CN106680992A - 基于双dmd的成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双DMD的成像系统，通过微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域，微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD进行时间域调光，微处理器对经过时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，微处理器在判断出经时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对第二DMD进行空间域调光。本发明实施例中，利用两个DMD将时间域调光和空间域调光进行结合，不仅保证图像质量，扩大了图像动态范围，而且能够最大化地保证成像的分辨率，实现了兼顾调制时间和空间分辨率的目的。

Description

基于双DMD的成像系统

技术领域

本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种基于双DMD的成像系统。

背景技术

高动态范围图像(High-Dynamic Range，简称HDR)，相比普通的图像，可以提供更多的动态范围和图像细节，根据不同曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像，利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像，能够更好的反映人真实环境中的视觉效果。

为了获取高动态范围的图像，目前多采用数字微反射镜器件(DigitalMicromirror Device，DMD)光学调制技术对成像系统所成的图像进行调制。如图1所示，其作为现有的基于DMD的调光技术的原理示意图。如图1所示，场景通过目标成像装置(Imaging lens)将光线入射到DMD上，DMD将发射的光线通过一个中继成像装置(Relayimaging lens)入射到探测器上从而将场景成像。一般情况下，这个探测器可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)，也可以为电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)。

实际应用中，当光线较强，或有强光干扰时，探测器上会由于光线较强出现饱和区域，使用户无法获取到图像。尤其是在深空探索领域，对于天基望远镜，为观测到0等星的同时，还能观测到8－10等星，就需要探测器具有较宽的动态范围。为了使用户能够获取到较宽的动态范围的正常的图像，微处理器可以对DMD进行时间域调光和空间域调光。

时间域调光的本质是采取多次曝光，每次曝光选择不同的曝光量，获得不同光强范围内的信息，然后将这些信息组合起来，合成一幅具有高动态范围的图像。时间域调光具有采集图像均匀自然，由调制次数决定调光后图像的动态范围，调制次数越多，获得不同光强下的信息也越多，最终合成的图像越真实，但调制时间长是其无法避免的缺陷。空间域调光本质上是通过降低单位面积上的信息量，也就是降低成像系统的空间分辨率，获取高动态范围场景信息。调光速度快，可以实现实时调制成像，但调制后的图像真实性较时间域调光算法差。

现有的基于DMD的时间域调光或空间域调光，无法在保证分辨率的前提下提高调制时间。

发明内容

本发明提供一种基于双DMD的成像系统，将时间域调光与空间域调光相结合，大幅提高成像系统的动态范围，缩短调制时间，用于解决现有基于单DMD只能完成时间域调光或空间域调光，而无法在保证分辨率的前提下提高调制时间的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于双DMD的成像系统，包括：

目标成像装置、第一DMD和第二DMD、第一离轴中继成像装置和第二离轴中继成像装置、图像传感器以及微处理器；

其中，场景所发出的光线通过目标成像装置入射到所述第一DMD，所述第一DMD发出的反射光经过所述第一离轴中继成像装置入射到所述第二DMD上，所述第二DMD发出的反射光经过所述第二离轴中继成像装置，在所述图像传感器上成像，所述图像传感器将所述图像发送给所述微处理器；

所述微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域；

所述微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对所述第一DMD进行时间域调光；

所述微处理器对经过所述时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域；

所述微处理器在判断出经所述时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对所述第二DMD进行空间域调光。

本发明提供的基于双DMD的成像系统，通过微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域，微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD进行时间域调光，微处理器对经过时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，微处理器在判断出经时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对第二DMD进行空间域调光。这样，通过利用两个DMD将时间域调光和空间域调光进行结合，不仅保证图像质量，扩大了图像动态范围，而且能够最大化地保证成像的分辨率，实现了在保证分辨率的前提下提高调制时间的目的。

附图说明

图1为现有基于DMD的调光技术的原理示意图；

图2为本发明实施例一提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二中在二元组TIR棱镜光线路径的示意图；

图5为本发明实施例二中在三元组TIR棱镜光线路径的示意图；

图6为本发明实施例二中微处理器对第一DMD的一种时间域调光的流程示意图；

图7为本发明实施例二中微处理器对第一DMD的另一种时间域调光的流程示意图；

图8为本发明实施例二中微处理器对第二DMD的空间域调光的流程示意图；

图9为本发明实施例二中空间域调光时像素单元的设置图；

图10为本发明实施例三提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的基于双DMD的成像系统进行详细描述。

实施例一

如图2所示，其为本发明实施例一提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图。该基于双DMD的成像系统包括：目标成像装置1、第一DMD 2、第一离轴中继成像装置3、第二DMD4、第二离轴中继成像装置5、图像传感器6和微处理器7。

其中，场景所发出的光线进入目标成像装置1，通过目标成像装置1后光线入射到第一DMD 2。第一DMD 2上包括多个微反射镜，微反射镜可以对入射进来的光线进行反射。经第一DMD 2发出的反射光，进入第一离轴中继成像装置3，然后经过该第一离轴中继成像装置3入射到第二DMD 4上。第二DMD 4上的微反射镜可以对入射进来的光线进行反射，经第二DMD 4发出的反射光进入到第二离轴中继成像装置5，然后经过该第二离轴中继成像装置5，在图像传感器6上成像，该图像传感器6可以将图像发送给微处理器7。本实施例中，图像传感器6可以为CMOS探测器，也可以为电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)探测器。

实际应用中，目标成像装置1可以为一组成像物镜，离轴中继成像装置为一组中继成像镜头，用于将一个成像器件的图像在另一个成像器件上进行成像，其中，两个成像器件的光轴不同轴。

本实施例中，第一DMD 2和第二DMD 4由于光路的设计，第一DMD 2和第二DMD 4的光轴不同轴，为了使第一DMD 2上发出的反射光可以在第二DMD 4上进行反射，在第一DMD 2和第二DMD 4之间设置有第一离轴中继成像装置3。进一步地，由于第一DMD 2和第二DMD 4的光轴不同轴，在成像的过程中会存在离轴像差，第一离轴中继成像装置3可以用来成像过程中存在的离轴像差。

第二DMD 4与图像传感器6之前也会存在光轴不同轴的问题，为了使第二DMD 4上的反射光可以在图像传感器6上进行成像，本实施例中，在第二DMD 4和图像传感器6之间设置有第二离轴中继成像装置5，第二离轴中继成像装置5可以用来将第二DMD 4反射的聚焦传送到图像传感器6上进行成像。从第二DMD 4到图像传感器6的成像的过程，也会因为光轴不同轴存在离轴像差，第二离轴中继成像装置5可以用来校正光学系统的离轴像差。

实际应用中，当光线较强时图像传感器6所形成的图像中会有饱和区域，并不能显示出实际场景的细节。本实施例中，在图像传感器6成像后，可以将图像发送给微处理器7，微处理器7可以对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域。微处理器7在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD 2进行时间域调光。本实施例中，对第一DMD 2进行时间域调光，就是增加第一DMD 2的曝光次数，并且设定每次的曝光量，当曝光次数到达设定的次数后，就可以触发图像传感器6进行成像。对第一DMD 2进行时间域调光，本质是采取多次曝光，每次曝光选择不同的曝光量，获得不同光强范围内的信息，然后将这些信息组合起来，合成一幅具有高动态范围的图像。实际应用中，延长曝光时间也会存在一定的限值，当曝光时间超出限值后，图像在用户视觉中会出现卡顿的现象，用户体验不好。

在对第一DMD 2进行调制完成后，可以在图像传感器6成像，图像传感器6可以将图像继续发送给微处理器7，微处理器7对经过时间域调光后接收到的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，如果继续调整第一DMD 2以延长曝光时间，则会导致图像在用户视觉中出现卡顿现象。

本实施例中，为了避免出现图像卡顿的现象，微处理器7在判断出经时间域调光后接收的当前图像中仍然存在饱和区域时，就可以通过降低饱和区域图像的空间分辨率，来对第二DMD 4进行空间域调光。对第二DMD 4进行空间域调光，就是通过降低图像中饱和区域对应的单位面积上的空间分辨率，当空间分辨率降低后，图像中饱和区域对应的单位面积上的信息量就可以降低，从而降低该区域的饱和度，以得到清晰的图像。

本实施例中经过对第一DMD 2时间域调光和第二DMD 4的空间域调光后，可以在图像传感器6上获取到高动态范围的图像。

本实施例提供的基于双DMD的成像系统，通过微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域，微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD进行时间域调光，微处理器对经过时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，微处理器在判断出经时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对第二DMD进行空间域调光。本实施例中，利用两个DMD将时间域调光和空间域调光进行结合，不仅保证图像质量，延长了曝光时间，扩大了图像动态范围，而且能够最大化地保证成像的分辨率，实现了在保证分辨率的前提下提高调制时间的目的。

实施例二

如图3所示，其为本发明实施例二提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图。该基于双DMD的成像系统包括上述实施例一中目标成像装置1、第一DMD 2、第一离轴中继成像装置3、第二DMD 4、第二离轴中继成像装置5、图像传感器6和微处理器7之外，还包括：第一内全反射(Total Internal Reflection，简称TIR)棱镜装置8和第二TIR棱镜装置9。

其中，场景所发出的光线进入目标成像装置1，通过目标成像装置1后光线进入到第一TIR棱镜装置8中。本实施例中，将第一TIR棱镜装置8设置在目标成像装置1和第一DMD2之间。其中，需要保证由目标成像装置1发出的光线向第一TIR棱镜装置8的入射时，光线的入射角要大于临界角，这样入射到第一TIR棱镜装置8就可以将光线全部反射出来，入射到第一DMD 2。由于第一DMD 2微反射镜的倾斜角度较小，当第一DMD 2反射出的光线向第一TIR棱镜装置8入射时，光线的入射角则小于临界角，则光线就会通过第一TIR棱镜装置8透射出去。第一TIR棱镜装置8透射出去的光线进入到第一离轴中继成像装置3中。

进一步地，经第一离轴中继成像装置3透射的光线进入到第二TIR棱镜装置9中，由于从第二离轴中继成像装置5透射来的光线的夹角小于临界角，则光线透过第二TIR棱镜装置9入射到第二DMD 4上，经第二DMD 4自身的微反射镜对入射的光线进行反射后，光线进入到第二离轴中继成像装置5，然后经该第二离轴中继成像装置5的光线最后在图像传感器6上进行成像。

本实施例中，第一TIR棱镜装置8和第二TIR棱镜装置9均为两组元组TIR棱镜，分别包括一个矩形棱镜和直角梯形棱镜。

图4为本实施例中在二元组TIR棱镜光线路径的示意图。如图4所示，光线由矩形棱镜的AB面入射，在AC面发生全反射，然后光线经过AC面入射到DMD上。其中，AC面为矩形棱镜和直角梯形棱镜的重合面。当DMD处于开态时，反射光线经AC面透射后由直角梯形棱镜的AE面出射，部分经DE面出射，并进入成像系统的后续装置中。当DMD处于关态时，经DMD反射的光线经AC面透射后由直角梯形棱镜的AB面出射，部分经DE面出射。

可选地，本实施例中，第一TIR棱镜装置8和第二TIR棱镜装置9均为三元组TIR棱镜，分别包括三个任意角度的棱镜。

图5其为DMD与三元组TIR棱镜组合后光线的路径示意图。如图5所示，三元组TIR棱镜结构包括：棱镜Ⅰ、棱镜Ⅱ和棱镜Ⅲ。光线从棱镜Ⅰ的BC面入射，当DMD开态时，由棱镜Ⅲ的ML面出射，当DMD平态和关态时，由棱镜Ⅱ的FG面出射。DMD平态不是DMD的工作状态，而是DMD由开态切换到关态时系统有一个复位的过程，这个过程很短。三组元TIR棱镜相较于两组元TIR棱镜的具有一定的优势，三组元TIR棱镜可以将平态的光反射出成像系统，但是三组元TIR棱镜的结构比较复杂，整个系统会比较笨重和庞大。

本实施例中，第一TIR棱镜的尺寸较反射镜大，而且目标成像装置1发出的光线在第一TIR棱镜装置8中进行了内全反射，从而提高了到达第一DMD 2上的光线，第二DMD 4反射出的光线通过第二TIR棱镜装置9之后，也全部反射到图像传感器6上。通过在本实施例中设置第一TIR棱镜装置8和第二TIR棱镜装置9，能够使更多的入射光线进入到成像系统，可以提高该成像系统的光线采集能力。本实施例中，通过增加循环光圈来提高微镜所反射的光线的入射角度，使其达到临界角，进而降低有效的F数，本实施例中，有效F数可以到达1.97。

实际应用中，当光线较强时图像传感器6所形成的图像中会出现饱和区域，并不能显示出实际场景的细节。第一DMD 2和第二DMD 4上的微反射镜均包括开状态和光状态，为了实现对图像的调整，以获取高动态图像，本实施例中，在对场景进行图像采集的初始时刻，将第一DMD 2和第二DMD 4上所有微反射镜都设置成开状态，以使全部的光线都能够进入到成像系统中。

在图像传感器6成像后，可以将图像发送给微处理器7，微处理器7可以对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域。微处理器7判断在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD 2进行时间域调光。

图6为本发明实施例二中微处理器对第一DMD的一种时间域调光的流程示意图。

该微处理器7对第一DMD 2进行时间域调光的具体过程包括：

S101、微处理器根据当前图像生成用于对第一DMD进行时间域调光的第一调制信息。

其中，第一调制信息包括至少一个用于灰度调制的第一图样以及每个第一图样对应的调制时长。

微处理器7分析出当前图像存在饱和区域，为了使图像能够显示出场景的视觉细节，需要对饱和区域中像素对应的第一DMD 2上对应的微反射镜的状态进行调整来降低图像传感器6所成的图像的饱和度。

微处理器7可以根据当前图像生成用于对第一DMD 2进行时间域调光的第一调制信息，该第一调制信息可以包括至少一个用于灰度调制的第一图样以及所述第一图样对应的调制时长。

S102、微处理器将第一调制信息发送给第一DMD。

为了实现对第一DMD 2进行时间域调光，微处理器7可以将上述第一调制信息发送给第一DMD 2，以使第一DMD 2可以按照第一调制信息对自身的微反射镜的状态进行调整。

S103、第一DMD按照第一图样调整自身上微反射镜状态，并在与第一图样对应的调制时长内维持各微反射镜的状态，以完成时间域调光。

第一DMD 2在接收到微处理器7发送的第一调制信息后，就可以按照各第一图样调整自身上微反射镜的状态。本实施例中，第一DMD 2上的所有的微反射镜均具有开状态和光状态。第一DMD 2可以根据第一图样上所显示的信息，对应设置各微反射镜的状态，例如，第一图样中黑色像素表示对应的微反射镜应该设置成关状态，而第一图样中白色像素表示对应的微反射镜应该设置成开状态。

进一步地，当第一DMD 2按照第一图样将自身的微反射镜均设置成对应的状态后，第一DMD 2在第一图样对应的调制时长维持各微反射镜内一直处于该状态。

在对第一DMD 2上的微反射镜状态调整完成后，光线照射到第一DMD 2上时，入射光被微反射镜的“开”、“关”两个状态分别以不同角度反射到不同位置，处于“开”状态的反射光通过投影透镜出去到达成像系统，形成亮的像素点。而当微镜处于“关”状态时反射光到达成像系统的光吸收装置上被吸收从而图像对应位置形成暗的像素点。

本实施例中，第一DMD 2依次按照第一图样对自身的微反射镜的状态进行调整后，实际上就是对第一DMD 2进行多次曝光，并且设定每次的曝光量，从而获得不同光强范围内的信息，然后将这些信息组成起来，合成一幅具有高动态范围的图像。

本实施例中，第一DMD 2和第二DMD 4均可以选用0.7XGA系列的DMD芯片。该DMD芯片尺寸为40.6mm×31.8mm×6.0mm，分辨率为1024×768，倾斜角度为±12°。

图7为本发明实施例二中微处理器对第一DMD的另一种时间域调光的流程示意图。

该微处理器7对第一DMD 2进行时间域调光的具体过程包括：

S201、微处理器根据当前图像生成用于对第一DMD进行时间域调光的第二调制信息。

其中，第二调制信息包括每个像素对应的脉冲信号。

为了使图像能够显示出场景的视觉细节，需要对饱和区域中像素对应的第一DMD2上对应的微反射镜的状态进行调整来降低图像传感器6所成的图像的饱和度。

具体地，微处理器7可以根据当前图像生成各像素对应的脉冲信号，脉冲信号中的高电平可以用于控制第一DMD 2上微反射镜处于开状态，而低电平可以控制第一DMD 2上微反射镜处于关状态。

S202、微处理器将第二调制信息发送给第一DMD。

S203、第一DMD按照各像素对应的脉冲信号调整自身上微反射镜状态，以完成时间域调光。

第一DMD 2接收到各像素的脉冲信号后，可以根据该脉冲信号调整自身上微反射镜的状态，当脉冲信号在高低电平之间切换时，第一DMD则控制微反射镜的状态会跟着发生变化，而且脉冲信号处于高电平或低电平时，微反射镜对应的状态会一直维持不变。本实施例中，对第一DMD 2进行时间域调光，实质上就是采取多次曝光，每次曝光选择不同的曝光量，获得不同光强范围内的信息，然后将这些信息组合起来，合成一幅具有高动态范围的图像。

在对第一DMD 2进行调制完成后，可以在图像传感器6成像，图像传感器6可以将图像继续发送给微处理器7，微处理器7对经过时间域调光后接收到的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，如果继续调整第一DMD 2以延长曝光时间，则会导致图像在用户视觉中出现卡顿现象。

本实施例中，为了避免出现图像卡顿的现象，微处理器7在判断出经时间域调光后接收的当前图像中仍然存在饱和区域时，就可以通过降低图像的空间分辨率，来对第二DMD4进行空间域调光。

图8为本发明实施例二中微处理器对第二DMD的空间域调光的流程示意图。

该微处理器7对第二DMD 4进行空间域调光的具体过程包括：

S301、微处理器根据经时间域调光后的当前图像生成用于对第二DMD进行灰度调制的第二图样。

其中，第二图样中包括若干个像素单元，每个像素单元由相邻预设个数的像素构成，且各像素对应预设的灰度值。

图9为本发明实施例二中空间域调光时像素单元的设置图。如图7所示，本实施例中，以相邻田字行4个像素为一组像素单元，即利用相邻四个4个像素组成一个的“大”像素，并且为该像素单元中每个像素分别赋予不同的灰度值。如图7所示，为了降低空间分辨率，将四个相邻的像素的灰度值预先进行设置，将第一个像素的灰度值设置成黑色对应的数值，处于该第一个像素对角线上的像素的灰度值可以设置成白色对应的数值，剩余两个像素的灰度值设置成灰色对应的数值。

本实施例中，为了避免出现图像卡顿的现象，微处理器7在判断出经时间域调光后接收的当前图像中仍然存在饱和区域时，就可以通过降低图像的空间分辨率，来对第二DMD4进行空间域调光。

具体地，微处理器7对经过时间域调光后接收的当前图像进行分析，根据当前图像中饱和区域生成对应的第二图样。在生成第二图样的过程中，将图像中饱和区域中像素进行分组，生成多个像素单元。

此处需要说明，在生成的第二图样中当前图像中非饱和区域对应的像素单元中各像素的灰度值维持不变。也就是说，由于非饱和区域中像素满足高质量成像需求，可以继续维持当前的灰度值，而饱和区域中像素不能满足成像需求，需要重新设置像素的灰度值，以降低饱和区域的饱和度。

S302、微处理器将第二图样发送给第二DMD。

S303、第二DMD按照第二图样中各像素单元对所有微反射镜分组，并按照像素单元中像素的灰度值调整组内与各像素对应的微反射镜的状态，以完成空间域调光。

第二DMD 4接收到第二图样后，可以按照第二图样对微反射镜进行调整，具体地，首先按照像素单元对所有微反射镜进行分组，分组后按照各组对应的像素单元中各像素的灰度值对微反射镜的状态进行调整。

对第二DMD 4进行空间域调光，就是通过降低图像中饱和区域对应的单位面积上的空间分辨率，当空间分辨率降低后，图像中饱和区域对应的单位面积上的信息量就可以降低，从而可以降低该区域的饱和度，以得到清晰的图像。

本实施例提供的基于双DMD的成像系统，通过微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域，微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD进行时间域调光，微处理器对经过时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，微处理器在判断出经时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对第二DMD进行空间域调光。本实施例中，利用两个DMD将时间域调光和空间域调光进行结合，不仅保证图像质量，扩大了图像动态范围，而且能够最大化地保证成像的分辨率，实现了在保证分辨率的前提下提高调制时间的目的。

进一步地，在基于双DMD的成像系统中增加了两个棱镜装置，能够使更多的入射光线进入到成像系统，可以提高该成像系统的光线采集能力，而且降低了F数，增大了成像系统的数值口径。

实施例三

如图10所示，其为本发明实施例三提供的基于双DMD的成像系统的结构示意图。该基于双DMD的成像系统包括上述实施例一中的目标成像装置1、第一DMD 2、第一离轴中继成像装置3、第二DMD 4、第二离轴中继成像装置5、图像传感器6和微处理器7，还包括：第一反射镜分光装置10和第二反射镜分光装置11。

场景所发出的光线进入目标成像装置1，通过目标成像装置1后光线进入到第一反射镜分光装置10中。本实施例中，将第一反射镜分光装置10设置在目标成像装置1和第一DMD 2之间。由目标成像装置1发出的光线向第一反射镜分光装置10入射时，第一反射镜分光装置10就可以将光线反射出去入射到第一DMD 2中。经第一DMD 2反射的光线进入到第一离轴中继成像装置3中。

具体地，第一反射镜分光装置10包括：第一反射镜101和第一场镜102。目标成像装置1所发出的光线由第一反射镜101，将光线折转入第一DMD 2，第一DMD 2中处于与开状态的微反射镜，将光线直接入射到第一离轴中继成像装置3中。本实施例中，利用第一反射镜101分光，在第一DMD 2前需要加入第一场镜102，一方面可以保证入射的光线可以全部入射到第一DMD 2的工作表面上，另一方面改变第一DMD 2反射光线的角度，保证其不会入射到第一反射镜101上发生二次反射，使第一DMD 2反射光线直接入射到第一离轴中继成像装置3中。

进一步地，经第一离轴中继成像装置3透射的光线进入到第二反射镜分光装置11中，由第二反射镜分光装置11将光线入射到第二DMD 4上，光线经第二DMD 4处于开状态的微反射镜反射后，进入到第二离轴中继成像装置5，然后经该第二离轴中继成像装置5的光线最后在图像传感器6上进行成像。

其中，第二反射镜分光装置11包括：第二反射镜111和第二场镜112。

第一离轴中继成像装置3所发出的光线由第二反射镜111，将光线折转入第二DMD4，第二DMD 4中处于与开状态的微反射镜，将光线直接入射到第二离轴中继成像装置5中。本实施例中，利用第二反射镜111分光的光学引擎，在第二DMD 4前需要加入第二场镜112。

通过在本实施例中设置第一反射镜分光装置10和第二反射镜分光装置11，可以使得入射光路与透射光路相隔较远，在设计时相互干涉及限制也少。

实际应用中，当光线较强时图像传感器6所形成的图像中会出现饱和区域，并不能显示出实际场景的细节。为了实现对图像的调整，本实施例中，以获取高动态图像，本实施例中，在图像传感器6成像后，可以将图像发送给微处理器7，微处理器7可以对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域。微处理器7判断在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD 2进行时间域调光。

微处理器7在判断出经时间域调光后接收的当前图像中仍然存在饱和区域时，就可以通过降低图像的空间分辨率，来对第二DMD 4进行空间域调光。

光于时间域调光和空间域调光的过程，可参见上述实施例中相关内容的记载，此处不再赘述。

本实施例提供的基于双DMD的成像系统，通过基于双DMD的成像系统，通过微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域，微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对第一DMD进行时间域调光，微处理器对经过时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域，微处理器在判断出经时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对第二DMD进行空间域调光。本实施例中，利用两个DMD将时间域调光和空间域调光进行结合，不仅保证图像质量，扩大了图像动态范围，而且能够最大化地保证成像的分辨率，实现了在保证分辨率的前提下提高调制时间的目的。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于双数字微反射镜器件DMD的成像系统，其特征在于，包括：

目标成像装置、第一DMD和第二DMD、第一离轴中继成像装置和第二离轴中继成像装置、图像传感器以及微处理器；

其中，场景所发出的光线通过目标成像装置入射到所述第一DMD，所述第一DMD发出的反射光经过所述第一离轴中继成像装置入射到所述第二DMD上，所述第二DMD发出的反射光经过所述第二离轴中继成像装置，在所述图像传感器上成像，所述图像传感器将所述图像发送给所述微处理器；

所述微处理器对接收到的当前图像进行分析，判断当前图像中是否存在饱和区域；

所述微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对所述第一DMD进行时间域调光；

所述微处理器对经过所述时间域调光后获取的当前图像进行分析，判断当前图像是否仍然存在饱和区域；

所述微处理器在判断出经所述时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对所述第二DMD进行空间域调光。

2.根据权利要求1所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对所述第一DMD进行时间域调光，包括：

所述微处理器根据当前图像生成用于对所述第一DMD进行时间域调光的第一调制信息，其中，所述第一调制信息包括至少一个用于灰度调制的第一图样以及所述第一图样对应的调制时长；

所述微处理器将所述第一调制信息发送给所述第一DMD；

所述第一DMD按照所述第一图样调整自身微反射镜状态，并在与所述图样对应的所述调制时长内维持各微反射镜的状态，以完成所述时间域调光。

3.根据权利要求1所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述微处理器在判断出接收到的当前图像中存在饱和区域时，对所述第一DMD进行时间域调光，包括：

所述微处理器根据当前图像生成用于对所述第一DMD进行时间域调光的第二调制信息，所述第二调制信息包括每个像素对应的脉冲信号；

所述微处理器将所述第二调制信息发送给所述第一DMD；

所述第一DMD按照各像素对应的脉冲信号调整自身微反射镜状态，以完成所述时间域调光。

4.根据权利要求2或3所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述微处理器在判断出经所述时间域调光后接收到的当前图像中仍然存在饱和区域时，对所述第二DMD进行空间域调光，包括：

所述微处理器根据经所述时间域调光后的当前图像生成用于对第二DMD进行灰度调制的第二图样；其中，所述第二图样中包括若干个像素单元，每个像素单元由相邻预设个数的像素构成，且各像素对应预设的灰度值；

所述微处理器将第二图样发送给所述第二DMD；

所述第二DMD按照所述第二图样中各像素单元对所有微反射镜分组，并按照所述像素单元中像素的灰度值调整组内与各像素对应的微反射镜的状态，以完成所述空间域调光。

5.根据权利要求4所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，还包括：第一内全反射TIR棱镜装置和第二TIR棱镜装置；

其中，所述第一TIR棱镜装置设置在所述目标成像装置和所述第一DMD之间，所述第二TIR棱镜装置设置在所述第一离轴中继成像装置和所述第二DMD之间；

所述目标成像装置投射的光线经过所述第一TIR棱镜装置入射到所述第一DMD上；

所述第一离轴中继成像装置将来自所述第一DMD的反射光线，经过所述第二TIR棱镜装置入射到所述第二DMD上。

6.根据权利要求5所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述第一TIR棱镜装置和所述第二TIR棱镜为两元组TIR棱镜，分别包括一个矩形棱镜和一个直角梯形棱镜。

7.根据权利要求5所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述第一TIR棱镜装置和所述第二TIR棱镜为三元组TIR棱镜，分别包括三个任意角度的棱镜。

8.根据权利要求4所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，还包括：第一反射镜分光装置和第二反射镜分光装置。

所述第一反射镜分光装置设置在所述目标成像装置和所述第一DMD之间，所述第二反射镜分光装置设置在所述第一离轴中继成像装置和所述第二DMD之间；

所述目标成像装置投射的光线经过所述第一反射镜分光装置入射到所述第一DMD上；

所述第一离轴中继成像装置将来自所述第一DMD的反射光线，经过所述第二反射镜分光装置入射到所述第二DMD上。

9.根据权利要求8所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述第一反射镜装置和所述第二反射镜装置分别包括一个反射镜和一个场镜。

10.根据权利要求5所述的基于双DMD的成像系统，其特征在于，所述基于双DMD的成像系统有效的F数为1.97。