[发明专利]一种基于光束函数和图像特征的相机积分时间调整方法

摘要

一种基于光束函数和图像特征的相机积分时间调整方法，结合目标图像在不同测量距离之间的物理特征差异和弥散圆变化，构造对应的相机积分时间调整函数，通过相机积分时间动态调整将目标图像灰度水平稳定在相机测量系统能够稳定工作的范围之内，有效地解决了目标图像能量随测量距离变化而影响光学成像敏感器正常测量的问题，增强了月球轨道交会对接光学成像敏感器在大范围复杂环境下的工作能力。

主权项

1.一种基于光束函数和图像特征的相机积分时间调整方法，其特征在于步骤如下：(1)调整相机的积分时间，采集各试验点的目标图像并记录各目标图像的最佳相机积分时间Ti；具体为：根据待求解拟合方程中拟合参数的个数，试验点的个数n大于等于6，各试验点确定条件为：Di＝Lmin*2+(i‑1)*(0.5*Lmax‑Lmin*2)/n，i＝1,2,...,n其中，Di表示第i个试验点与相机之间的距离，Lmin为相机的最近工作距离，Lmax为相机的最远工作距离；在各试验点将测量目标移动至相机视场中央，使得目标图像质心与图像中心(u,v)之间的距离小于等于2个像素，利用相机对测量目标成像，成像过程中调整相机积分时间，即相机的曝光时间，获取最佳相机积分时间，使得目标图像峰值灰度值处于[150‑160]区间内，采集最佳相机积分时间时各试验点的目标图像并记录对应试验点目标图像的最佳相机积分时间Ti；(2)利用步骤(1)采集的各试验点的目标图像计算各试验点目标图像的特征函数Ai；具体为：对步骤(1)中获取的各试验点的目标图像进行特征提取，确定不同距离条件下的目标图像的图像特征，令计算每个试验点目标图像的图像特征函数时，选取的截取窗口Si均为正方形，且大小均为11×11像元，则图像特征函数Ai的数学表达式如下：其中，P(u,v)＝|F(u,v)|2上式中，f(x,y)为图像(x,y)像元灰度水平，(x,y)为像素点坐标，M,N为窗口的宽度和高度，截取窗口中心与图像中心重合，SS为截取窗口区域面积；(3)利用步骤(1)中得到的各目标图像的最佳相机积分时间Ti和步骤(2)中计算的目标图像特征函数Ai计算光束函数各待定系数，确定光束函数，即可利用光束函数和任意试验点的目标图像完成任意试验点相机积分时间的调整；各目标图像的最佳相机积分时间Ti、光束函数P(zi)和各目标图像特征函数Ai之间的关系具体为：Ti＝K*Ai*P(zi)其中光束函数P(zi)表示弥散圆大小随距离的变化关系，P(zi)的数学表达式为：其中，zi为测量距离，L为理论物距，a1，b1，c1，d1为待定系数，K为量纲调整系数；利用求得的各试验点的最佳相机积分时间Ti和目标图像特征函数Ai，建立方程组：其中，当最佳相机积分时间T_i量纲为秒时，K＝1；当最佳相机积分时间T_i量纲为毫秒时，K＝1000；依据牛顿‑赛德尔迭代完成后对上述方程组计算得到待定系数，即可完成光束函数的确定，利用光束函数和任意试验点的目标图像完成任意试验点相机积分时间的调整。