针对结构光测量时手工调节相机参数易导致图像质量的随机性，进而导致标定精度的下降及调参环节重复繁琐的问题，提出了一种结构光测量的相机标定自适应调参方法。首先，设计了一套相机自动调参装置，根据三个调参环调节时的图像变化机理，选取标定板面积占比、图像清晰度及图像对比度三个参数，分别定义焦距调节环、对焦环及光圈调节环。其次，为实现相机的高精度标定自适应参数调节，针对传统Brenner函数的缺陷，通过一种改进的Brenner自动阈值函数，实现对图像清晰度的精确快速对焦，并对标定板图像感兴趣区域的前景与背景进行分割，计算图像对比度，根据标定的重投影误差，确定标定相机的最优调节区间，以自适应调参搜索控制方法进行标定参数调节。最后，为提高自适应标定调参时电机的搜索定位速度，建立了调参函数模型，并通过物距及像素长度自适应计算焦距。三维测量调参实验表明，相比于手工标定，基于提出的调参方法能在5 s内实现自动调参，且重投影误差减少66.57%。

基于CMOS传感器的高集成小型相机在航天器上得到了越来越广泛的应用。空间相机能够完成航天器关键动作记录、对地遥感、近地天体观测等任务，并且具有体积小、重量轻、智能化的特点。为了实现良好的成像效果，适应于空间环境特点的自动曝光技术不可或缺。本文针对空间环境的特殊性及空间任务的不可逆性，提出了一种快速自适应曝光算法。该算法以能量分析为基础，进行目标与背景分离，针对目标进行加权统计，根据图像的统计结果，采用最速查表法，计算获得最佳曝光时间。设置双重目标调整范围，使得自动曝光算法收敛性较好。实验结果表明，该算法能够快速稳定地获得最佳曝光时间，曝光收敛速度快，稳定性高，资源占用少，非常适合空间场景探测。相关算法已成功应用于多个在轨型号。

为保证钢轨磨损动态视觉测量的高精度, 综合图像获取和图像处理技术, 实现了清晰光条图像获取和光条中心点亚像素坐标精确提取。根据光条与背景环境亮度的高对比度, 提出一种依据光条亮度的相机自动曝光法, 用于获取清晰的光条图像; 分析图像光条法线方向的亮度衰变特征, 采用动态阈值分割法初步提取光条, 滤除图像背景的同时保留光条法线方向的亮度衰减信息; 根据图像过度曝光信息确定光条中心点像素大致位置, 再对分割的光条图像相对应像素位置点计算Hessian矩阵, 获取光条中心点的亚像素坐标。采用MFC编写应用程序进行试验, 在不同光照环境和背景物的干扰下, 该方法可精确地提取光条中心, 与经典Steger算法相比提取精度偏差为0.05 pixel, 运算时间节约40%。试验结果验证了该方法稳定性好, 有较强的抗干扰能力, 较好地满足钢轨磨损测量的现场要求。

以往的CCD摄像机通过曝光时间和信号增益调节光照强度时，二者不能被最优配置运用，难以最大限度的发挥它们的调光功效，特别是对于光照强度变化剧烈，动态范围大的状况，画面不清晰。针对上述不足，将直方图均衡化法进行一定的改进，精确配置曝光时间，优化信号增益系数，实现曝光时间与信号增益的最优化配置。经过实验验证，画面效果得到明显改善，调整时间不超过40ms，系统运行稳定、可靠。

在航天相机的成像过程中，拍摄场景的亮度随着地表目标和大气环境的变化而发生改变，为了保证航天相机输出理想的图像，提出了基于地-气间辐射模型的航天相机自动调光方法。根据地-气间辐射传输特性建立航天相机入瞳处辐照度模型，通过分析大气气溶胶对遥感成像的影响，对该模型进行了改进，并在此基础上提出了航天相机自动调光方法。航天相机自动调光首先根据总辐照度以及地面目标辐照度占总辐照度的比例对自动调光参数进行调节，目的是尽可能提高地面目标信息量，然后根据大气气溶胶光学厚度确定自适应拉普拉斯滤波的参数，增强遥感图像的细节。由实验结果可以看出，自动调光增加了遥感图像的信息量，增强了图像对比度，航天相机的成像质量得到了明显地提高。

针对CCD相机在一些特殊场合成像时遇到的前后两帧图像场景不一致、应用环境多样性等问题, 提出了一种基于图像直方图统计和分块均值的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验结果表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像。在统计直方图后, 计算最佳均值只需利用到直方图和几个均值, 与图像本身的大小没有关系, 所以计算量非常小; 在像素时钟为60 MHz时, 每次计算时间为6 μs。另外, 此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光以及实时性的要求。

彩色数字相机的曝光准确度直接影响了图像的色彩表现及人眼视觉的感受效果。提出了一种基于人眼视觉感观特性的相机自动曝光方法。通过对图像清晰度、色彩饱和度以及亮度等因素的客观评价，建立了曝光估计函数。根据统计原理并结合经验公式，对曝光估计值与曝光步长增量之间的函数关系进行标定，确立了曝光增量函数。根据当前帧图像的不同亮度属性，结合曝光增量函数，实时计算下一帧所需要的理想曝光值。大量实验表明，该方法对于不同场景、不同光照条件下图像的曝光量都有良好的调节效果，稳健性较强并具有较高的调节效率。

在一些特殊应用场合, CCD相机成像时具有场景不可重复、应用环境多样性等特点, 使得自动调光成为一个研究难点。针对该问题提出了一种基于图像直方图统计的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像, 同时此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光的需求。

自动曝光控制是通过控制曝光量使图像亮度最优化的过程, 由于图像亮度与曝光值有着直接的关系, 因而图像亮度在自动曝光算法中被广泛应用.虽然熵已用于各种图像处理应用, 但是很少应用在自动曝光中.基于图像熵提出一种新的自动曝光算法, 不同于传统的主要依赖于图像亮度的算法.首先根据图像熵值大小来判断光照条件, 通过图像熵大小的比较, 把图像的各区域划分为感兴趣区域与不感兴趣区域.然后由图像熵值大小采用分配权重方法对不同区域分配权重, 最后进行准确地自动曝光.由于该算法主要基于图像熵值的大小, 所以曝光效果不受图像中对象位置影响, 使得该算法更灵活.实验结果表明, 该算法对高动态范围场景可以准确地检测出各种光照条件, 提高相机系统输出图像的动态范围, 同时还增加了自动曝光的准确性.

通过分析透射电子显微镜的曝光机理, 得出了荧光屏亮度与曝光时间之间的关系表达式。设计了TDX-200透射电子显微镜自动曝光电路, 并通过实验对自动曝光参数进行了标定。通过对多种实际样品在不同工作模式下进行自动曝光试验, 得到了相对清晰的电子显微像。结果表明, TDX-200透射电子显微镜自动曝光的设计满足要求。