对光电经纬仪等高精度的光电成像测量设备来说,一套良好的调光系统是其正常工作的重要保证,但国内的经纬仪调光时仍以光敏电阻等分离元器件为核心,不能准确的评估整幅图像的曝光状况,导致调光系统无法准确调光,需要人工干预,辅助完成调光任务。近些年来,数字成像技术日新月异,数码相机中的自动曝光技术也越来越完善,可为光电经纬仪的调光提供参考。本文首先分析总结了传统经纬仪调光系统无法独立的正常工作原因,然后在对数码相机自动曝光算法广泛调研的基础上,对现有的算法进行归纳总结,指出现有算法的缺陷,同时结合经纬仪的应用背景和成像的特点,提出了一套新型的调光方法。在该调光方法中,首先考虑到经纬仪成像系统高帧率的特点,可利用前一帧的曝光状况来指导后续帧的调光;其次调光系统充分利用经纬仪目标跟踪测量模块的功能,获取曝光的主体——目标区域,然后通过本文提出的目标区域光照状况判断模块,识别出目标的光照状况,最后根据光照状况的不同,本文设计了不同的曝光状况评估算法,评估出当前的曝光量是否合适,若不合适,则计算出与最佳曝光量的距离,指导最终的曝光补偿。尤其是在亮度动态范围比较大的特殊光照场合,数码相机的自动曝光算法往往也无法正常工作,本文在数码相机“中间灰度”的调光标准上,融入了对比度的信息,指导调光系统工作;在背光的情况下,在保证背景不过饱和的基础上尽量提升目标区域的亮度;而在侧光的情况下,由于目标物自身被分为多个亮度层次,本文设计了一种与系统目标检测跟踪模块性能密切相关的对比度算法——基于轮廓边缘的对比度,辅助搜索曝光的最佳亮度,实现准确调光。在对火箭进行跟踪测量的过程中,由于火箭自身的亮度特点:尾部火焰亮度过高,箭体的亮度过低,尤其是在夜晚等低亮度的场景下,整幅图像的亮度动态范围过大,调光系统无法完整的记录整个场景的亮度信息,获取的图像往往都是箭体过暗,火焰过亮,严重影响图像的视觉效果,针对该问题,本文提出了一套图像增强的方法。该方法通过伽马变换来提高暗部图像的亮度,通过同态滤波来获取火焰区域和受火焰影响的高亮区域图像,最后将原始图像和这两部分图像相融合,即可获取抑制火焰等高亮区域亮度,同时提高箭体的亮度。最后,本文对上述几种算法进行了实验测试,实验的结果表明,和传统数码相机的自动调光算法相比,本文设计的调光方法在特殊光照场合下曝光效果更佳,火焰亮度抑制,箭体亮度增强算法对图像的视觉效果也有一定的提高,更利于后续的观测测量。