高动态大面阵科学级CMOS实时系统设计
摘要
大面阵相机具备大视场、高分辨率等优势，是成像的重要发展趋势，而高动态范围（HDR）成像能够全面反映场景信息。结合两者优势，设计了一个高动态大面阵实时系统，并提出不同场景下的HDR应用方法。首先，基于大面阵双通道科学级互补金属氧化物半导体（sCMOS）传感器，提出一种HDR快速融合方法。然后，对高低增益光响应曲线进行了精确标定与参数计算。最后，采用现场可编程门阵列（FPGA）搭载DDR3的硬件架构，完成了图像采集、HDR快速融合、图像存储与传输等片上一体化设计。实验结果表明，系统消耗硬件资源较少，算法耗时仅为35 ms，且HDR成像效果良好，信息熵较曲线拟合三段式算法和信息熵分块融合算法分别提升了8.5%和14.1%。像素位宽由12 bit提升至16 bit，最终实现了一个分辨率为4096 pixel×4096 pixel、最高帧率为24 frame/s的高动态大面阵实时系统，满足高动态高分辨率实时成像需求。
引用本文（GB/T 7714）
游绣月 You Xiuyue, 唐义 Tang Yi, 张丽君 Zhang Lijun, 等. 高动态大面阵科学级CMOS实时系统设计[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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