Background The accuracy of photomechanics measurements critically relies on image quality,particularly under extreme illumination conditions such as welding arc monitoring and polished metallic surface analysis. High dynamic range (HDR) imaging above 120 dB is essential in these contexts. Conventional CCD/CMOS sensors, with dynamic ranges typically below 70 dB, are highly susceptible to saturation under glare, resulting in irreversible loss of detail and significant errors in digital image correlation (DIC). Methods This paper presents an HDR imaging system that leverages the spatial modulation capability of a digital micromirror device (DMD). The system architecture enables autonomous regional segmentation and adaptive exposure control for high-dynamic-range scenes through an integrated framework comprising two synergistic subsystems: a DMD-based optical modulation unit and an adaptive computational imaging pipeline. Results The system achieves a measurable dynamic range of 127 dB, effectively eliminating satu ration artifacts under high glare. Experimental results demonstrate a 78% reduction in strain error and improved DIC positioning accuracy, confirming reliable performance across extreme intensity variations. Conclusion The DMD-based system provides high fidelity adaptive HDR imaging, overcoming key limitations of conventional sensors. It exhibits strong potential for optical metrology and stress analysis in high-glare environments where traditional methods are inadequate.


翻译:背景:光力学测量的精度在很大程度上依赖于图像质量,尤其是在极端光照条件下,如焊接电弧监测和抛光金属表面分析。在这些场景中,超过120 dB的高动态范围(HDR)成像至关重要。传统的CCD/CMOS传感器动态范围通常低于70 dB,在眩光下极易饱和,导致细节的不可逆损失和数字图像相关(DIC)中的显著误差。方法:本文提出了一种利用数字微镜器件(DMD)空间调制能力的HDR成像系统。该系统架构通过一个包含两个协同子系统的集成框架——基于DMD的光学调制单元和自适应计算成像流程——实现了对高动态范围场景的自主区域分割和自适应曝光控制。结果:该系统实现了127 dB的可测量动态范围,有效消除了高眩光下的饱和伪影。实验结果表明,应变误差减少了78%,DIC定位精度得到提高,证实了其在极端强度变化下的可靠性能。结论:基于DMD的系统提供了高保真度的自适应HDR成像,克服了传统传感器的关键限制。它在传统方法难以应对的高眩光环境中的光学计量和应力分析方面展现出巨大潜力。

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