基于FPGA的高分辨率CCD自动曝光与增益控制系统研究

本篇硕士学位论文深入探讨了CCD成像电子学系统中的自动曝光和自动增益技术，针对的是大连海事大学研究生闵武国在电子科学与技术（物理电子学）专业下的研究。论文起源于实际的高分辨率CCD成像系统研发项目，旨在解决当前市场摄像系统在特定应用环境中分辨率不足的问题，如需要精细分析和检测场景细节时。 自动曝光和自动增益是高分辨率摄像系统的关键功能，因为它们能够根据环境光强度的变化自动调节相机参数，确保拍出的图像亮度适中且细节清晰。图像亮度受场景光强、光圈大小、曝光时间和信号增益等因素影响，其中，由于自然光强不易人工控制，因此主要通过调整光圈和曝光时间以及信号增益来实现自动控制。 论文的核心创新在于提出了一种结合灰度均值和直方图灰度级动态范围的自动曝光与自动增益算法。该算法以曝光时间为基础，通过电子学方法实现，通过对图像亮度分布的分析来判断光照环境。算法结构包括灰度统计模块、动态范围调整模块、曝光时间和增益转换模块、增益编码查找模块以及快门控制模块等。 整个系统的设计工作包括软硬件部分的开发和调试，且该自动曝光和自动增益算法已经通过实验验证，证明了其在实际应用中的效果，能获得清晰的图像。此外，论文还强调了关键词，如图像亮度控制、自动曝光技术、自动增益调整以及FPGA硬件平台的应用，展示了研究者在这一领域的专业知识和技术实力。 这篇论文不仅提供了理论研究的深度，也为初学者理解和掌握自动曝光和自动增益技术提供了实用的案例和方法，对于提升CCD成像系统的性能具有重要的参考价值。