基于融合多幅低动态图像来获取高动态图像的过程中, 传统方法中低动态图像获取时对曝光时间选取的策略简单, 使拍摄的多幅图像信息冗余较多, 严重影响融合效率。提出了一种基于局部信息熵最大准则的多曝光控制方法。讨论了低动态场景图像信息熵与曝光时间的关系, 得出了低动态范围场景的图像信息熵随曝光时间的增加呈现先增加后减小的规律, 并在某个曝光时间处信息熵最大。对于高动态场景, 首先, 利用图像平均灰度响应与曝光时间的近似线性关系确定场景的曝光时间范围; 然后, 根据图像直方图将高动态场景分成若干个低动态范围场景区域; 最后, 以信息熵最大为优化目标, 设计一维搜索算法, 搜索各个低动态范围区域的最优曝光时间, 直到所有区域都搜索到最优曝光时间。此方法将场景的局部信息熵与曝光时间联系起来, 能针对不同的区域进行曝光时间优化, 目的性强, 有效地避免了传统曝光控制中的缺点, 实验证明: 用该方法获取的图像进行融合获得了良好的效果。

针对外触发接触式图像传感器(CIS)线阵相机的扫描图像灰度值受外触发信号频率变化影响的问题, 提出了一种新的曝光控制方法——二次触发法。首先, 分析了外触发信号频率变化对图像灰度值影响的原因。然后, 介绍了二次触发法: 该方法将一个外触发信号转变为两次触发信号, 第一次触发信号用于控制曝光, 第二次触发信号用于控制CIS输出数据。最后, 从理论上说明了该方法可以提升图像质量。将该方法成功应用于1.6 m长线阵零畸变CIS相机, 实验结果表明: 在不同的触发频率下, 扫描图像的灰度值波动范围减小了75%, 消除了图像上的横条纹。在智能视觉十字绣数码喷印机的应用上, 绣布上1 mm×1 mm的孔成像清晰、灰度值均匀。提出的方法有效地解决了外触发信号频率影响图像质量的问题, 成功地提高了图像的质量。

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.

为了使CCD 相机适应变化的环境光强,从而获得稳定的高质量图像特征,提出了一种获得稳定图像特征的电子快门自动控制算法。结合图像处理中的灰度拉伸技术,实现了一种方便、稳定及高精度的调光。其算法主要由基于场景灰度均值对数的三次多项式插值函数自动快门控制和图像灰度拉伸实现。实验结果表明,该算法具有稳定快速的收敛性,捕获的视频图像在各种条件下均具有良好的图像质量和环境适应性。

为了解决空间图像中因曝光控制不理想产生的曝光过度和拖尾问题,提出了一种基于光照变化和灵活块划分的空间图像曝光控制算法。该方法考虑大气吸收对光照辐射衰减的影响,得出了光照强度与CCD相机曝光时间的关系,推导出相应的空间图像成像模型;对前一幅图像进行分块,分别比较当前块和周围相邻块的灰度均值,判断两者是否进行合并,如果灰度均值差大于阈值,则两块不合并,否则合并。根据块合并后的划分程度预测当前图像的曝光时间。实验结果表明,经过对曝光时间的准确控制,拍摄的天文图像的信噪比(SNR)最高能够提高2.49 dB。有效地解决了空间图像中曝光过度和拖尾问题,并实现了曝光时间的自适应调节。

自动曝光控制是现代相机和摄像机必备功能之一。提出一种基于亮度直方图的自动曝光控制算法。基于人类视觉系统(HVS)的视觉注意机制,可认为直方图中大而陡峭的峰值区域对应于图像中的不感兴趣区域。算法寻找直方图中最大的两个峰值区域,并依据峰值区域的大小确定它们中像素亮度的加权值,从而计算图像的加权亮度均值。像素亮度的加权值与其所属峰值区域的大小之间的关系由一组二次型曲线描述,二次型曲线的参量是由图像的背景亮度决定,其中背景亮度由自动曝光系统参量计算得到。在实际应用中采用了模糊逻辑确定最大的两个峰值区域的加权值。实验结果表明该算法对各种场景均能进行有效的自动曝光控制。