一种基于目标特性的空间相机自动曝光方法技术

技术编号:6722758 阅读:366 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种基于目标特性的空间相机自动曝光方法,属于航天光学遥感器技术领域,是一种应用于航天光学遥感CMOS相机的自动曝光方法。首先对相机产生的图像数据进行去噪声处理,获得去除背景噪声后的图像,为识别出目标特性做准备,随后采用多级树方法对图像中目标的亮度信息进行标注,从而获取目标的当前的亮度信息,最后利用曝光调节方法确定空间相机下一帧图像的曝光时间。本发明专利技术采用基于目标特性的空间相机自动曝光方法,识别并提取目标信息进行自动曝光调整,增加了相机在空间环境成像时的自适应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,属于航天遥感器电子学 领域。
技术介绍
轻小型低功耗面阵CMOS相机已广泛应用于卫星本体机构、深空探测、空间站及飞 船上的视频遥测,有了它就可以对卫星变轨、改变姿态、发动机工作、太阳翼展开、天线展开 等活动进行监视和评估,为科研工作者在地面判断卫星工作情况提供图像依据,已成功应 用于多个型号。相机在轨工作时,曝光时间是否合适非常重要,曝光时间过短会导致景物很暗,而 过长又会导致景物亮度饱和,因此曝光时间调节是必需的,但曝光时间调节非常复杂,调节 不好可能会陷入曝光时间紊乱,出现时亮时暗的情况。因此曝光时间调节的是否合适,对相 机成像是至关重要的,关系到任务的成败。目前民用数码相机在自动曝光技术上比较成熟,可以根据夜景、白天、人像等设定 所需要的不同曝光模式,效果很好,但如果应用于航天就有其局限性了。当相机在天上对目 标物体进行拍摄时,由于CMOS相机的应用特点,事先无法精确预知拍摄物体的位置、亮度、 占图像区域大小等信息,并且很多时候相机要拍摄的景物都是无法再复现的,只有一次,比 如太阳翼展开,如果把图像传回地面后再确定选择什么曝光模式和曝光时间,已经错过了 拍摄时机,所以实时确定曝光时间和曝光模式是航天相机区别民用相机的一个突出特点。目前,空间光学遥感相机调节曝光的方法并不多,大型对地遥感相机因为其地面 目标的确定性,可以使用辐亮度分析软件、相机光学和传感器芯片特性得出精确的曝光时 间,只需根据地面景物的不同设定几档曝光时间进行切换。分档曝光法同样不能解决CMOS 相机对景物实时自动曝光的需要,会降低相机的成景率,几幅图像可能只有一张可以使用。国内目前应用于航天CMOS相机的自动曝光方法由于相机无法对有效目标进行识 别,当视场内景物相对复杂时,无法进行区分曝光,受噪声和非有效目标干扰大,使得图像 中目标景物亮度很难在一个合适的范围内,增大了自动曝光难度。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足,提供一种基于目标特性的空间 相机的自动曝光方法,本方法通过识别目标获取目标信息,针对目标进行曝光调节,屏蔽了 背景等其他因素干扰,曝光时间调节的针对性强,从而提高了相机图像的成景率和适应能 力,最后利用快速曝光调节方法,实现了基于目标特性的空间相机自动曝光。本专利技术的技术解决方案是,步骤如下(1)将空间相机根据初始曝光时间得到的当前图像减去背景噪声图像,形成去掉 噪声干扰后的图像,之后进入步骤O);4(2)生成步骤(1)中所述去掉噪声干扰后的图像的多级树,之后进入步骤(3);生 成步骤(1)中所述去掉噪声干扰后的图像的多级树的方法如下所述多级树的层数η > 4且每个节点对应四个子节点,将所述去掉噪声干扰后的 图像均分成若干图像块,图像块的数量等于多级树最底层节点的个数,且多级树最底层节 点与图像块一一对应;通过公式本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于目标特性的空间相机自动曝光方法,其特征在于步骤如下:(1)将空间相机根据初始曝光时间得到的当前图像减去背景噪声图像,形成去掉噪声干扰后的图像,之后进入步骤(2);(2)生成步骤(1)中所述去掉噪声干扰后的图像的多级树,之后进入步骤(3);生成步骤(1)中所述去掉噪声干扰后的图像的多级树的方法如下:所述多级树的层数n≥4且每个节点对应四个子节点,将所述去掉噪声干扰后的图像均分成若干图像块,图像块的数量等于多级树最底层节点的个数,且多级树最底层节点与图像块一一对应;通过公式***计算最底层节点的值V↓[L],m为背景噪声最大值,为预设值;512/1024<a<768/1024;通过公式***计算出多级树中非最底层节点的值V↓[i];(3)根据步骤(2)中得到的多级树最底层节点的值和非最底层节点的值,通过公式L↓[i]=V↓[n-1]×2↑[n-1]+V↓[n-2]×2↑[n-2]+…+V↓[2]×2↑[2]+V↓[1]×2↑[1=+V↓[0=×2↑[0]计算得到每一个多级树最底层节点对应的图像块的权值Li;其中,V↓[0]为多级树最底层节点,即第一级节点的值;V↓[1]为上述最底层节点的上一级节点,即第二级节点的值;V↓[2]为上述最底层节点的上两级节点,即第三级节点的值;同理,V↓[n-1]为上述最底层节点的上n-1级节点,即第n级节点的值;(4)根据步骤(3)中得到的每个图像块的权值Li,通过公式:***,计算权值大于8的所有图像块的像素平均值E;其中,M为权值大于8的图像块个数;***,N×N为图像块的大小,即图像块的长和宽均为N个像素;v↓[(x,y)]为权值大于8的图像块中像素的像素值;(5)根据步骤(4)得出的权值大于8的所有图像块的像素平均值E,通过公式:***计算出空间相机的下一帧曝光时间N_INI,其中,C_INI为空间相机的当前曝光时间,max_INI为空间相机曝光时间的最大值。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于目标特性的空间相机自动曝光方法,其特征在于步骤如下(1)将空间相机根据初始曝光时间得到的当前图像减去背景噪声图像,形成去掉噪声 干扰后的图像,之后进入步骤O);(2)生成步骤(1)中所述去掉噪声干扰后的图像的多级树,之后进入步骤(3);...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宏伟黄长宁陈彦胡永富林宏宇李晨曦吴雁林李天黄昊孟林智朱军温博郭强
申请(专利权)人:北京空间机电研究所
类型:发明
国别省市:11

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