CN109151335A - 一种短波红外探测器自适应曝光方法 - Google Patents
一种短波红外探测器自适应曝光方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109151335A CN109151335A CN201811161677.8A CN201811161677A CN109151335A CN 109151335 A CN109151335 A CN 109151335A CN 201811161677 A CN201811161677 A CN 201811161677A CN 109151335 A CN109151335 A CN 109151335A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- exposure
- time
- delta
- short
- wave infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/33—Transforming infrared radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
为解决现有的短波红外自适应曝光算法输出图像质量较差，以及会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题，本发明提供了一种短波红外探测器自适应曝光方法，包括步骤：1)设定目标输出灰度值；2)计算探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与目标输出灰度值的差值；3)根据差值，在曝光增加方向和减小方向分别设置三个判断阈值；4)设置曝光增大方向和减小方向门限值；5)调整曝光增益和曝光时间直至中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度值。本发明曝光时间变化具有三种步长，能有效避免曝光时间调整时图像突变现象；曝光增加方向和曝光减小方向调整分别采用不同的判断灰度门限，可有效避免曝光调整时图像反复震荡现象。
Description
技术领域
本发明属于短波红外热成像领域，涉及一种短波红外探测器自适应曝光方法。
背景技术
在短波红外热成像领域中，需要根据不同场景光照度的变化动态调整短波红外探测器曝光时间，使短波红外探测器输出图像始终处于合适的灰度级。
短波红外探测器目前采用的自适应曝光算法主要包括平均灰度自适应曝光算法和灰度直方图统计自适应曝光算法。
平均灰度自适应曝光算法首先计算当前整幅图像的灰度平均值，并将得到的当前整幅图像的灰度平均值与设定目标灰度值相比较，从而动态调整短波红外探测器增益或积分时间。此种方法计算量小，易于在FPGA等硬件平台实现。此种方法是基于整幅图像的灰度平均值，对亮度均匀的图像可以得到理想曝光图像，但对于画面亮度差异大的图像，会使图像中亮的部分更亮，暗的部分更暗，因而不能突出中心区域曝光权重，此种曝光算法输出图像亮暗对比度差，且曝光控制不合适会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题。
灰度直方图统计自适应曝光算法通过建立灰度统计直方图，判断图像灰度分布中间区域是否处于最佳灰度级，从而动态调整短波红外探测器增益或积分时间。此种方法能够准确统计出整幅图像灰度级分布，易于得到合适的增益或积分时间。但是，该方法是对整幅图像进行灰度直方图统计，因而仅对于灰度级分布均匀的图像可以得到理想曝光图像，而对灰度级分布不均匀的图像不能得到理想曝光图像，且该算法计算量大，不易于在FPGA等硬件平台实现，导致较大的图像输出延迟，且曝光控制不合适会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题。
发明内容
为解决现有的短波红外自适应曝光算法输出图像质量较差，以及会导致曝光时间档切换时图像突变和图像反复震荡问题，本发明提供了一种短波红外探测器自适应曝光方法，根据探测器输出中心区域灰度统计平均值，自适应调整短波红外探测器的增益和曝光时间。
本发明的技术方案是：
一种短波红外探测器自适应曝光方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1)设定短波红外探测器的目标输出灰度为112～144；
步骤2)计算短波红外探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与所述目标输出灰度的差值，当所述中心区域灰度统计平均值小于目标输出灰度时，所述差值记为delta_l，当所述中心区域灰度统计平均值大于目标输出灰度时，所述差值记为delta_h；
步骤3)根据所述差值，在短波红外探测器曝光增加方向分别设置三个判断阈值add_1、add_2和add_3，在短波红外探测器曝光减小方向分别设置三个判断阈值sub_1、sub_2和sub_3；add_1>add_2>add_3，sub_1>sub_2>sub_3；
步骤4)设置曝光增大方向门限为A，曝光减小方向门限为B；4≤A≤12，8≤B≤24，A＜B；
步骤5)调整曝光增益和曝光时间直至所述中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度，具体调整方法为：
5.1)当所述delta_l>A时，增大曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若差值delta_l>add_1，则曝光时间增加步长为step1；
若add_2<delta_l<add_1，则曝光时间增加步长为step2；
若add_3<delta_l<add_2，则曝光时间增加步长为step3；
5.2)当所述delta_l≤A时，曝光增益和曝光时间保持不变；
5.3)当所述delta_h>B时，减小曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若delta_h>sub_1，则曝光时间减小步长为step1；
若sub_2<delta_h<sub_1，则曝光时间减小步长为step2；
若sub_3<delta_h<sub_2，则曝光时间减小步长为step3；
5.4)当所述delta_h≤B时，曝光增益和曝光时间保持不变；所述步骤5.1)、5.3)中，先调整曝光时间，当曝光时间超出当前增益档的曝光时间下边界和曝光时间上边界时，增益换档；
所述step1>step2>step3。
进一步地，步骤2)和5)中所述中心区域的行列坐标可调。
进一步地，步骤1)中所述目标输出灰度为128。
进一步地，步骤4)中所述的曝光增大方向门限A等于8。
进一步地，步骤4)中所述的曝光减小方向门限B等于16。
本发明的优点：
1.短波红外探测器曝光时间变化具有三种步长，可以有效避免曝光时间调整时图像突变现象；短波红外探测器曝光增加方向和探测器曝光减小方向调整分别采用不同的判断灰度门限，可以有效避免自适应曝光调整时图像反复震荡现象。
2.自动曝光中心区域(即输出图像的中心区域)的行列坐标根据用户需求可调。
3.运算量小，易于FPGA等硬件平台实现。
附图说明
图1是本发明自适应曝光方法一个实施例简单示意图；
图2是本发明自适应曝光方法一个实施例详细流程框图；
图3-5是利用本发明与传统曝光算法得到的图像对比，其中：
图3是利用本发明得到的曝光图像；
图4是利用平均灰度自适应曝光算法得到的曝光图像；
图5是利用灰度直方图统计自适应曝光算法得到的曝光图像。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本发明作进一步说明。
如图1-2所示，本发明短波红外探测器自适应曝光方法具体如下：
步骤1)设定短波红外探测器的目标输出灰度为112～144；考虑到短波红外探测器输出灰度范围为0～255，目标输出灰度最佳设为128(全灰度范围的一半)，此时为最适合人眼识别图像的灰度级；
步骤2)计算短波红外探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与所述目标输出灰度的差值，当所述中心区域灰度统计平均值小于目标输出灰度时，所述差值记为delta_l，当所述中心区域灰度统计平均值大于目标输出灰度时，所述差值记为，所述差值记为delta_h；
步骤3)根据所述差值，在短波红外探测器曝光增加方向分别设置三个判断阈值add_1、add_2和add_3，在短波红外探测器曝光减小方向分别设置三个判断阈值sub_1、sub_2和sub_3；add_1>add_2>add_3，sub_1>sub_2>sub_3；
步骤4)设置曝光增大方向门限为A，曝光减小方向门限为B；4≤A≤12，8≤B≤24，A＜B；这里在曝光增加方向和曝光减小方向分别选择不同的判断灰度门限值A和B，是为了防止图像曝光出现反复振荡现象；经大量试验验证，当A＝8，B＝16时，得到的曝光图像效果最好，最适合人眼识别。
步骤5)调整曝光增益和曝光时间直至所述中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度，具体调整方法为：
5.1)当所述delta_l>8时，增大曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若delta_l>add_1，则曝光时间增加步长为step1；
若add_2<delta_l<add_1，则曝光时间增加步长为step2；
若add_3<delta_l<add_2，则曝光时间增加步长为step3；
5.2)当所述delta_l<8时，曝光增益和曝光时间保持不变；
5.3)当所述delta_h>16时，减小曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若delta_h>sub_1，则曝光时间减小步长为step1；
若sub_2<delta_h<sub_1，则曝光时间减小步长为step2；
若sub_3<delta_h<sub_2，则曝光时间减小步长为step3；
5.4)当所述delta_h<16时，曝光增益和曝光时间保持不变；
上述步骤5.1)、5.3)中，先调整曝光时间，当曝光时间超出短波红外探测器当前增益档的曝光时间下边界和曝光时间上边界时，增益换档；曝光时间下边界和上边界由短波红外探测器的固有特性决定。
所述step1>step2>step3。
所述中心区域的行列坐标可调。
效果对比验证：
图3-5分别为采用本发明、平均灰度自适应曝光算法、灰度直方图统计自适应曝光算法得到的图像，从中可以看出本发明的亮暗、对比度最明显，最适合人眼识别。
Claims (5)
1.一种短波红外探测器自适应曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)设定短波红外探测器的目标输出灰度为112～144；
步骤2)计算短波红外探测器输出图像的中心区域灰度统计平均值与所述目标输出灰度的差值，当所述中心区域灰度统计平均值小于目标输出灰度时，所述差值记为delta_l，当所述中心区域灰度统计平均值大于目标输出灰度时，所述差值记为delta_h；
步骤3)根据所述差值，在短波红外探测器曝光增加方向分别设置三个判断阈值add_1、add_2和add_3，在短波红外探测器曝光减小方向分别设置三个判断阈值sub_1、sub_2和sub_3；add_1>add_2>add_3，sub_1>sub_2>sub_3；
步骤4)设置曝光增大方向门限为A，曝光减小方向门限为B；4≤A≤12，8≤B≤24，A＜B；
步骤5)调整曝光增益和曝光时间直至所述中心区域灰度统计平均值等于目标输出灰度，具体调整方法为：
5.1)当所述delta_l>A时，增大曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若差值delta_l>add_1，则曝光时间增加步长为step1；
若add_2<delta_l<add_1，则曝光时间增加步长为step2；
若add_3<delta_l<add_2，则曝光时间增加步长为step3；
5.2)当所述delta_l≤A时，曝光增益和曝光时间保持不变；
5.3)当所述delta_h>B时，减小曝光增益和曝光时间，对于曝光时间的调整步长有以下三种情形：
若delta_h>sub_1，则曝光时间减小步长为step1；
若sub_2<delta_h<sub_1，则曝光时间减小步长为step2；
若sub_3<delta_h<sub_2，则曝光时间减小步长为step3；
5.4)当所述delta_h≤B时，曝光增益和曝光时间保持不变；所述步骤5.1)、5.3)中，先调整曝光时间，当曝光时间超出当前增益档的曝光时间下边界和曝光时间上边界时，增益换档；
所述step1>step2>step3。
2.根据权利要求1所述的短波红外探测器自适应曝光方法，其特征在于：所述中心区域的行列坐标可调。
3.根据权利要求1或2所述的短波红外探测器自适应曝光方法，其特征在于：所述目标输出灰度为128。
4.根据权利要求1或2所述的短波红外探测器自适应曝光方法，其特征在于：曝光增大方向门限A等于8。
5.根据权利要求4所述的短波红外探测器自适应曝光方法，其特征在于：曝光减小方向门限B等于16。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811161677.8A CN109151335B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种短波红外探测器自适应曝光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811161677.8A CN109151335B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种短波红外探测器自适应曝光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109151335A true CN109151335A (zh) | 2019-01-04 |
| CN109151335B CN109151335B (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=64810464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811161677.8A Active CN109151335B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种短波红外探测器自适应曝光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109151335B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110708474A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-01-17 | 北京三快在线科技有限公司 | 一种曝光控制方法、系统以及处理芯片 |
| CN112857587A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-28 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于场景清晰度评价的短波红外探测器成像控制方法 |
| CN112929576A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 北京字节跳动网络技术有限公司 | 图像处理方法、装置、设备和存储介质 |
| CN115278119A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于红外辐射特性测量的红外相机积分时间自动调整方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060125952A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image-capturing device and method for controlling same |
| CN1932630A (zh) * | 2006-10-27 | 2007-03-21 | 北京中星微电子有限公司 | 自动曝光调节方法与装置 |
| CN101783888A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-07-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于类直方图的自动曝光方法 |
| CN104184957A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-03 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种适用于空间探测成像的基于自适应预期图像平均亮度的自动曝光控制方法 |
| CN105979162A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-09-28 | 凌云光技术集团有限责任公司 | 一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法及装置 |
| CN106454145A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 湖南优象科技有限公司 | 一种具有场景自适应的自动曝光方法 |
| CN106686319A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-17 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种图像曝光的控制方法及其装置 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811161677.8A patent/CN109151335B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060125952A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image-capturing device and method for controlling same |
| CN1932630A (zh) * | 2006-10-27 | 2007-03-21 | 北京中星微电子有限公司 | 自动曝光调节方法与装置 |
| CN101783888A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-07-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于类直方图的自动曝光方法 |
| CN104184957A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-03 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种适用于空间探测成像的基于自适应预期图像平均亮度的自动曝光控制方法 |
| CN105979162A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-09-28 | 凌云光技术集团有限责任公司 | 一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法及装置 |
| CN106454145A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 湖南优象科技有限公司 | 一种具有场景自适应的自动曝光方法 |
| CN106686319A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-17 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种图像曝光的控制方法及其装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110708474A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-01-17 | 北京三快在线科技有限公司 | 一种曝光控制方法、系统以及处理芯片 |
| CN112929576A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 北京字节跳动网络技术有限公司 | 图像处理方法、装置、设备和存储介质 |
| CN112857587A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-28 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于场景清晰度评价的短波红外探测器成像控制方法 |
| CN112857587B (zh) * | 2021-02-04 | 2022-03-04 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于场景清晰度评价的短波红外探测器成像控制方法 |
| CN115278119A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于红外辐射特性测量的红外相机积分时间自动调整方法 |
| CN115278119B (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 用于红外辐射特性测量的红外相机积分时间自动调整方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109151335B (zh) | 2020-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109151335A (zh) | 一种短波红外探测器自适应曝光方法 | |
| US9396526B2 (en) | Method for improving image quality | |
| CN101938662B (zh) | 图像信号处理装置 | |
| US7424148B2 (en) | Method and system for contrast enhancement of digital video | |
| KR100456017B1 (ko) | 히스토그램 매칭을 이용한 콘트라스트 향상 장치 및 방법 | |
| CN103914811B (zh) | 一种基于高斯混合模型的图像增强算法 | |
| CN102780889B (zh) | 视频图像处理方法、装置及设备 | |
| CN100401352C (zh) | 用于pdp模块的对比度补偿装置及其方法 | |
| CN104869332B (zh) | 一种自适应多斜率积分调节方法 | |
| US7292734B2 (en) | Black and white stretching system and method for improving contrast of a picture | |
| CN109639992B (zh) | 一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法 | |
| CN109447915B (zh) | 基于特征模型建立与伽马灰度校正的线扫描图像质量提升方法 | |
| JP2003283954A (ja) | 自動輝度調整装置及び方法 | |
| CN106097286B (zh) | 一种图像处理的方法及装置 | |
| CN105376498A (zh) | 一种扩展相机动态范围的图像处理方法及系统 | |
| CN108090887B (zh) | 一种视频图像处理方法及装置 | |
| CN101233539A (zh) | 自适应图像对比度增强的方法 | |
| CN106033600B (zh) | 基于函数曲线变换的动态对比度增强方法 | |
| US20050013484A1 (en) | Image processing apparatus, image processing method, program and image forming apparatus | |
| CN108830815B (zh) | 一种提高图像暗区对比度的方法、装置及终端 | |
| US20230057829A1 (en) | Encoder, decoder, system, and method for determining tone mapping curve parameters | |
| US5515113A (en) | Automatic black stretch control for a television receiver | |
| CN109345489A (zh) | 基于图像像素邻域灰度信息的误差扩散方法 | |
| Li et al. | Adaptive local gamma correction based on mean value adjustment | |
| CN100399816C (zh) | 用于控制视频信号的黑色扩展的装置和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |