復雜場景下灰度自適應圖像采集及控制系統(tǒng)設計.pdf

1、當拍攝場景較為復雜時，景物的亮度容易受到季節(jié)、光照、天氣、景物特征的影響，拍攝過程容易引起曝光不足或曝光過度。而圖像的質量和曝光量有直接關系，合適的曝光量可以使得拍攝的圖像細節(jié)豐富，圖像更加清晰;曝光過度或者曝光不足容易使得圖像的細節(jié)丟失，因而對于自動曝光控制系統(tǒng)的研究具有很大的研究意義和應用價值?；诖?，本文提出了復雜場景下灰度自適應圖像采集及控制系統(tǒng)設計，主要研究內容包括:
　　針對原有基于圖像灰度均值和亮度直方圖的曝光評價算

2、法在背光或者正面強光下背景區(qū)域對主體灰度影響較大的問題，提出了一種基于OTSU算法及Canny邊緣檢測算子的曝光評價算法。其基本原理為，通過上述兩種算子將圖像的主體和背景區(qū)域分開，單獨對主體區(qū)域灰度級進行分析，得出正常曝光下的灰度級特征。
　　在現(xiàn)有固定步長曝光控制算法的基礎上，提出了基于光圈大小的變步長曝光控制算法。算法通過PID控制器不斷訓練確立了圖像灰度值大小和光圈調節(jié)步長的關系，并根據曝光評價算法的反饋信息實現(xiàn)了對圖像曝光

3、量的快速梯度調節(jié)。
　　最后，為了對上述方法進行驗證，進行了可見光成像系統(tǒng)的設計，并搭建了圖像采集及控制系統(tǒng)實驗裝置。在不同場景下利用該裝置按照不同光圈孔徑大小采集了大量圖片，利用上述曝光評價函數對圖像進行分析確定了圖像正常曝光的灰度值評價范圍，并結合提出的變步長曝光控制算法，完成了圖像曝光量的自動調節(jié)。實驗結果表明，基于OTSU算法和Canny邊緣檢測算子的曝光評價算法準確的建立了圖像曝光評價范圍，避免了背景區(qū)域灰度級對主體的影