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利用DMD获取高动态范围图像技术

吕涛 付东辉 陈小云 刘杰

吕涛, 付东辉, 陈小云, 刘杰. 利用DMD获取高动态范围图像技术[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 644-650. doi: 10.3788/CO.20150804.0644
引用本文: 吕涛, 付东辉, 陈小云, 刘杰. 利用DMD获取高动态范围图像技术[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 644-650. doi: 10.3788/CO.20150804.0644
LÜ Tao, FU Dong-hui, CHEN Xiao-yun, LIU Jie. High dynamic range imaging technology using DMD[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 644-650. doi: 10.3788/CO.20150804.0644
Citation: LÜ Tao, FU Dong-hui, CHEN Xiao-yun, LIU Jie. High dynamic range imaging technology using DMD[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 644-650. doi: 10.3788/CO.20150804.0644

利用DMD获取高动态范围图像技术

doi: 10.3788/CO.20150804.0644
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.2013AA7031010B)
详细信息
    通讯作者:

    吕涛(1984—),男,河南济源人,博士,助理研究员,2009年于北京航空航天大学获硕士学位,2014年于中科院长春光机所获博士学位,主要从事空间环境目标模拟光学设备和空间光学仪器的研究。Email:lvtao1984@gmail.com

    付东辉(1966—),男,吉林长春人,高级实验师,1987年毕业于中央广播电视大学,主要从事空间环境目标模拟光学设备和的研制。E-mailfudonghui2009@sina.com

    陈小云(1966—),男,四川重庆人,本科,副研究员,1990年于长春理工大学获学士学位,主要从事太阳模拟器高精度电源的研制。E-mail: chenxy@ciomp.ac.cn

    刘 杰(1962—),女,吉林长春人,本科,工程师,1987年毕业于中央广播电视大学,主要从事太阳模拟器的研制。 E-mail:liujieciomp@163.com

  • 中图分类号: TN911.73;TN27

High dynamic range imaging technology using DMD

  • 摘要: 高动态范围的图像可用于同时探测具有较大对比度的亮暗目标,利用数字微镜(DMD)获取高动态范围图像是目前最为先进的一种技术。本文在分析DMD工作原理的基础上,设计了一种像素级的高动态范围图像获取系统,该系统由光学系统、机械系统、DMD像素级调光算法及成像单元组成。光学系统采用二次成像光路,其中第一次成像物镜采用像方远心光路,第二次成像的转置镜头采用放大倍率近似1: 1的准对称结构,机械系统采用光学元件的包边设计和定心车工艺,达到秒级的光学装配精度;DMD像素级调光算法采用搜索单个微镜像素在图像帧周期间的控制权值实现,成像单元可同时兼顾科学级12 bit sCMOS和8 bit CCD,设计完成的原理样机验证了系统设计的正确性,其获取的图像动态范围可达140 dB以上,远高于传统摄像机78 dB的动态范围。
  • 图  1  DMD绕对角线旋转

    Figure  1.  Rotation of DMD diagonal

    图  2  系统的工作原理示意图

    Figure  2.  Principle schematic of the system

    图  3  光学系统结构示意图

    Figure  3.  Schematic of the optical structure

    图  4  传递函数曲线图

    Figure  4.  Curves of MTF

    图  5  成像物镜的机械结构

    Figure  5.  Mechanical structure of the imaging objective lens

    图  6  DMD掩膜示意图

    Figure  6.  Schematic of DMD masks

    图  7  高动态范围图像获取系统原理样机

    Figure  7.  Prototype of the high dynamic range image obtaining system

    图  8  射灯试验

    Figure  8.  Experiment of the spotlight

    图  9  拍摄激光照射的试验图片

    Figure  9.  Experiment images of laser

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-19
  • 录用日期:  2015-04-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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