CN101995731A - 一种基于液晶的直视型防眩光成像仪及防眩光成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于液晶的直视型防眩光成像仪，包括物镜成像系统，物镜成像系统的出射光测设置有HTPS液晶板，HTPS液晶板的出射光侧依次设置有半反射镜a、半反射镜b及目镜成像系统，目镜成像系统的外部设置有红外发光二极管，半反射镜a的反射光侧设置有直角棱镜，直角棱镜的反射光侧依次设置有半反射镜c及CCD，CCD与电路控制模块电气连接，电路控制模块的输出端与HTPS液晶板相连接。本发明防眩光成像方法，采用红外线发光二极管作为光源照亮眼睛，通过采集、处理、反馈拍摄者瞳孔图像信息确定眼睛注视方向后来控制自动聚焦，然后使用HTPS液晶逐个像素进行调制，降低了图像的对比度，提高了图像的清晰度。

Description

一种基于液晶的直视型防眩光成像仪及防眩光成像方法

技术领域

本发明属于防眩光成像技术领域，具体涉及一种基于液晶的直视型防眩光成像仪，本发明还涉及该成像仪的防眩光成像方法。

背景技术

在日常生活和军事行动中，眩光作为一种常见的现象，对正常生活有较大的影响，给人类的视力健康造成危害。因此，抑制眩光引起了现代城市照明、交通、军事等很多领域的关注。

国际照明委员会对眩光的定义是：“眩光是一种视觉条件。这种条件的形成乃是由于亮度分布不适当，或亮度变化的幅度太大，或是空间、时间上存在着极端对比，以致引起不舒适或降低观察重要物体的能力，或同时产生这两种现象”。根据眩光形成机理和产生的影响，杨公侠等人将眩光分为以下4种：

(1)干扰性眩光：由光学介质表面的反射光引起。光学介质的表面会产生恼人的反射光，造成眼部不适和促进眼疲劳。强光的周围伴有晕轮，对夜间视觉造成很大的困扰。

(2)不舒适性眩光：由直射或反射眩光引起，是导致眼疲劳症状的常见原因，并能引起眯眼或遮住眼睛等防护性举动。

(3)失能性眩光：由于周边凌乱的眩光源引起人眼视网膜像对比度下降从而导致大脑对像的解析困难的一种现象。

(4)暂盲性眩光：由入射光在水面、雪地等光滑表面上反射形成平面偏振光所致，会对视觉造成严重的影响。

现有防眩光技术主要集中在防眩光膜和室内照明结构设计上，防强光领域内有第四代像增强器、变密度板、滤频片、自动光圈等手段和方法，虽然这些方法能在一定程度上减弱强光，但它们都是针对成像区域整体的调制，而不能对成像区域局部选通，使得在某些情况下的成像质量达不到实际要求，危害人类视力健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于液晶的直视型防眩光成像仪，解决了现有防眩光方法无法对成像区域局部选通，成像质量达不到实际要求，危害人类视力健康的问题。

本发明的另一目的是提供一种上述防眩光成像仪的防眩光成像方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于液晶的直视型防眩光成像仪，包括物镜成像系统，物镜成像系统的出射光侧设置有HTPS液晶板，HTPS液晶板的出射光侧依次设置有半反射镜a、半反射镜b及目镜成像系统，目镜成像系统的外部设置有红外发光二极管，半反射镜a的反射光侧设置有直角棱镜，直角棱镜的反射光侧依次设置有半反射镜c及CCD，半反射镜c的入射光侧与半反射镜b的反射光侧对应，CCD与电路控制模块电气连接，电路控制模块的输出端与HTPS液晶板相连接。

本发明所采用的另一技术方案是，一种基于液晶的直视型防眩光成像方法，采用基于液晶的直视型防眩光成像仪，其结构为：包括物镜成像系统，物镜成像系统的出射光侧设置有HTPS液晶板，HTPS液晶板的出射光侧依次设置有半反射镜a、半反射镜b及目镜成像系统，目镜成像系统的外部设置有红外发光二极管，半反射镜a的反射光侧设置有直角棱镜，直角棱镜的反射光侧依次设置有半反射镜c及CCD，半反射镜c的入射光侧与半反射镜b的反射光侧对应，CCD与电路控制模块电气连接，电路控制模块的输出端与HTPS液晶板相连接，

具体按照以下步骤实施：

步骤1：一方面，外界景物光线依次通过物镜成像系统、HTPS液晶板、半反射镜a及目镜成像系统到达人眼，人眼对光线信息产生生理反应，红外发光二极管向人眼发射红外线，光线从人眼反射通过目镜成像系统到达半反射镜b反射，反射光到达半反射镜c后反射进入CCD，CCD拍摄到人眼的红外图像，将人眼的红外图像传递给电路控制模块，电路控制模块根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，然后进行对焦，得到对焦后的图像信息；

另一方面，外界景物光线依次通过半反射镜a和直角棱镜的反射、半反射镜c的透射，到达CCD并成像，CCD采集到图像信息，将该图像信息传输到电路控制模块；

步骤2：电路控制模块中的DSP根据步骤1得到的对焦后的图像信息，对采集到图像信息进行图像亮度与光强的转换，产生光线控制信号，将该光线控制信号输送至电路控制模块中的驱动，驱动控制HTPS液晶板改变光线透过率，使得透过HTPS液晶板的外界景物光线中的强光被削弱，而弱光正常通过，经过该处理后的外界景物光线依次通过HTPS液晶板、半反射镜a及目镜成像系统到达人眼，完成防眩光成像过程。

本发明的特点还在于，

其中的电路控制模块内设置有DSP板、液晶驱动板及对焦控制电路，用于人眼红外图像的提取和处理、液晶板的驱动及镜头自动对焦的控制。

其中的步骤1中的电路控制模块根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，具体按照以下步骤实施：

选定一个阈值G_ep，得到眼睛的二值化图像I_ep：

先腐蚀N次，再膨胀N次，得到图像：

I_ep′＝delate^N[erote^N]，

用下面公式求图像中心：

$(x,y)=[\frac{\mathrm{\Σi}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)},\frac{\mathrm{\Σj}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)}],$

求得眼睛平视时瞳孔中心(X₀，Y₀)，向左、向右、向上和向下的重心分别为(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)、(X₃，Y₃)和(X₄，Y₄)，以及注视景物时瞳孔的重心(X，Y)，通过(X-X₀)及(Y-Y₀)的正负确定眼睛注视的区域。

其中的步骤1中的对焦具体按照以下步骤实施：

根据眼睛注视景物时获取的瞳孔重心比例坐标，对应出眼睛在景物中的注意点(x₀，y₀)，将目标物体等效为圆形，利用哈夫变换方法，确定圆形物体的半径：

其中I(x，y)表示(x，y)点的灰度值，r表示点所在的圆周距中心(x₀，y₀)的半径，σ为控制算子对边缘梯度的敏感程度，r₀表示中心(x₀，y₀)所在圆周的半径，在圆的参数空间(r，x₀，y₀)内寻找使得上述算子达到最大的值，确定此时的r，得到目标物体与周围背景的边缘，用下式计算边缘内像素点的对比度，计算像素附近对比度的算子δ为：

δ＝|I(i，j)-I(i，j-1)|+|I(i，j)-I(i，j+1)|+|I(i，j)-I(i-1，j)|+|I(i，j)-I(i+1，j)|，

式中，I(i，j)是坐标为(i，j)的像素点的灰度值，I(i-1，j)、I(i+1，j)、I(i，j-1)、I(i，j+1)表示(i，j)点相邻坐标点的灰度值，得到边界内新的像素灰度值分布G(x，y)，对图像进行一阶微分处理以后，取其均平方差值，确定最佳调焦位置，用对焦评价函数来表示调焦的准确程度，对焦评价函数J表示为：

$J={\left\{\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\underset{y}{\mathrm{\Σ}}{[G(x,y)-\stackrel{\‾}{G}]}^2\right\}}^{1/2},$

其中，(x，y)是边界内的点，满足

n表示像素点的个数，G(x，y)表示处理后(x，y)像素点所对应的灰度值，

表示G(x，y)的平均灰度值，对在一定范围内前后移动的变焦镜头，J值达到最大时对应的镜头位置，就是基于图像分析的对焦方式下的最佳对焦位置。

本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪及防眩光成像方法的有益效果是，

(1)直视型防眩光成像仪实体部分仅采用一块HTPS(High Temperature Poly-Silicon高温聚硅)液晶加入到成像仪的光路当中，利用液晶的电光特性对局部眩光进行抑制，相对于防眩光膜、变密度板、滤频片、自动光圈等整体选通的方法，在眩光抑制方面，成像质量更好，更具有优势。

(2)可以对局部眩光进行逐个像素进行抑制，HTPS液晶可以对单个像素的透过率进行调制，其调制准确度高。

(3)可以使防眩光成像仪更加智能化，其测光系统采用眼控对焦-单像素测光模式。采用红外线发光二极管作为光源照亮眼睛，通过采集、处理、反馈拍摄者瞳孔图像信息确定眼睛注视方向后来控制自动聚焦，CCD对图像进行单像素测光。

(4)可以在多波谱范围内工作，CCD的响应频谱集中在400-1100nm范围，液晶的光谱响应范围也较宽，从可见光到近红外，包含了可见光和红外光范围，能同时对可见光和红外光成像，满足仪器的要求。

(5)HTPS液晶本身功耗很低，为局部眩光的抑制提供了有力的保证。

(6)本发明配以直视型成像仪，抗震能力强，仪器稳定性较好。

附图说明

图1是本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪的结构示意图；

图2是本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪中HTPS液晶板的局部眩光选通原理图。

图中，1.电路控制模块，2.直角棱镜，3.CCD，4.物镜成像系统，5.HTPS液晶板，6.半反射镜a，7.目镜成像系统，8.红外发光二极管，9.人眼，10.偏振片，11.液晶分子层，12.透明导电层，13.玻璃基板，14.半反射镜b，15.半反射镜c。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪的结构，如图1所示，包括物镜成像系统4，物镜成像系统4的出射光侧设置有HTPS液晶板5，HTPS液晶板5的出射光侧依次设置有半反射镜a6、半反射镜b14及目镜成像系统7，目镜成像系统7的出射光侧为人眼9，目镜成像系统7的外部设置有红外发光二极管8，半反射镜a6的反射光侧设置有直角棱镜2，直角棱镜2的反射光侧依次设置有半反射镜c15及CCD3，半反射镜c15的入射光侧与半反射镜b14的反射光侧对应。CCD3与电路控制模块1电气连接，电路控制模块1的输出端与HTPS液晶板5相连接。电路控制模块1内设置有DSP板、液晶驱动板及对焦控制电路，用于人眼红外图像的提取和处理、液晶板的驱动及镜头自动对焦的控制。

本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪的防眩光成像方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：一方面，外界景物光线依次通过物镜成像系统4、HTPS液晶板5、半反射镜a6及目镜成像系统7到达人眼9，人眼9对光强等光线信息产生相应生理反应，此时，红外发光二极管8向人眼9发射红外线，光线从人眼9反射通过目镜成像系统7到达半反射镜b14反射，反射光到达半反射镜c15后反射进入CCD3，CCD3拍摄到人眼的红外图像，将人眼的红外图像传递给电路控制模块1，电路控制模块1根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，后进行对焦，得到对焦后的图像信息。

a.电路控制模块1根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，具体按照以下算法实施：

在取景器后方放置多个红外光源，将划分好区域的平板置于正前方模拟景物，当眼睛依次集中注意力于上、中、下、左、右五个区域时，CCD拍下眼睛的图像。处理器对五组照片分别进行处理，分析出瞳孔的位置。同理，当眼睛注视要拍摄的景物时，得到眼睛图像后，进行同样的处理。

在实验的基础上选定一个阈值G_ep，得到眼睛的二值化图像I_ep：

为了去除所得图像的噪声和其他无用的眼睛信息，本文利用腐蚀和膨胀方法。先腐蚀N次，再膨胀N次，得到图像：

I_ep′＝delate^N[erote^N]                                    (2)

当得到瞳孔图像后，用下面公式求其中心：

$(x,y)=[\frac{\mathrm{\Σi}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)},\frac{\mathrm{\Σj}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)}]---\left(3\right)$

用以上方法求得眼睛平视时瞳孔中心(X₀，Y₀)，向左、向右、向上和向下的重心分别为(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)、(X₃，Y₃)和(X₄，Y₄)，以及注视景物时瞳孔的重心(X，Y)。通过(X-X₀)及(Y-Y₀)的正负确定眼睛注视的区域。若眼睛注视右上方，可以确定注视点的位置比例坐标在整幅图画中为：

$(x,y)=(\frac{x-x_0}{x_2-x_0},\frac{y-y_0}{y_2-y_0})---\left(4\right)$

b.对焦具体按照以下算法实施：

对特定的成像系统，图像的清晰度反映了系统的离焦程度。当图像比较清晰(即对焦比较好)时，图像细节丰富，在空域表现为相邻像素的特征值变化大，在频域表现为频谱的高频分量多。

根据眼睛注视景物时获取的瞳孔重心比例坐标，对应出眼睛在景物中的注意点(x₀，y₀)。将目标物体近似等效为圆形，利用哈夫变换方法，即根据图像的全局特性来检测图形边缘的一种方法。哈夫变换的边缘检测算子由下式表示可以确定圆形物体的半径：

其中I(x，y)表示(x，y)点的灰度值，r表示点所在的圆周距中心(x₀，y₀)的半径，σ因子可以控制算子对边缘梯度的敏感程度，r₀表示中心(x₀，y₀)所在圆周的半径。在圆的参数空间(r，x₀，y₀)内寻找使得上述算子达到最大的值，确定此时的r。根据(5)式得到目标物体与周围背景的边缘。

由于物体对焦越准确，图像对比度越高。处理眼控图像时，用下式计算边缘内像素点的对比度。计算像素附近对比度的算子δ为：

δ＝|I(i，j)-I(i，j-1)|+|I(i，j)-I(i，j+1)|+|I(i，j)-I(i-1，j)|+|I(i，j)-I(i+1，j)|            (6)

(6)式中，I(i，j)是坐标为(i，j)的像素点的灰度值，I(i-1，j)、I(i+1，j)、I(i，j-1)、I(i，j+1)表示(i，j)点相邻坐标点的灰度值，如表1。通过这种方法，得到边界内新的像素灰度值分布G(x，y)。

表1像素点分布表

	I(i，j+1)
			I(i-1，j)	I(i，j)	I(i+1，j)
	I(i，j-1)

为了提高算法的灵敏度和避免背景噪声的干扰，在对图像进行一阶微分处理以后，取其均平方差值，确定最佳调焦位置。往往用对焦评价函数来表示调焦的准确程度，对焦评价函数J表示为：

$J={\left\{\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\underset{y}{\mathrm{\Σ}}{[G(x,y)-\stackrel{\‾}{G}]}^2\right\}}^{1/2}---\left(7\right)$

其中，(x，y)是边界内的点，即满足

n表示像素点的个数，G(x，y)表示处理后(x，y)像素点所对应的灰度值，

表示G(x，y)的平均灰度值。理论上，J具有单峰性、无偏性。

对在一定范围内前后移动的变焦镜头，J值达到最大时对应的镜头位置，就是基于图像分析的对焦方式下的最佳对焦位置。

另一方面，外界景物光线依次通过半反射镜a6和直角棱镜2的反射、半反射镜c15的透射，到达CCD3并成像，CCD3采集到图像信息，将该图像信息传输到电路控制模块1。

步骤2：电路控制模块1中的DSP根据步骤1得到的对焦后的图像信息，对采集到图像信息进行图像亮度与光强的对应转换，产生光线控制信息，将该光线控制信息输送至电路控制模块1中的驱动，驱动控制HTPS液晶板5改变相应区域的光线透过率，使得透过HTPS液晶板5的外界景物光线中的强光被削弱，而弱光正常通过，经过该处理后的外界景物光线依次通过HTPS液晶板5、半反射镜a6及目镜成像系统7到达人眼9，人眼9看到的是经过选通后的在可接受光强范围内的景物图像。

本发明基于液晶的电光特性用于对局部眩光选通成像的原理：

液晶的电光效应具有瞬态响应特性，通常用3个常数表征：延迟时间τ_d，即加上电压后透光率达到最大值10％时的时间；上升时间τ_r，即透光率从10％增加到90％所用的时间；下降时间τ_f，即透光率从90％下降到10％所用的时间。3个常数与液晶材料弹性系数、粘滞系数、液晶盒温度和外加电压有关。在相同条件下一定范围内，液晶材料的粘滞系数越小、介电常数越大，其响应时间越短，因此，本发明使用的液晶材料要求具有较小的粘滞系数、较大的介电常数，通过比较分析，向列相型TFT-LCD中的HTPS-LCD满足我们的要求。

液晶的扭曲向列效应和场致指向矢重新排列效应使得液晶分子能在外加电压的控制下按照人们所需要的条件旋转，通过液晶的光强将发生变化，从而实现光强的选通作用。如图2，将液晶分子层11置于两块玻璃基板13之间，将液晶分子层11的两侧分别是偏振片10和透明导电层12。在没有外加电压时，液晶分子指向矢自上而下均匀扭转90°，入射光经过起偏器后，形成振动面与液晶分子指向矢方向平行的线偏振光。由于液晶分子的双折射效应，入射线偏振光经过扭曲液晶层面时的偏振态发生变化。选择合适的液晶层厚度可使出射光保持为偏振光，但振动面也随着液晶分子的扭曲而偏转90°，与出射偏振光的方向一致，此时，入射光的透过率最大。当在液晶板两侧加外加电压信号时，在其产生的感应电偶极矩作用下，液晶分子在长轴方向受到力的作用从而产生偏转，扭曲螺旋结构受到破坏。当电压足够高，使液晶指向矢完全偏转到与电场方向一致时，入射光被完全阻断，此时，入射光的透过率最小。眩光通过液晶透过率的变化，经过调制的信号电压传输至液晶板就可实现局部光强的选通，从而达到防眩光的目的。

TFT-LSM正是通过调制电压，使各像元中的液晶偏转相应的θ角，从而使输入的线偏振光发生对应的双折射，经过检偏，实现对空间光的振幅或相位调制。对于数字图像某一像素来说，其灰度值与TFT-SLM对应的像元的调制电压成线性关系，而调制电压与θ角关系为：

$\mathrm{\θ}=\left\{\begin{array}{cc}0& (V\≤V_c)\\ \frac{\mathrm{\π}}{2}-2\arctan [\exp -|\frac{V-V_c}{V_0}\left|\right]& (V>V_c)\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中θ为液晶分子因所加的电压V而引起的扭曲角；V_c是液晶分子开始偏转时的起始电压即阈值电压，V₀是θ角为49.6°时的V与V_c电压的差值；d为液晶分子层的厚度；折射率n_e(θ)是指向矢倾斜角θ的函数，n_o是寻常光(o光)的折射率，n_e是非常光(e光)的折射率。

平行线偏振光垂直于TTF-SLM平面沿Z轴方向传播，经TTF-SLM调制及检偏器检偏后，各个像素的光强透过率T与β值的关系为：

$T={\left\{\cos X\cos \right[\mathrm{\α}+({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)]+\frac{\mathrm{\α}}{X}\sin X\sin [\mathrm{\α}+({\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\φ}}_2)\left]\right\}}^2---\left(9\right)$

$+\left\{\frac{\mathrm{\β}}{X}\sin X\cos \right[\mathrm{\α}+2{\mathrm{\φ}}_d-({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)\left]\right\}$

其中，

α为液晶总的扭曲角，α＝π/2；φ_d为前表面液晶层非常光轴(e轴，未加调制电压时为该层液晶分子长轴方向)与X轴夹角，φ_d＝0；φ₁为起偏器偏振方向与X轴夹角；φ₂为检偏器偏振方向与X轴夹角。调整起偏器的偏振方向，使φ₁＝0；再调整检偏器的偏振方向。

本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪实现对眩光局部的抑制方式，先通过眼控对焦-单像素测光模块测得图像的光强分布信息，通过相关算法找到图像的眩光区域，然后把信号输给选通控制模块，选通控制模块把信号输给液晶后即可清晰成像。

图像测光模块的作用是通过CCD测量出物面的光强分布，找到其中的眩光区域。测光模块由半反射镜c15、直角棱镜2与其它模块共用的CCD3、电路控制模块1组成。半反射镜c15为CSCH-15-550型铬膜立方体半反射镜，其反射波长为400-700nm，分光比为1∶1。直角棱镜2为RPB-15-2L型，能使光线偏转90°。通过HTPS液晶板5和CCD3的单像素对应，使得CCD3上的像与液晶上的像完全对应。

选通控制模块的作用是接收光强分布信号，通过液晶驱动控制液晶两端电压信号控制液晶分子的旋转，通过液晶的透过率随电压的变化关系，进而控制液晶的单像素对光强的透过率，进行液晶的选通控制。选通控制模块由液晶板、液晶驱动和与其它模块共用的DSP组成。本仪器采用TMS320LF240x数字信号处理器，它的30MIPS的执行速度使得指令周期为33ns(30MHz)，有很好的实时控制能力；10位A/D转换器最小转换时间为500ns，可选择由两个事件管理器来触发的两个8通道输入A/D转换器或一个16通道输入A/D转换器。

与现有防眩光膜、变密度板、快门、自动光圈等方法对比，本发明在直视型成像仪的结构、对焦-测光模式和使用HTPS液晶抑制眩光的方法上都有较大的差别，现有防眩光方法都是对图像的强度整体调制，而本发明是利用液晶的电光特性，对局部眩光逐个像素进行调制，实现防眩光的目的；相对于通常的对焦方式，提出运用眼控对焦-单像素测光模式，使该仪器更加智能化。该发明可以配合各种前置，可用作镜头望系统和普通的探测等场景。

(1)本发明直视型成像仪的光路，光线通过物镜成像后进入HTPS液晶对局部眩光抑制，然经过目镜，进入人眼；

(2)在使用HTPS液晶进行相位调制方面，本发明直视型成像仪对局部眩光，逐个像素进行调制，降低了图像的对比度，提高了图像的清晰度；

(3)在测光系统部分，本发明采用了眼控对焦-单像素测光模式，由在目镜附近设置的红外发光二极管作为光源，照到人眼上，通过相关光路后，CCD拍摄到人眼得图像，通过分析人眼睛的图像中瞳孔的位置判断注视的方向，进行对焦，通过CCD测得图像的强度信息；

(4)在本发明基于液晶的直视型防眩光成像仪中，景物光经过成像仪的光学系统到达CCD后，CCD对景物各像素点进行测光，DSP逐点分析光强过曝的景物点，通过液晶的控制电路，单像素控制对应的液晶分子，使该点的光线透过率降低，从而可以对该点进行相对准确的曝光，即完成单像素的测光。因为CCD的单像素测光功能将保证眼睛确定的目标物体准确曝光，所以，该仪器的眼控对焦可以保证逐个像素的测光。

Claims (5)

1.一种基于液晶的直视型防眩光成像仪，其特征在于，包括物镜成像系统(4)，物镜成像系统(4)的出射光侧设置有HTPS液晶板(5)，HTPS液晶板(5)的出射光侧依次设置有半反射镜a(6)、半反射镜b(14)及目镜成像系统(7)，目镜成像系统(7)的外部设置有红外发光二极管(8)，所述的半反射镜a(6)的反射光侧设置有直角棱镜(2)，直角棱镜(2)的反射光侧依次设置有半反射镜c(15)及CCD(3)，半反射镜c(15)的入射光侧与半反射镜b(14)的反射光侧对应，CCD(3)与电路控制模块(1)电气连接，电路控制模块(1)的输出端与HTPS液晶板(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的基于液晶的直视型防眩光成像仪，其特征在于，电路控制模块(1)内设置有DSP板、液晶驱动板及对焦控制电路，用于人眼红外图像的提取和处理、液晶板的驱动及镜头自动对焦的控制。

3.一种基于液晶的直视型防眩光成像方法，其特征在于，采用基于液晶的直视型防眩光成像仪，其结构为：包括物镜成像系统(4)，物镜成像系统(4)的出射光侧设置有HTPS液晶板(5)，HTPS液晶板(5)的出射光侧依次设置有半反射镜a(6)、半反射镜b(14)及目镜成像系统(7)，目镜成像系统(7)的外部设置有红外发光二极管(8)，所述的半反射镜a(6)的反射光侧设置有直角棱镜(2)，直角棱镜(2)的反射光侧依次设置有半反射镜c(15)及CCD(3)，半反射镜c(15)的入射光侧与半反射镜b(14)的反射光侧对应，CCD(3)与电路控制模块(1)电气连接，电路控制模块(1)的输出端与HTPS液晶板(5)相连接，

具体按照以下步骤实施：

步骤1：一方面，外界景物光线依次通过物镜成像系统(4)、HTPS液晶板(5)、半反射镜a(6)及目镜成像系统(7)到达人眼(9)，人眼(9)对光线信息产生生理反应，红外发光二极管(8)向人眼(9)发射红外线，光线从人眼(9)反射通过目镜成像系统(7)到达半反射镜b(14)反射，反射光到达半反射镜c(15)后反射进入CCD(3)，CCD(3)拍摄到人眼的红外图像，将人眼的红外图像传递给电路控制模块(1)，电路控制模块(1)根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，然后进行对焦，得到对焦后的图像信息；

另一方面，外界景物光线依次通过半反射镜a(6)和直角棱镜(2)的反射、半反射镜c(15)的透射，到达CCD(3)并成像，CCD(3)采集到图像信息，将该图像信息传输到电路控制模块(1)；

步骤2：电路控制模块(1)中的DSP根据步骤1得到的对焦后的图像信息，对采集到图像信息进行图像亮度与光强的转换，产生光线控制信号，将该光线控制信号输送至电路控制模块(1)中的驱动，驱动控制HTPS液晶板(5)改变光线透过率，使得透过HTPS液晶板(5)的外界景物光线中的强光被削弱，而弱光正常通过，经过该处理后的外界景物光线依次通过HTPS液晶板(5)、半反射镜a(6)及目镜成像系统(7)到达人眼(9)，完成防眩光成像过程。

4.根据权利要求3所述的基于液晶的直视型防眩光成像方法，其特征在于，所述步骤1中的电路控制模块(1)根据人眼的红外图像找到人眼的瞳孔位置，具体按照以下步骤实施：

选定一个阈值G_ep，得到眼睛的二值化图像I_ep：

先腐蚀N次，再膨胀N次，得到图像：

I_ep′＝delate^N[erote^N]，

用下面公式求图像中心：

$(x,y)=[\frac{\mathrm{\Σi}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)},\frac{\mathrm{\Σj}*I(i,j)}{\mathrm{\ΣI}(i,j)}],$

求得眼睛平视时瞳孔中心(X₀，Y₀)，向左、向右、向上和向下的重心分别为(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)、(X₃，Y₃)和(X₄，Y₄)，以及注视景物时瞳孔的重心(X，Y)，通过(X-X₀)及(Y-Y₀)的正负确定眼睛注视的区域。

5.根据权利要求3所述的基于液晶的直视型防眩光成像方法，其特征在于，所述步骤1中的对焦具体按照以下步骤实施：

根据眼睛注视景物时获取的瞳孔重心比例坐标，对应出眼睛在景物中的注意点(x₀，y₀)，将目标物体等效为圆形，利用哈夫变换方法，确定圆形物体的半径：

其中I(x，y)表示(x，y)点的灰度值，r表示点所在的圆周距中心(x₀，y₀)的半径，σ为控制算子对边缘梯度的敏感程度，r₀表示中心(x₀，y₀)所在圆周的半径，在圆的参数空间(r，x₀，y₀)内寻找使得上述算子达到最大的值，确定此时的r，得到目标物体与周围背景的边缘，用下式计算边缘内像素点的对比度，计算像素附近对比度的算子δ为：

δ＝|I(i，j)-I(i，j-1)|+|I(i，j)-I(i，j+1)|+|I(i，j)-I(i-1，j)|+|I(i，j)-I(i+1，j)|，

式中，I(i，j)是坐标为(i，j)的像素点的灰度值，I(i-1，j)、I(i+1，j)、I(i，j-1)、I(i，j+1)表示(i，j)点相邻坐标点的灰度值，得到边界内新的像素灰度值分布G(x，y)，对图像进行一阶微分处理以后，取其均平方差值，确定最佳调焦位置，用对焦评价函数来表示调焦的准确程度，对焦评价函数J表示为：

$J={\left\{\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\underset{y}{\mathrm{\Σ}}{[G(x,y)-\stackrel{\‾}{G}]}^2\right\}}^{1/2},$

其中，(x，y)是边界内的点，满足

n表示像素点的个数，G(x，y)表示处理后(x，y)像素点所对应的灰度值，

表示G(x，y)的平均灰度值，对在一定范围内前后移动的变焦镜头，J值达到最大时对应的镜头位置，就是基于图像分析的对焦方式下的最佳对焦位置。

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