RU212327U1 - HIGH DYNAMIC RANGE IMAGE PRODUCER - Google Patents

HIGH DYNAMIC RANGE IMAGE PRODUCER Download PDF

Info

Publication number
RU212327U1
RU212327U1 RU2021133653U RU2021133653U RU212327U1 RU 212327 U1 RU212327 U1 RU 212327U1 RU 2021133653 U RU2021133653 U RU 2021133653U RU 2021133653 U RU2021133653 U RU 2021133653U RU 212327 U1 RU212327 U1 RU 212327U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
objects
gain
scene
dynamic range
Prior art date
Application number
RU2021133653U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Шильниковский
Сергей Михайлович Храмов
Денис Юрьевич Пузиков
Иван Сергеевич Пастухов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Application granted granted Critical
Publication of RU212327U1 publication Critical patent/RU212327U1/en

Links

Images

Abstract

Настоящая полезная модель относится к устройству для создания изображений с высоким динамическим диапазоном. Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении точности решения задачи вычисления вектора направления на визируемые объекты сцены, например вычисление вектора направления на Луну относительно звезд за счет того, что обеспечивается получение изображений с единым временем экспонирования всех объектов сцены. Устройство, содержащее объектив для экспонирования светочувствительной матрицы, средство памяти для сохранения данных изображения и процессор, способный обрабатывать данные изображения, согласно полезной модели светочувствительная матрица выполнена с возможностью обеспечивать получение одновременно двух изображений с одинаковым временем экспонирования, из которых одно изображение оптимизировано для визирования ярких объектов сцены с низким коэффициентом усиления, и из которых второе изображение оптимизировано для визирования тусклых объектов сцены с высоким коэффициентом усиления. Процессор устройства обеспечивает выполнение алгоритма обработки массива интенсивностей пикселей первого изображения, полученного с низким коэффициентом усиления YН, и массива интенсивностей пикселей второго изображения, полученного с высоким коэффициентом усиления YВ, и вычисляет интенсивности пикселей окончательного изображения с высоким динамическим диапазоном YШДД. Наиболее эффективно устройство может быть использовано для создания высокоточных, малогабаритных, низкопотребляющих приборов для систем ориентации и навигации малых и микрокосмических аппаратов с использованием астронавигационных алгоритмов. 2 ил.

Figure 00000004
The present utility model relates to a high dynamic range imaging device. The technical result of using the utility model is to increase the accuracy of solving the problem of calculating the direction vector to the sighted objects of the scene, for example, calculating the direction vector to the Moon relative to the stars due to the fact that images are obtained with a single exposure time of all objects in the scene. A device comprising a lens for exposure of the photosensitive matrix, a memory means for storing image data and a processor capable of processing image data, according to the utility model, the photosensitive matrix is configured to provide simultaneous acquisition of two images with the same exposure time, of which one image is optimized for viewing bright objects low-gain scenes, and of which the second image is optimized to view the faint objects of the high-gain scene. The processor of the device executes the algorithm for processing the array of pixel intensities of the first image obtained with a low gain Y H, and the array of pixel intensities of the second image obtained with a high gain Y B, and calculates the pixel intensities of the final image with a high dynamic range Y SDD . The device can be most effectively used to create high-precision, small-sized, low-power instruments for orientation and navigation systems of small and microspacecraft using astronavigation algorithms. 2 ill.
Figure 00000004

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель относится к устройству для создания изображений с высоким динамическим диапазоном, которое может быть использовано в системах технического зрения для решения задач выделения объектов с сильно различающейся яркостью и выдачи вектора направления на эти объекты с высокой точностью.The present utility model relates to a device for creating images with a high dynamic range, which can be used in vision systems to solve the problems of selecting objects with very different brightness and outputting a direction vector to these objects with high accuracy.

Наиболее эффективно устройство может быть использовано в системах технического зрения, в частности, в системах управления и навигации космических аппаратов при решении задач автоматического орбитального обслуживания.The device can be most effectively used in technical vision systems, in particular, in spacecraft control and navigation systems in solving problems of automatic orbital servicing.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Известно, что в состав различных средств ориентации и навигации космических аппаратов входят приборы звездной ориентации. Обычно приборы звездной ориентации содержат корпус; оптическую схему, состоящую из объектива и матричного фотоприемника; электронного блока, состоящего из вычислителя, электронной памяти, содержащий звездный каталог. Приборы звездной ориентации определяют параметры ориентации путем сравнения изображения участка звездного неба со звездным каталогом, (см. Дятлов С.А. Обзор датчиков ориентации космических аппаратов Дятлов С.А и др. // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов». - М. - ИКИ РАН. - 2008 г., - с. 11-32). По сути, прибор звездной ориентации представляет собой видеокамеру, предназначенную для получения изображений информативных участков небесной сферы. Дальнейшая обработка полученных изображений средствами электронного блока и реализация специальных алгоритмов позволяют обеспечить выполнение требований назначения. Успешное решение поставленных задач во многом зависит от качества получаемых изображений.It is known that the composition of various means of orientation and navigation of spacecraft includes devices for stellar orientation. Typically, stellar orientation instruments include a housing; an optical scheme consisting of a lens and a matrix photodetector; an electronic block consisting of a calculator, an electronic memory containing a star catalog. Star orientation devices determine the orientation parameters by comparing the image of a section of the starry sky with a star catalog, (see Dyatlov S.A. Review of spacecraft orientation sensors Dyatlov S.A. et al. // All-Russian scientific and technical conference "Modern problems of orientation and navigation of space devices ". - M. - IKI RAS. - 2008, - pp. 11-32). In fact, a star orientation device is a video camera designed to obtain images of informative parts of the celestial sphere. Further processing of the obtained images by means of the electronic unit and the implementation of special algorithms make it possible to ensure that the requirements of the assignment are met. The successful solution of the tasks set largely depends on the quality of the images obtained.

При решении задач ориентации и навигации космических аппаратов часто возникает необходимость получения изображений астрономических объектов, например Луны, на фоне звезд. Сложность получения качественных изображений заключается в том, что звезды и Луна имеют сильно различающийся уровень яркости: яркость Луны составляет минус 12,8 звездных величин в то время, как яркость одной из самых ярких звезд - Сириуса, равна минус 1,47 звездных величин. При этом для решения задачи ориентации должно быть получено изображение не менее 10 звезд с яркостью до +6 звездной величины. По формуле Нормана Погсона можно вычислить, что яркость Луны может превышает яркость самого тусклого объекта визируемой сцены в 15000000 раз.When solving problems of orientation and navigation of space vehicles, it often becomes necessary to obtain images of astronomical objects, such as the Moon, against the background of stars. The difficulty in obtaining high-quality images lies in the fact that the stars and the Moon have a very different level of brightness: the brightness of the Moon is minus 12.8 magnitudes, while the brightness of one of the brightest stars, Sirius, is minus 1.47 magnitudes. In this case, to solve the orientation problem, an image of at least 10 stars with a brightness of up to +6 magnitude must be obtained. According to Norman Pogson's formula, it can be calculated that the brightness of the Moon can exceed the brightness of the dimmest object of the viewed scene by 15,000,000 times.

Получение изображения сцены, содержащей объекты с таким разбросом яркости в одном кадре с применением обычных фотокамер, приводит к тому, что динамического диапазона светочувствительной матрицы недостаточно для получения качественного изображения. В случае установки времени экспонирования для получения четкого изображения яркого объекта, тусклые объекты оказываются недодержанными и могут полностью отсутствовать на изображении. В случае же установки длительного времени экспонирования, достаточного для фиксации тусклых объектов, яркие объекты будут перлиты, не будут иметь четких границ и будут не предназначены для решения задачи вычисления вектора направления на эти объекты. Фиксация изображении таких объектов с качеством, достаточным для их распознавания, выделения и вычисления вектора направления относительно оптической системы координат, возможно с помощью устройства с высоким динамическим диапазоном, соответствующим диапазону яркости объектов визируемой сцены.Obtaining an image of a scene containing objects with such a spread in brightness in one frame using conventional cameras leads to the fact that the dynamic range of the photosensitive matrix is not enough to obtain a high-quality image. If you set the exposure time to get a clear image of a bright object, dim objects will be underexposed and may be completely absent from the image. In the case of setting a long exposure time, sufficient to fix dim objects, bright objects will be perlite, will not have clear boundaries and will not be designed to solve the problem of calculating the direction vector to these objects. Fixing the image of such objects with a quality sufficient for their recognition, selection and calculation of the direction vector relative to the optical coordinate system is possible using a device with a high dynamic range corresponding to the brightness range of the objects of the viewed scene.

Для получения качественных изображений с высоким динамическим диапазоном известно устройство, в котором в качестве светочувствительной матрицы используется многослойный модуль, состоящий из нескольких приборов с зарядовой связью (ПЗС) (патент RU 2012156 С1, опубликован 20.04.1994). Также в известном устройстве реализованы светозащищенные секции хранения накопленных зарядов. Во время накопления зарядов средствами светочувствительной поверхности ПЗС матриц эти заряды многократно переносится в светзащищенные секции и суммируется в них. Высокий динамический диапазон достигается тем, что глубина потенциальной ямы светозащищенных секций больше, чем у ПЗС матриц, тем самым появляется возможность накопления заряда с большей интенсивностью.To obtain high-quality images with a high dynamic range, a device is known in which a multilayer module consisting of several charge-coupled devices (CCDs) is used as a photosensitive matrix (patent RU 2012156 C1, published 20.04.1994). Also in the known device, light-protected sections for storing accumulated charges are implemented. During the accumulation of charges by means of the light-sensitive surface of the CCD arrays, these charges are repeatedly transferred to the light-protected sections and summed up in them. The high dynamic range is achieved by the fact that the depth of the potential well of the light-protected sections is greater than that of the CCD matrices, thereby making it possible to accumulate a charge with a greater intensity.

Также известны устройства, в которых высокий динамический диапазон обеспечивается тем, что результирующее изображение составляется из нескольких изображений, полученных с разной экспозицией. Подобный подход реализуется в звездном датчике «Астрол-17» разработки АО «НПО «Лептон». Основным назначением прибора является определение астроориентации связанной системы координат относительно инерциальной системы координат по звездам. Также в этом устройстве реализуется функция выдачи целеуказания (вектора направления) на объект, находящийся в поле зрения прибора, не являющегося звездой. Для получения изображений объектов с яркостью, превышающей яркость визируемых звезд применяется принцип мультиэкспозиции. Одна сцена экспонируется не менее трех раз с разной экспозицией.Devices are also known in which a high dynamic range is ensured by the fact that the resulting image is composed of several images obtained with different exposures. A similar approach is implemented in the Astrol-17 star sensor developed by JSC NPO Lepton. The main purpose of the device is to determine the astroorientation of the associated coordinate system relative to the inertial coordinate system by the stars. This device also implements the function of issuing target designation (direction vector) to an object located in the field of view of a device that is not a star. To obtain images of objects with a brightness exceeding the brightness of the sighted stars, the principle of multiple exposure is used. One scene is exhibited at least three times with different exposures.

В качестве прототипа для заявляемой полезной модели рассматривается устройство для создания изображений с высоким динамическим диапазоном из множественных экспозиций (патент RU 2397542 С2, опубликован 31.01.2006). В прототипе реализуется следующий принцип работы. Свет получают путем осуществления ряда первых экспозиций совместно с одной второй экспозицией в быстрой последовательности. Первые экспозиции объединяются для обеспечения достаточной яркости и резкости. Вторая экспозиция предназначена для сбора информации цвета. Первые экспозиции объединяются со второй экспозицией для обеспечения улучшенного изображения.As a prototype for the claimed utility model, a device for creating images with a high dynamic range from multiple exposures is considered (patent RU 2397542 C2, published on January 31, 2006). The prototype implements the following principle of operation. Light is obtained by making a series of first exposures in conjunction with one second exposure in rapid succession. The first exposures are combined to provide sufficient brightness and sharpness. The second exposure is for collecting color information. The first exposures are combined with the second exposure to provide an enhanced image.

Недостатком прототипа, является то, что конечное изображения получают путем экспонирования нескольких кадров, которые получены в разные моменты времени. Вследствие сдвига времени экспонирования позиции объектов на разных кадрах также будут иметь смещение относительно оптической системы координат прибора, что неизбежно внесет погрешность в решения конечной задачи в случае использования прототипа в системах технического зрения, предназначенных для вычисления относительного положения визируемых объектов.The disadvantage of the prototype is that the final image is obtained by exposing several frames, which are obtained at different points in time. Due to the exposure time shift, the positions of objects on different frames will also have a shift relative to the optical coordinate system of the device, which will inevitably introduce an error into the solution of the final problem in the case of using the prototype in vision systems designed to calculate the relative position of sighted objects.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении точности решения задачи вычисления вектора направления на визируемые объекты сцены, например вычисление вектора направления на Луну относительно звезд, за счет того, что обеспечивается получение изображений с единым временем экспонирования всех объектов сцены.The technical result of using the utility model is to increase the accuracy of solving the problem of calculating the direction vector for sighted scene objects, for example, calculating the direction vector to the Moon relative to the stars, due to the fact that images are obtained with a single exposure time for all scene objects.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для создания изображения с высоким динамическим диапазоном, содержащее объектив для экспонирования светочувствительной матрицы, средство памяти для сохранения данных изображения, и процессор, способный обрабатывать данные изображения, согласно полезной модели светочувствительная матрица выполнена с возможностью обеспечивать получение одновременно двух изображений с одинаковым временем экспонирования из которых одно изображение оптимизировано для визирования ярких объектов сцены, с низким коэффициентом усиления, и из которых второе изображение оптимизировано для визирования тусклых объектов сцены с высоким коэффициентом усиления, и тем, что процессор устройства обеспечивает выполнение алгоритма обработки массива интенсивностей пикселей первого изображения, полученного с низким коэффициентом усиления YН и массива интенсивностей пикселей второго изображения, полученного с высоким коэффициентом усиления YB в процессоре вычислительного устройства и вычисления интенсивности пикселей окончательного изображения с высоким динамическим диапазоном YШДД в зависимости от YВ и YН, при этом интенсивности пикселей изображения, полученные с низким коэффициентом усиления YН, пересчитываются с учетом масштабного коэффициента и коэффициента компенсации интенсивности.The specified technical result is achieved by the fact that a device for creating an image with a high dynamic range, containing a lens for exposure of the photosensitive matrix, a memory means for storing image data, and a processor capable of processing image data, according to the utility model, the photosensitive matrix is configured to provide simultaneous acquisition of two images with the same exposure time, of which one image is optimized for sighting of bright scene objects, with low gain, and of which the second image is optimized for sighting of dim objects of the scene with high gain, and that the processor of the device provides the processing algorithm for processing an array of pixel intensities the first image obtained with a low gain Y H and the array of pixel intensities of the second image obtained with a high gain Y B in the computing processor of the casting device and calculating the pixel intensity of the final image with a high dynamic range Y SHDD depending on Y B and Y H , while the pixel intensities of the image obtained with a low gain Y H are recalculated taking into account the scale factor and the intensity compensation factor.

Существенным для достижения технического результата является то, что в полезной модели, применяется светочувствительная матрица, которая имеет два информационных выхода: выход 1 и выход 2. При визировании сцены обеспечивается получение изображения с каждого из выходов одновременно, с одним временем экспонирования, но различным аналоговым усилением, где изображение с низким коэффициентом усиления оптимизировано для ярких объектов сцены, а изображение с высоким коэффициентом усиления оптимизировано для низкого уровня чувствительности и визирования тусклых объектов сцены. Пользователь может комбинировать изображения с высоким и низким коэффициентом усиления для создания одного конечного изображения с высоким динамическим диапазоном с использованием внешнего алгоритма, который заложен в памяти вычислительного блока.It is essential to achieve the technical result that the utility model uses a photosensitive matrix that has two information outputs: output 1 and output 2. When viewing the scene, an image is obtained from each of the outputs simultaneously, with one exposure time, but different analog amplification , where the low gain image is optimized for bright objects in the scene, and the high gain image is optimized for low sensitivity and dim objects in the scene. The user can combine high and low gain images to create one final high dynamic range image using an external algorithm stored in the compute unit's memory.

Создана новая совокупность существенных признаков, которая обеспечивает получение технического результата.A new set of essential features has been created, which provides a technical result.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 представлена структурная схема полезной модели. Основными элементами являются: объектив 1, предназначенный для экспонирования светочувствительной матрицы 2, вычислительный блок 3 в состав которого входит процессор 4, предназначенный для реализации алгоритмов работы и память 5, предназначенная для хранения данных изображения и алгоритмов.In FIG. 1 shows a block diagram of the utility model. The main elements are: a lens 1 designed to expose a photosensitive matrix 2, a computing unit 3 which includes a processor 4 designed to implement operation algorithms and a memory 5 designed to store image data and algorithms.

На фиг. 2 представлена блок-схема алгоритма формирования конечного изображения с высоким динамическим диапазоном, который реализуется в предлагаемой полезной модели.In FIG. 2 shows a block diagram of the algorithm for generating the final image with a high dynamic range, which is implemented in the proposed utility model.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Полезная модель относится к устройству, которое предназначено для решения задачи выделения объектов с сильно различающейся яркостью и выдачи вектора направления на них с высокой точностью относительно оптической системы координат устройства.The utility model relates to a device that is designed to solve the problem of selecting objects with very different brightness and issuing a direction vector to them with high accuracy relative to the optical coordinate system of the device.

Устройство для создания изображения с высоким динамическим диапазоном фиг. 1, содержащее объектив 1 для экспонирования светочувствительной матрицы 2, вычислительный блок 3 в состав которого входит процессор 4, предназначенный для реализации алгоритмов работы и память 5, предназначенная для хранения данных изображения и алгоритмов. Процессор обрабатывает данные изображения в соответствии с алгоритмом на фиг. 2 и формирует окончательное изображение содержащее изображение звезд и Луны с единым временем экспонирования и пригодным для вычисления вектора направления на Луну относительно звезд с высокой точностью.Apparatus for creating a high dynamic range image FIG. 1, containing a lens 1 for exposure of a photosensitive matrix 2, a computing unit 3 which includes a processor 4 designed to implement the operation algorithms and a memory 5 designed to store image data and algorithms. The processor processes the image data in accordance with the algorithm in FIG. 2 and forms the final image containing the image of the stars and the Moon with a single exposure time and suitable for calculating the direction vector to the Moon relative to the stars with high accuracy.

В соответствии с алгоритмом на фиг. 2 обеспечивается обработка массива интенсивностей пикселей первого изображения, полученного с низким коэффициентом усиления YН и массива интенсивностей пикселей второго изображения, полученного с высоким коэффициентом усиления YВ в процессоре вычислительного устройства и вычисления интенсивности пикселей окончательного изображения с высоким динамическим диапазоном YШДД в зависимости от YВ и YН, при этом интенсивности пикселей изображения, полученные с низким коэффициентом усиления YH, пересчитываются с учетом масштабного коэффициента и коэффициента компенсации интенсивности.According to the algorithm in Fig. 2 provides processing of the array of pixel intensities of the first image obtained with low gain Y H and the array of pixel intensities of the second image obtained with high gain Y B in the processor of the computing device and calculating the pixel intensity of the final image with high dynamic range Y FDD depending on Y B and Y H , while the intensities of the image pixels obtained with a low gain Y H are recalculated taking into account the scale factor and the intensity compensation factor.

Реализация полезной модели осуществляется на базе программно-аппаратных средств звездного датчика «Астрол-17». Характеристики объектива, процессора и памяти этого звездного датчика пригодны для реализации предлагаемой полезной модели. Эти компоненты не будут описываться в данной заявке. Для реализации полезной модели, вместо светочувствительной матрицы Kodak KAI 2020 необходимо применить светочувствительную матрицу, которая обеспечивает получение двух изображений, экспонированных в одно и тоже время, но с разными коэффициентами усиления: с низким коэффициентом усиления - KН, который оптимизирован для визирования ярких объектов сцены, и с высоким коэффициентом усиления - KВ, который оптимизирован для визирования тусклых объектов сцены. В настоящее время такие светочувствительные матрицы представлены на рынке, например линейка матриц GSENSE фирмы Gpixel. Матрицы выполнены по КМОП (CMOS) технологии и выпускаются с разрешением 2048×2048 пикселей. Энергопотребление матриц не превышает 1,5 Вт. Также прибора этого семейства выпускаются в исполнении с «обратной засветкой», что обеспечивает квантовую эффективность не менее 85%. Рабочий температурный диапазон составляет от минус 55°С до +85°С (см. электронный источник, режим доступа - свободный http://image-sensors-world.blogspot.com/2019/12/gpixel-gsense2020bsi-scmos-spec.html). Обе эти матрицы: Kodak KAI 2020 и матрицы из линейки GSENSE фирмы Gpixel имеют схожий выходной видеоинтерфейс, что позволит провести замену матрицы с незначительными доработками прибора.The utility model is implemented on the basis of software and hardware of the Astrol-17 star tracker. The characteristics of the lens, processor and memory of this star tracker are suitable for the implementation of the proposed utility model. These components will not be described in this application. To implement the utility model, instead of the Kodak KAI 2020 photosensitive matrix, it is necessary to use a photosensitive matrix that provides two images exposed at the same time, but with different gain factors: low gain - K H , which is optimized for sighting bright objects in the scene , and with a high gain - K B , which is optimized for sighting dim scene objects. Currently, such photosensitive sensors are on the market, for example, the GSENSE line of sensors from Gpixel. The matrices are made using CMOS technology and are produced with a resolution of 2048 × 2048 pixels. The power consumption of matrices does not exceed 1.5 W. Also, the devices of this family are produced in the version with "back-illumination", which provides a quantum efficiency of at least 85%. The operating temperature range is from minus 55°С to +85°С (see electronic source, access mode - free http://image-sensors-world.blogspot.com/2019/12/gpixel-gsense2020bsi-scmos-spec. html). Both of these matrices: Kodak KAI 2020 and matrices from the Gpixel GSENSE line have a similar output video interface, which will allow the matrix to be replaced with minor modifications to the device.

Для формирования конечного изображения из двух изображений, полученных с одинаковым временем экспонирования, но с разными коэффициентами усиления KН и KB, которые оптимизированы для получения соответственно самого яркого и самого тусклого объекта на визируемой сцене, в процессоре устройства реализуется алгоритм в соответствии с блок-схемой, представленной на фиг. 2. Изображения с выходов светочувствительной матрицы поступают в вычислительный блок в виде двух массивов интенсивности пикселей YH i,j и YB i,j, где i=0…N, j=0…M - количество строк и столбцов светочувствительной матрицы соответственно. Интенсивность пикселей окончательного изображения с высоким динамическим диапазоном (YВДД i,j) формируется в соответствии с следующей зависимостьюTo form the final image from two images obtained with the same exposure time, but with different gains K H and K B , which are optimized to obtain, respectively, the brightest and dimmest object on the viewed scene, an algorithm is implemented in the device processor in accordance with the block the diagram shown in Fig. 2. Images from the photosensitive matrix outputs enter the computing unit in the form of two pixel intensity arrays Y H i,j and Y B i,j , where i=0…N, j=0…M are the number of rows and columns of the photosensitive matrix, respectively. The pixel intensity of the final image with a high dynamic range (Y VDD i,j ) is formed in accordance with the following relationship

Figure 00000001
Figure 00000001

где TН - пороговое значение интенсивности пикселей. Соответствует минимальному значению интенсивности пиксела изображения, полученного с низким коэффициентом усиления;

Figure 00000002
- масштабный коэффициент;
Figure 00000003
- коэффициент компенсации интенсивности; LB - смещение уровня черного относительно изображения, полученного с высоким коэффициентом усиления; LH - смещение уровня черного относительно изображения, полученного с низким коэффициентом усиления.where T H is the threshold value of the intensity of the pixels. Corresponds to the minimum value of the pixel intensity of the image obtained with low gain;
Figure 00000002
- scale factor;
Figure 00000003
- intensity compensation factor; L B is the offset of the black level relative to the image obtained with a high gain; L H is the offset of the black level relative to the low gain image.

Полезная модель позволяет получать четкие изображения объектов с высоким динамическим диапазоном, с качеством, достаточным для распознавания и выделения объектов и выдачи целеуказаний на них относительно оптической системы координат. Высокий динамический диапазон выбирается заранее путем подбора коэффициентов усиления KН и KB в зависимости от решаемых задач и возможного разброса диапазона яркости объектов визируемой сцены. Коэффициенты закладываются в память устройства. Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении точности решения задачи вычисления вектора направления на визируемые объекты сцены, например вычисление вектора направления на Луну относительно звезд, за счет того, что обеспечивается получение изображений с единым временем экспонирования всех объектов сцены. Наиболее эффективно устройство может быть использовано для создания высокоточных, малогабаритных, низкопотребляющих приборов для систем ориентации и навигации малых и микрокосмических аппаратов с использованием астронавигационных алгоритмов.The utility model makes it possible to obtain clear images of objects with a high dynamic range, with a quality sufficient for recognizing and selecting objects and issuing target indications on them relative to the optical coordinate system. A high dynamic range is selected in advance by selecting the gain factors K H and K B depending on the tasks being solved and the possible spread in the range of brightness of objects in the viewed scene. The coefficients are stored in the device's memory. The technical result of using the utility model is to increase the accuracy of solving the problem of calculating the direction vector for sighted scene objects, for example, calculating the direction vector to the Moon relative to the stars, due to the fact that images are obtained with a single exposure time for all scene objects. The device can be most effectively used to create high-precision, small-sized, low-power instruments for orientation and navigation systems of small and microspacecraft using astronavigation algorithms.

Claims (1)

Устройство для создания изображений с высоким динамическим диапазоном, содержащее объектив для экспонирования светочувствительной матрицы, средство памяти для сохранения данных изображения и процессор, способный обрабатывать данные изображения, отличающееся тем, что светочувствительная матрица выполнена с возможностью обеспечения получения одновременно двух изображений с одинаковым временем экспонирования, из которых одно изображение оптимизировано для визирования ярких объектов сцены с низким коэффициентом усиления, и из которых второе изображение оптимизировано для визирования тусклых объектов сцены с высоким коэффициентом усиления; в процессоре устройства реализуется алгоритм обработки массива интенсивностей пикселей первого изображения, полученного с низким коэффициентом усиления YН, и массива интенсивностей пикселей второго изображения, полученного с высоким коэффициентом усиления YВ, и вычисления интенсивности пикселей окончательного изображения с высоким динамическим диапазоном YШДД в зависимости от YВ и YН, при этом интенсивности пикселей изображения, полученные с низким коэффициентом усиления YН, пересчитываются с учетом масштабного коэффициента и коэффициента компенсации интенсивности.A device for creating images with a high dynamic range, containing a lens for exposure of the photosensitive array, a memory means for storing image data and a processor capable of processing image data, characterized in that the photosensitive array is configured to provide simultaneous acquisition of two images with the same exposure time, from wherein one image is optimized for viewing bright objects in the scene at low gain, and of which the second image is optimized for viewing dim objects in the scene at high gain; the device processor implements an algorithm for processing the array of pixel intensities of the first image obtained with a low gain Y H, and the array of pixel intensities of the second image obtained with a high gain Y B, and calculating the pixel intensity of the final image with a high dynamic range Y FDD depending on Y B and Y H , while the intensities of the image pixels obtained with a low gain Y H are recalculated taking into account the scale factor and the intensity compensation factor.
RU2021133653U 2021-11-18 HIGH DYNAMIC RANGE IMAGE PRODUCER RU212327U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU212327U1 true RU212327U1 (en) 2022-07-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012156C1 (en) * 1990-07-25 1994-04-30 Шаевич Владимир Евгеньевич Videosignal pick-up built around charge-coupled element
RU2397542C2 (en) * 2005-02-03 2010-08-20 Сони Эрикссон Мобайл Коммьюникейшнз Аб Method and device for creating images with high dynamic range from multiple exposures
CN102668545A (en) * 2009-12-22 2012-09-12 伊斯曼柯达公司 Creating a high dynamic range image using still and preview images
CN103581565A (en) * 2012-07-20 2014-02-12 佳能株式会社 Image capture apparatus, method of controlling image capture apparatus, and electronic device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012156C1 (en) * 1990-07-25 1994-04-30 Шаевич Владимир Евгеньевич Videosignal pick-up built around charge-coupled element
RU2397542C2 (en) * 2005-02-03 2010-08-20 Сони Эрикссон Мобайл Коммьюникейшнз Аб Method and device for creating images with high dynamic range from multiple exposures
CN102668545A (en) * 2009-12-22 2012-09-12 伊斯曼柯达公司 Creating a high dynamic range image using still and preview images
CN103581565A (en) * 2012-07-20 2014-02-12 佳能株式会社 Image capture apparatus, method of controlling image capture apparatus, and electronic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Debevec et al. Recovering high dynamic range radiance maps from photographs
US5365269A (en) Electronic camera with automatic image tracking and multi-frame registration and accumulation
EP0135578B1 (en) Resolution enhancement and zoom
US8497914B2 (en) Vision system and method for motion adaptive integration of image frames
US7038185B1 (en) Camera for directly generating a gradient image
US7767950B2 (en) Apparatus and method for capturing still images and video using coded aperture techniques
US10154216B2 (en) Image capturing apparatus, image capturing method, and storage medium using compressive sensing
CN109194876A (en) Image processing method, device, electronic equipment and computer readable storage medium
EP0134244B1 (en) Resolution enhancement and zoom by degradation estimates
JP2017216646A (en) Imaging device, imaging apparatus and imaging signal processing method
JP2007503605A (en) Image processor and method for image processing
Arya et al. Mars Colour Camera: The payload characterization/calibration and data analysis from Earth imaging phase
Loke Astronomical image acquisition using an improved track and accumulate method
RU212327U1 (en) HIGH DYNAMIC RANGE IMAGE PRODUCER
CN115695997A (en) Camera module, super-resolution image processing method thereof, and optical apparatus
Wahab et al. High dynamic range imaging using a plenoptic camera
WO2019171691A1 (en) Image processing device, imaging device, and image processing method
JP2017216649A (en) Imaging device, imaging apparatus and imaging signal processing method
Stover et al. A high-speed CCD photometer.
US7362363B2 (en) Sensor device with sensor elements and read-out unit which reads partial measurements
Li et al. Improving high dynamic range image based light measurement
JP3960824B2 (en) Imaging device
EP0856990A2 (en) Frame transfer readout correction
Richards et al. High speed low latency solar adaptive optics camera
Schröder et al. Astrophotography