：2010—09—2766第24卷从上表中可以看出，只