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自然场景的亮度包含很大的动态范围,从夜空中闪烁的星光(亮度大约为0.001cd/m2)到耀眼的太阳光(亮度大约为1,000,000cd/m2),亮度范围涵盖了9个数量级的动态范围。通过人眼的自动调节能力,在同一时间内能够分辨的动态范围大约为110dB,而普通的图像传感器由于电荷耦合器和模数转换器的限制,动态范围大约只有60dB,这使得图像传感器拍摄到的图像不能完全反映真实的场景。研究图像动态范围的扩展方法在技术上和商业上都具有很大的发展前景,对航空航天,军事侦查以及资源探测等都具有重要意义。目前扩展图像动态范围的方法主要分为硬扩展和软扩展。从硬件上说,要对动态范围进行硬扩展,就必须使每个成像单元可存储的最大电荷量提高,同时还要减小CCD的暗电流,并且提高光敏器件的光电灵敏度,同时还要对相应提高的噪声信号进行处理,其技术难度很高,成本昂贵,因此难以普及。软件算法扩展动态范围,虽然成本低、速度快、容易实现,但软件方法属于图像后处理,无法实时的输出高动态范围的图像。针对上述问题,设计了一款能实时输出高动态范围图像的CCD成像系统。利用SONY公司的ICX415AL型CCD芯片作为图像传感器,由FPGA产生CCD芯片所需的驱动时序信号以及逻辑控制信号。通过控制电子快门信号SUB,使相邻两幅图片具有不同的曝光度。利用基于人眼视觉灰度识别特性的合成算法对相邻两幅不同曝光度的图片进行合成,该算法由FPGA实现,从而实现实时输出高动态范围图像的目的。本文主要完成的工作包括：一、完成一款CCD成像系统的电路设计,利用可编程逻辑器件EP1C12F256提供CCD驱动电路时序信号以及A/D转换电路的采样时钟信号;二、采用多曝光法,通过控制电子快门信号使相邻两幅图像具有不同的曝光时间,曝光时间长的图像能保留低亮度区域细节信息,曝光时间短的图像保留高亮度区域细节信息,两幅图片合成后就能获得动态范围扩展了的图像;三、采用基于人眼视觉灰度模型对两幅图像进行合成处理,利用人眼对图像结构的特殊敏感性来进行图像处理,使处理后图像更加接近人眼的视觉喜好,较好的保全了原两幅图像的细节信息。