基于DMD的時(shí)變目標(biāo)模擬研究*

陳雪旗，姜愛(ài)民，莫小范

(1. 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)，北京 100101；2. 中國(guó)科學(xué)院空間天文與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

地基望遠(yuǎn)鏡在進(jìn)行太陽(yáng)觀測(cè)時(shí)，通常需要望遠(yuǎn)鏡對(duì)觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘的高分辨率穩(wěn)定跟蹤。在長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)過(guò)程中，地基震動(dòng)、人員走動(dòng)和望遠(yuǎn)鏡跟蹤機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)等帶來(lái)的望遠(yuǎn)鏡機(jī)架抖動(dòng)以及大氣湍流擾動(dòng)不可避免地引起圖像偏移。為解決這一問(wèn)題，通常在望遠(yuǎn)鏡中應(yīng)用相關(guān)跟蹤穩(wěn)像技術(shù)，將望遠(yuǎn)鏡主光路中的部分光線分出，通過(guò)亞毫秒曝光獲得觀測(cè)目標(biāo)圖像，對(duì)觀測(cè)目標(biāo)圖像與參考圖像進(jìn)行相關(guān)計(jì)算得到圖像偏移量，通過(guò)調(diào)節(jié)插入主光路快擺鏡的擺動(dòng)角度構(gòu)成閉環(huán)控制，對(duì)圖像偏移予以補(bǔ)償[1]。實(shí)現(xiàn)上述功能的裝置也被稱(chēng)為相關(guān)跟蹤器。

相關(guān)跟蹤器的補(bǔ)償效果既與相機(jī)和快擺鏡的硬件性能和閉環(huán)控制算法的軟件性能有關(guān)，也與所選取的觀測(cè)目標(biāo)有關(guān)。太陽(yáng)光球?qū)又械墓獍?、色球?qū)又械淖V斑和日珥以及日冕中的瞬變現(xiàn)象存在時(shí)間短，不宜作為相關(guān)跟蹤器的觀測(cè)目標(biāo)。光球?qū)又械暮谧哟嬖跁r(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)比度高，是相關(guān)跟蹤器觀測(cè)目標(biāo)的理想選擇。但是黑子的數(shù)量較少，在太陽(yáng)表面分布稀疏，所以在感興趣區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)黑子的概率較小。太陽(yáng)米粒組織是太陽(yáng)光球的對(duì)流層中等離子體對(duì)流導(dǎo)致的現(xiàn)象，米粒組織中央的等離子體溫度較高，相較于其他區(qū)域顯得明亮，處于邊緣的等離子體由于溫度較低而顯得較為暗淡。太陽(yáng)表面每時(shí)每刻存在大約400萬(wàn)個(gè)米粒組織，單個(gè)米粒組織的直徑約1 000 km[2]，平均壽命約8.6 min[3]。由于太陽(yáng)米粒組織在觀測(cè)視場(chǎng)范圍內(nèi)隨處可見(jiàn)，因此，在實(shí)際觀測(cè)中沒(méi)有黑子可做信標(biāo)時(shí)，太陽(yáng)米粒組織常被選作太陽(yáng)觀測(cè)的信標(biāo)。

天文望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間十分寶貴，為了提高效率，相關(guān)跟蹤器的大部分開(kāi)發(fā)工作都在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，因此，需要模擬太陽(yáng)圖像作為相關(guān)跟蹤器的觀測(cè)目標(biāo)。太陽(yáng)上的結(jié)構(gòu)均會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，通過(guò)膠片投影只能產(chǎn)生靜態(tài)光學(xué)圖像，難以模擬太陽(yáng)結(jié)構(gòu)的時(shí)間演化特性。由于日間觀測(cè)的大氣視寧度普遍比夜間差，用于太陽(yáng)觀測(cè)的穩(wěn)像系統(tǒng)的探測(cè)幀頻通常高于2 000 frame/s。由于應(yīng)用場(chǎng)景的不同，國(guó)內(nèi)外公司及科研單位研制的目標(biāo)模擬器的幀頻多處于百赫茲量級(jí)[4-7]。使用Holoeye公司型號(hào)為L(zhǎng)C-R 720的硅基液晶空間光調(diào)制器(Liquid Crystal on Silicon Spatial Light Modulator, LCoS SLM)進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，顯示幀頻最高僅達(dá)到180 Hz，同時(shí)，顯示的動(dòng)態(tài)圖像存在亮度閃爍現(xiàn)象，因此，它不適用于本系統(tǒng)的應(yīng)用。數(shù)字微鏡陣列是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的一種基于微機(jī)電技術(shù)(Micro-Electro Mechanical System, MEMS)的空間光調(diào)制器，由百萬(wàn)塊緊密排列的反射微鏡組成，每個(gè)微鏡的偏轉(zhuǎn)頻率可達(dá)幾十千赫茲。數(shù)字微鏡陣列為產(chǎn)生動(dòng)態(tài)可調(diào)的光學(xué)圖像、模擬具有時(shí)間演化特性的太陽(yáng)結(jié)構(gòu)圖像提供了可能。

1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理

基于數(shù)字微鏡陣列的相關(guān)跟蹤器實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖1，實(shí)驗(yàn)光路如圖2。其中，冷光源(Cold light source)為數(shù)字微鏡陣列的照明光源，輸出光照射到數(shù)字微鏡陣列后，處于邏輯1的微鏡將光反射到投影光路，經(jīng)過(guò)平面反射的擺鏡1(Tip-tilt mirror 1)、主鏡(Main mirror)、球面反射的擺鏡2(Tip-tilt mirror 2)、分光棱鏡(Beam splitter cube)抵達(dá)像面，由安裝在像面處的高幀頻相機(jī)采集圖像，相機(jī)幀頻大于2 000 frame/s。采集的圖像經(jīng)數(shù)字圖像采集卡傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

圖1 基于數(shù)字微鏡陣列的相關(guān)跟蹤穩(wěn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 Structural diagram of correlation tracker image stabilization system based on DMD

圖2 相關(guān)跟蹤穩(wěn)像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)光路圖Fig.2 Experimental light path diagram of correlation tracker image stabilization system

1.1 灰度圖像的生成

1.1.1 灰度調(diào)制方法

數(shù)字微鏡陣列由n×m個(gè)緊密排布的反射微鏡組成，每個(gè)微鏡安裝在一個(gè)扭轉(zhuǎn)鉸鏈上，鉸鏈軸沿微鏡對(duì)角線放置，每個(gè)鉸鏈的扭轉(zhuǎn)由驅(qū)動(dòng)電極控制。加電時(shí)，微鏡以 +θ° 或 -θ° 繞軸傾斜，傾斜角度的正負(fù)方向由驅(qū)動(dòng)邏輯值決定。當(dāng)入射光照射數(shù)字微鏡陣列時(shí)，若邏輯值為1，反射光在微鏡反射下進(jìn)入投影光路；若邏輯值為0，反射光偏轉(zhuǎn)出投影光路。這樣，通過(guò)控制n×m比特陣列的邏輯取值，即可控制數(shù)字微鏡陣列輸出一幀二值圖。

要想獲得灰度圖輸出，需要利用灰度調(diào)制技術(shù)。數(shù)字微鏡陣列的灰度調(diào)制常見(jiàn)的方法有空間灰度調(diào)制、幀灰度調(diào)制、脈寬灰度調(diào)制，3種方法的時(shí)序復(fù)雜程度依次遞增。本實(shí)驗(yàn)使用幀灰度調(diào)制法，nbit灰度圖像的灰度等級(jí)為0～2n-1，將nbit灰度圖分解為2n-1幅二值圖，通過(guò)數(shù)字微鏡陣列連續(xù)輸出這些二值圖，處于最低有效位平面0上的二值圖顯示20幅，處于位平面1上的二值圖連續(xù)顯示21幅，以此類(lèi)推，處于最高有效位平面n-1上的二值圖連續(xù)顯示2(n-1)幅，等效為控制第n幀二值圖顯示時(shí)間為2(n-1)T。通過(guò)這些二值圖的疊加，在(2n-1)T的時(shí)間內(nèi)獲得等效灰度圖的顯示效果。

實(shí)驗(yàn)中使用的數(shù)字微鏡陣列顯示二值圖的最高幀頻為19 600 Hz，使用幀灰度調(diào)制法顯示nbit灰度圖的最高幀頻為19 600/(2n-1)Hz，即顯示3 bit灰度圖的最高幀頻為2 800 Hz，能夠達(dá)到系統(tǒng)采集速度高于2 000 frame/s的要求。

1.1.2 數(shù)字微鏡陣列與相機(jī)間的時(shí)序控制

數(shù)字微鏡陣列的高幀頻特性和幀灰度調(diào)制提供了一種產(chǎn)生高幀頻灰度圖像的方法。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須考慮數(shù)字微鏡陣列與相機(jī)之間的時(shí)序控制問(wèn)題。引入時(shí)序控制問(wèn)題的原因是多方面的。

首先，幀灰度調(diào)制方法要求相機(jī)的曝光時(shí)間與組成灰度圖的二值圖輸出序列保持同步。曝光開(kāi)始或曝光結(jié)束無(wú)論過(guò)早還是過(guò)晚，都會(huì)導(dǎo)致相機(jī)采集的圖像與預(yù)期不符，引起灰度變化、圖像閃爍等現(xiàn)象[4,8]。用特殊設(shè)計(jì)的圖像序列進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)相機(jī)與數(shù)字微鏡陣列同步時(shí)，采集的灰度圖像中的連續(xù)兩幀如圖3(a)；若相機(jī)與數(shù)字微鏡陣列不同步，則這兩幀模擬圖像如圖3(b)。觀察圖3(b)易知，由于相機(jī)積分區(qū)間的錯(cuò)位，導(dǎo)致每幀圖像包含前一幀圖像的最低有效位平面的內(nèi)容，而圖像自身的低位內(nèi)容丟失。其次，數(shù)字微鏡陣列從一幀二值圖切換為另一幀二值圖時(shí)，需要12 μs左右完成微鏡翻轉(zhuǎn)，在這期間數(shù)字微鏡陣列輸出的光學(xué)圖像處于動(dòng)態(tài)變化中，與預(yù)期狀態(tài)不符。由于本研究中灰度圖的顯示時(shí)長(zhǎng)為亞毫秒量級(jí)，遠(yuǎn)長(zhǎng)于微鏡的翻轉(zhuǎn)周期，因此，可以忽略微鏡翻轉(zhuǎn)對(duì)光學(xué)圖像的影響。

圖3 實(shí)驗(yàn)采集的灰度圖。(a)數(shù)字微鏡陣列與相機(jī)同步；(b)數(shù)字微鏡陣列與相機(jī)異步

在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)編程使數(shù)字微鏡陣列在完成每幀灰度圖所對(duì)應(yīng)的第1張二值圖顯示后，輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)作為相機(jī)的同步觸發(fā)信號(hào)。相機(jī)以沿觸發(fā)的方式檢測(cè)到這個(gè)同步觸發(fā)信號(hào)后開(kāi)始曝光，曝光時(shí)間根據(jù)灰度圖顯示時(shí)長(zhǎng)設(shè)置。測(cè)試結(jié)果如圖3(a)，相機(jī)采集的對(duì)應(yīng)灰度圖上未觀測(cè)到錯(cuò)幀的情況，證明了同步的有效性。

1.2 圖像預(yù)處理

使用Hinode太陽(yáng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡(Solar Optical Telescope, SOT)于2007年3月2日獲得的一組分辨率為1 024 × 1 024 pixel的太陽(yáng)圖像數(shù)據(jù)，選用G波段中心波長(zhǎng)為430.5 nm、時(shí)間間隔約16 s的圖像序列，用太陽(yáng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行暗場(chǎng)、平場(chǎng)校正及壞像素移除。

為使得系統(tǒng)視場(chǎng)內(nèi)有10個(gè)左右的米粒組織，將圖像截取指定區(qū)域后，適當(dāng)縮小尺寸，得到分辨率為64 × 64 pixel的圖像，如圖4。先將16 bit的圖像重新量化，然后按位分解[9]為二值圖，加載到數(shù)字微鏡陣列控制系統(tǒng)的內(nèi)存中。完成灰度圖像的采集后，對(duì)模擬圖像進(jìn)行暗場(chǎng)、平場(chǎng)、去趨勢(shì)項(xiàng)的處理[10-11]。

圖4 16 bit太陽(yáng)米粒組織圖像Fig.4 16 bit image of the solar granulation

2 目標(biāo)模擬實(shí)驗(yàn)

截取Hinode太陽(yáng)米粒組織圖像中的不同區(qū)域，得到18幅小圖，根據(jù)目標(biāo)種類(lèi)的不同可分為兩類(lèi)：(1)僅含太陽(yáng)米粒組織的圖像(圖5(a))；(2)含黑子半影、本影的米粒組織圖像(圖5(b))。用包含這些區(qū)域的圖像序列，模擬出18組顯示時(shí)長(zhǎng)為20 min的隨時(shí)間不斷演化的動(dòng)態(tài)目標(biāo)。

圖5 18組圖像序列中的參考圖像。(a)僅含米粒組織的圖像；(b)含黑子和米粒組織的圖像

2.1 不同目標(biāo)、不同顯示灰度級(jí)對(duì)模擬效果的影響

改變18組圖像序列的顯示位深度，對(duì)模擬效果進(jìn)行研究。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，18組圖像的相關(guān)系數(shù)值隨量化位數(shù)的變化規(guī)律具有一致性。從兩種類(lèi)型的圖像中各選出一幅(僅含米粒組織的③和含有黑子的)進(jìn)行說(shuō)明。隨著量化位數(shù)由3 bit逐漸增加到8 bit，兩組目標(biāo)的實(shí)際圖像如圖6(a)，(c)，模擬圖像如圖6(b)，(d)。受原始圖像的分辨率、對(duì)比度等限制，當(dāng)量化位數(shù)大于5 bit時(shí)，模擬圖像的紋理和清晰度不再隨著位深度的增加而有明顯變化。

圖6 不同位深度的圖像。(a)實(shí)際圖像③；(b)模擬圖像③；(c)實(shí)際圖像；(b)模擬圖像

太陽(yáng)觀測(cè)中通常以圖像序列的相關(guān)系數(shù)值作為衡量動(dòng)態(tài)目標(biāo)隨時(shí)間演化特性的指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的衰減情況能夠判斷需要更換參考圖像的時(shí)間點(diǎn)，從而更換望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域。對(duì)模擬圖像序列進(jìn)行相關(guān)計(jì)算：

(1)

其中，I1為參考圖像；In為活動(dòng)圖像；M，N為圖像沿橫向、縱向的像素個(gè)數(shù)；

用模擬圖像與實(shí)際圖像的相關(guān)系數(shù)差值作為衡量模擬效果的指標(biāo)之一，計(jì)算公式如下：

ΔC1n=CS1n-CA1n，

(2)

其中，CS1n，CA1n分別為模擬圖像序列、實(shí)際圖像序列的相關(guān)系數(shù)值。

作不同位深度的實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖像的相關(guān)系數(shù)值及其與實(shí)際值的差值曲線，如圖7。觀察圖7發(fā)現(xiàn)，隨著圖像灰度等級(jí)由3 bit到5 bit遞增，相關(guān)系數(shù)依次增大，差值依次減小，即模擬圖像的效果不斷優(yōu)化，且優(yōu)化速率逐漸減??；當(dāng)灰度等級(jí)增加到6 bit時(shí)，相關(guān)系數(shù)及差值不再有明顯的變化，優(yōu)化速率趨近于0。對(duì)比曲線可知，含黑子的圖像相關(guān)系數(shù)曲線隨不同位深度的變化趨勢(shì)與僅含米粒組織的圖像相同，但其相關(guān)系數(shù)模擬值與實(shí)際值的差值是僅含米粒組織圖像的1/4。這說(shuō)明：(1)對(duì)于不同種類(lèi)的目標(biāo)，量化位數(shù)對(duì)模擬效果的影響規(guī)律是一樣的；(2)目標(biāo)特征越明顯，模擬效果越好。

圖7 不同顯示位深度的相關(guān)系數(shù)曲線。(a)圖像③的實(shí)驗(yàn)?zāi)M相關(guān)系數(shù)曲線；(b)圖像③的模擬與實(shí)際的相關(guān)系數(shù)差值曲線；(c)圖像的實(shí)驗(yàn)?zāi)M相關(guān)系數(shù)曲線；(d)圖像的模擬與實(shí)際的相關(guān)系數(shù)差值曲線

對(duì)于不同的目標(biāo)，由圖8可以看出，僅含米粒組織的圖像、含黑子的圖像、含黑子本影的圖像的相關(guān)系數(shù)值依次增大。對(duì)于米粒組織圖像序列，當(dāng)相關(guān)系數(shù)值下降到0.8時(shí)[12]，穩(wěn)像系統(tǒng)應(yīng)考慮更換參考圖。由圖8中曲線的變化趨勢(shì)可知，當(dāng)目標(biāo)全部為米粒組織時(shí)，0.6～1.1 min時(shí)相關(guān)系數(shù)值下降至0.8；當(dāng)目標(biāo)圖像含黑子半影時(shí)，約1.8～3.1 min需考慮更換參考圖；當(dāng)目標(biāo)圖像包含黑子本影時(shí)，換圖時(shí)間為4.5～6 min。太陽(yáng)黑子的存在時(shí)間比米粒組織長(zhǎng)，圖像序列的相關(guān)系數(shù)值較大，因此，換圖的時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果符合真實(shí)情況。在用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行太陽(yáng)觀測(cè)時(shí)，實(shí)際更換觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域的時(shí)間約為1 min，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近。

圖8 不同目標(biāo)圖像的相關(guān)系數(shù)曲線Fig.8 Correlation coefficient curves for images of different sources

由實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖像與實(shí)際圖像的相關(guān)系數(shù)差值曲線圖9可知：(1)有黑子的圖像差值較小，即圖像時(shí)變特性的模擬更接近于真實(shí)效果。(2)對(duì)于僅含米粒組織的圖像，所含的較明亮區(qū)域所占比例越大，模擬效果越真實(shí)。(3)由于太陽(yáng)黑子的對(duì)比度高，對(duì)于含黑子的圖像，在1 min內(nèi)差值的絕對(duì)值均小于8%，實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果與實(shí)際圖像更為接近；對(duì)于僅含米粒組織的圖像，對(duì)比度較低，差值均較大，即用低對(duì)比度圖像進(jìn)行目標(biāo)模擬的真實(shí)度相對(duì)較低。

圖9 不同目標(biāo)圖像的模擬與實(shí)際的相關(guān)系數(shù)差值曲線Fig.9 Difference between simulated and actual correlation coefficients for images of different sources

綜合上述討論可知：(1)利用數(shù)字微鏡陣列在實(shí)驗(yàn)室顯示位深度為3 bit的動(dòng)態(tài)目標(biāo)能有效模擬觀測(cè)目標(biāo)的時(shí)變特性；(2)相比于量化位數(shù)，圖像目標(biāo)是決定模擬效果的主要因素；(3)對(duì)于空間或地基天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的低對(duì)比度、低清晰度的太陽(yáng)米粒組織圖像，適當(dāng)提高灰度級(jí)能夠更真實(shí)地模擬目標(biāo)的時(shí)變特性。

2.2 不同幀頻對(duì)模擬結(jié)果的影響

實(shí)驗(yàn)中，數(shù)字微鏡陣列顯示3 bit灰度圖的幀頻范圍為2 000～2 800 frame/s。在相機(jī)幀頻分別為2 000 frame/s，2 400 frame/s，2 800 frame/s時(shí)，對(duì)18組圖像進(jìn)行采集，結(jié)果表明，所有圖像序列的相關(guān)系數(shù)值隨幀頻的變化表現(xiàn)出相同的規(guī)律。以序號(hào)③的目標(biāo)圖像為例進(jìn)行說(shuō)明，圖10為其相關(guān)系數(shù)值-幀頻曲線，在各幀頻段選取兩個(gè)實(shí)驗(yàn)值。從曲線整體來(lái)看，數(shù)字微鏡陣列的顯示頻率即相機(jī)的采集幀頻越大，相關(guān)系數(shù)值越大。曲線趨勢(shì)在部分時(shí)間段有所變化，這是由采集時(shí)的系統(tǒng)誤差引起的。

圖10 不同采集幀頻的圖像相關(guān)系數(shù)曲線Fig.10 Correlation coefficient curves for images of different frame rates

由2.1節(jié)的結(jié)果知，系統(tǒng)更換參考圖的時(shí)間為1 min左右，而幀頻在2 000～2 800 frame/s變化時(shí)，1 min處對(duì)應(yīng)的圖像相關(guān)系數(shù)值的波動(dòng)小于1.2%。這是因?yàn)閬喓撩肓考?jí)的采樣周期遠(yuǎn)小于分鐘量級(jí)的太陽(yáng)結(jié)構(gòu)演化壽命，在1 min內(nèi)，亞毫秒量級(jí)的采樣周期的變動(dòng)對(duì)于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的演化過(guò)程影響不大。因此在本系統(tǒng)中，幀頻變化對(duì)于模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo)演化特性的影響較小。

2.3 其他米粒組織圖像的成像研究

使用大熊湖太陽(yáng)天文臺(tái)(Big Bear Solar Observatory, BBSO)的1.6 m太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡于2010年8月3日采集的時(shí)間間隔為10 s的圖像對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，該序列圖像僅含米粒組織。用上述方法對(duì)圖像進(jìn)行處理、顯示與采集，得到圖11的相關(guān)系數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M與實(shí)際值的曲線。模擬值與實(shí)際值在1 min時(shí)相差7.5%，相關(guān)系數(shù)值在約1.1 min時(shí)下降到0.8，這與Hinode僅含米粒組織的圖像采集計(jì)算結(jié)果相近。

圖11 大熊湖太陽(yáng)天文臺(tái)的米粒組織圖像相關(guān)系數(shù)曲線

3 總 結(jié)

本文介紹了一種高幀頻的目標(biāo)模擬方法，能夠有效模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo)的時(shí)變特性。建立了基于數(shù)字微鏡陣列的相關(guān)跟蹤穩(wěn)像系統(tǒng)，在高于2 000 frame/s的幀頻下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：(1)圖像目標(biāo)種類(lèi)是模擬效果的主要影響因素，量化位數(shù)、幀頻對(duì)結(jié)果的影響程度依次減??；(2)目標(biāo)特征越明顯，模擬效果越好；(3)對(duì)于低對(duì)比度、低清晰度的圖像，適當(dāng)提高灰度級(jí)能夠更真實(shí)地模擬動(dòng)態(tài)目標(biāo)的時(shí)變特性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在感興趣的時(shí)間范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)?zāi)M的時(shí)變目標(biāo)圖像序列與原始圖像序列的相關(guān)系數(shù)曲線較吻合，在進(jìn)行太陽(yáng)觀測(cè)時(shí)的實(shí)際情況對(duì)目標(biāo)演化特性模擬的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。因此，使用數(shù)字微鏡陣列顯示動(dòng)態(tài)圖像能較為真實(shí)地模擬觀測(cè)目標(biāo)的時(shí)變特性，滿足相關(guān)跟蹤穩(wěn)像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的需要。