一種智能手機(jī)快速檢測與拍攝閃電場景的方法研究.pdf

1、智能手機(jī)因其小巧、攜帶方便與拍照功能日益強(qiáng)大在日常生活中使用相當(dāng)普遍。通觀國內(nèi)外智能拍照手機(jī)，各大商家多在攝像頭分辨率、屏幕分辨率以及對(duì)焦、連拍、色彩等功能上做相應(yīng)提升和改進(jìn)，其拍照性能基本可以滿足室外風(fēng)光、人像、微距或室內(nèi)光照不充足拍攝情況下的要求，但智能手機(jī)仍無法拍出較為滿意的夜景如閃電等特殊場景的拍攝。某公司為了增加手機(jī)賣點(diǎn)，提出解決智能手機(jī)檢測與拍攝閃電的需求。
　　針對(duì)此需求本課題在基于智能手機(jī)CMOS成像技術(shù)上，通過搭

2、建一套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬智能手機(jī)的閃電拍攝。由于智能手機(jī)及其鏡頭已經(jīng)高度集成化，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下難以控制。因此，在實(shí)驗(yàn)室我們選擇CMOS工業(yè)相機(jī)與電動(dòng)鏡頭作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且利用閃光燈模擬閃電。其中，工業(yè)相機(jī)完成自動(dòng)檢測與曝光的功能，電動(dòng)鏡頭完成自動(dòng)對(duì)焦的功能。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)檢測與拍攝方法進(jìn)行了很好的驗(yàn)證，能夠達(dá)到閃電快速檢測并拍攝的目的。具體研究工作如下：
　　首先，閃電快速檢測是基于相機(jī)的圖像視頻流，相鄰兩幀圖像進(jìn)行灰度化處理并做差分運(yùn)

3、算取絕對(duì)值，去除背景后的閃電信號(hào)與閃電事件閾值進(jìn)行比較，如果高于設(shè)定的閾值，則達(dá)到閃電檢測的目的；
　　其次，自動(dòng)對(duì)焦由三可變電動(dòng)鏡頭實(shí)現(xiàn)，由于實(shí)際閃電拍攝場景可視為無窮遠(yuǎn)，在固定光圈與焦距的前期下，為了提高對(duì)焦速度，將鏡頭首先對(duì)焦到無窮遠(yuǎn)處，然后進(jìn)行微調(diào)。其中鏡頭微調(diào)通過自動(dòng)對(duì)焦算法控制，自動(dòng)對(duì)焦算法主要包括圖像清晰度評(píng)價(jià)與極點(diǎn)搜索算法。本文簡要介紹了幾種圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)并比較了其性能，選擇一種性能良好的評(píng)價(jià)方法結(jié)合極點(diǎn)搜索算

4、法達(dá)到快速自動(dòng)對(duì)焦的目的；
　　最后，自動(dòng)曝光主要控制相機(jī)的曝光時(shí)間，由于在夜間場景進(jìn)行拍攝，本課題中相機(jī)的增益控制在較小值防止噪聲太大。自動(dòng)曝光控制算法首先根據(jù)圖像判斷外界光照條件，從而確定自動(dòng)曝光目標(biāo)圖像要達(dá)到的目標(biāo)亮度值。針對(duì)閃電稍縱即逝的特性，選擇基于查表法的自動(dòng)曝光算法，將與曝光有關(guān)的參數(shù)事先計(jì)算好存儲(chǔ)于一張表中，在曝光計(jì)算過程中直接根據(jù)前一幀圖像的亮度值查表得到對(duì)應(yīng)曝光值并計(jì)算出下一幀有閃電圖像的曝光值，最終得到閃電場