基于微粒群区域搜索和小波评价的差分式自动聚焦

为进一步提高图像法自动聚焦的性能,提出了一种差分式提取图像边缘的方法,并构造了图像清晰度的小波评价函数,同时利用微粒群（PSO）算法对聚焦区域进行快速搜索。首先,介绍了差分式边缘提取方法及其优势,给出了一种评价区域的选取判据以及基于PSO的高效搜索方法;然后,对小波评价函数参数进行了比较分析和优选;最后,与传统方法进行了对比实验。结果表明,由于采用了差分式提取方法以及新的自适应聚焦窗口和评价函数,聚焦曲线较传统方法具有更高的调焦分辨率,PSO算法的使用使聚焦速度提高了约170 ms,聚焦精度约为2.3μm,同时调焦效果不受初始位置的影响。     

基于微粒群区域搜索和小波评价的差分式自动聚焦

为进一步提高图像法自动聚焦的性能,提出了一种差分式提取图像边缘的方法,并构造了图像清晰度的小波评价函数,同时利用微粒群(PSO)算法对聚焦区域进行快速搜索。首先,介绍了差分式边缘提取方法及其优势,给出了一种评价区域的选取判据以及基于PSO的高效搜索方法;然后,对小波评价函数参数进行了比较分析和优选;最后,与传统方法进行了对比实验。结果表明,由于采用了差分式提取方法以及新的自适应聚焦窗口和评价函数,聚焦曲线较传统方法具有更高的调焦分辨率,PSO算法的使用使聚焦速度提高了约170 ms,聚焦精度约为2.3μm,同时调焦效果不受初始位置的影响。     

基于图像灰度梯度最大值累加的自动调焦算法

从光学系统出发介绍了基于图像处理的离焦图像成像原理,分析了传统基于灰度梯度的自动调焦算法的缺陷——灰度梯度考虑不全面并且易受噪音影响.针对传统算法不足,提出了基于图像灰度梯度最大值累加的自动调焦算法.该算法通过计算中心像素的八邻域灰度梯度,以自动聚焦区域内各像素最大灰度梯度与最大灰度与最小梯度差值乘积之和作为新的评价函数,分析了该算法可以抑制噪音影响的原理;介绍了焦点搜索自适应变步长爬山算法原理和实现过程;最后进行算法性能实验验证.首先,利用不同算法对序列图像和加入高斯噪音的图像进行清晰度评价,结果证明该算法对含噪图像的清晰度评价准确,与传统算法相比该算法在抑制噪音方面具有优越性;其次,用不同聚焦算法进行序列图像自动调焦实验,结果显示传统算法会出现错误聚焦的情况,而该算法聚焦准确迅速,相比于传统算法具有明显优势.     

基于MTF辅助正焦判断的自动调焦搜索算法

针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题,提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进,在选择图像清晰度评价函数基础上,同时考虑图像的调制传递函数值,综合判断搜索方向;采用改进的刃边法,在自动完成刃边区域选择的基础上,可精确计算图像的调制传递函数值,并给出了改进算法的原理和实现.为了衡量改进算法的性能,验证调焦系统成像效果,分别考虑搜索算法对不同调焦初始位置以及环境变化影响,在经纬仪自动调焦系统平台上展开算法的调焦实验分析.实验结果表明改进的自动调焦搜索算法能有效地排除局部极值干扰,使系统准确、可靠的调焦.     

基于模糊集的自适应红外图像边缘锐化算法

针对红外图像边缘模糊和非均匀性噪音强的特点,提出了一种基于模糊集的自适应红外图像边缘锐化方法.针对图像边缘细节和噪音难以表示和区分的特点,分别建立噪音、弱边缘和强边缘的模糊特征隶属度函数,并且提取图像信息自适应调整隶属度函数;通过隶属度函数将图像映射到模糊特征平面,由模糊特征平面控制图像边缘锐化系数.该方法不仅能够锐化红外图像边缘,而且改善了传统边缘锐化算法对图像噪音放大的缺点,避免了对强边缘的过渡增强导致图像出现过增强现象,改善了图像质量.     

用于摄像机定位的单目视觉方法研究

利用单目视觉算法确定摄像机相对于被测点的聚焦位置的方法 ,提出了一种新的能量谱 熵函数图像聚集锋利性测度评价函数以及新的单目视觉测量方法 ,即将单目视觉方法中的离焦法和聚焦法结合起来 ,进行聚焦位置的测量。并给出了用于摄像机定位的单目视觉离集法和聚焦法的计算模型。实验验证结果证明了算法的稳定性和可靠性     

用取摄像机定位的单目视觉方法研究

利用单目视觉法确定摄像机相对于被测点的聚焦位置的方法,提出子一种新的能量谱－熵函数图像聚焦锋利性测度评价函数以及新的单目视觉测量方法,即将单目视觉方法中的离焦法和聚焦法结合,进行聚焦位置的测量。并给出了用于摄像机定位的单目视觉离集法和聚焦法的计算模型。实验验证结果证明了算法的稳定性和可靠性。     

基于红外图像边缘特性的自动对焦技术

与可见光图像相比,红外图像的分辨率较低,景物边缘较为粗糙,传统的自动调焦技术无法直接用于红外热成像系统。为了解决这一问题,采用基于红外图像边缘特性的自动对焦算法,建立快速有效的对焦评价函数,驱动高精度光机闭环控制单元,以实现快速、准确的红外自动对焦。系统包含数字处理单元和运动控制单元。其中数字图像处理单元主要进行红外数字图像的采集,利用Roberts梯度算子提取红外图像中的信息量,并统计边缘点数以评价图像的清晰度,实时计算序列红外图像中细节和信息量的变化量和趋势,从而提供运动控制单元所需的位置给定。运动控制单元则主要进行调焦电机的控制及驱动,完成自动聚焦的过程控制。最后,通过实验证明了该方案的有效性。     

一种基于边缘特征的亚像素投影配准算法

为了提高红外图像配准准确度,充分利用图像的边缘信息,结合线性插值,对原有的投影算法引入新的图像相似性评价函数——均方误差函数(Mean Sequare Erron,MSE),提出了基于边缘特征的亚像素投影配准算法.提取图像边缘特征明显的部分做配准能提高匹配概率,引入积分投影能有效降低算法的计算复杂度.算法中还运用了线性插值,使配准准确度达到亚像素级水平.     

基于迭代拟合的集装箱角件边缘检测算法

噪声通常是影响集装箱角件图像中低层次语义信息提取精度的重要因素,传统的边缘检测算法通常通过改进滤波器和阈值来消除图像中的物理噪声和环境噪声,但是却无法去除边缘检测后的噪声,为解决这一问题,提出了一种基于迭代拟合的边缘检测算法。首先,对角件图像进行一系列预处理操作获取边缘点集,其次,使用拟合算法处理点集并且得到函数表达式,然后定义偏差值度量并计算,用于衡量目标点集到拟合或者检测结果的偏差,最后,去除定义下距离拟合结果最远的指定数量的点,如此迭代拟合直至评价函数收敛。实验结果与分析表明,该算法可以有效地去除边缘点集中的非真实边缘点,相比于传统的边缘检测算法更能去除特殊噪声,算法具有收敛速度快、准确率较高、灵活性好等特点。     

Real-time application of critical dimension measurement of TFT-LCD pattern using a newly proposed 2D image-processing algorithm

A critical dimension measurement system for TFT-LCD patterns has been implemented in this study. To improve the measurement accuracy, an imaging auto-focus algorithm, fast pattern-matching algorithm, and precise edge detection algorithm with subpixel accuracy have been developed and implemented in the system.The optimum focusing position can be calculated using the image focus estimator. The two-step auto-focusing technique has been newly proposed for various LCD patterns, and various focus estimators have been compared to select a stable and accurate one.Fast pattern matching and subpixel edge detection have been developed for measurement. The new approach, called NEMC, is based on edge detection for the selection of influential points; in this approach, points having a strong edge magnitude are only used in the matching procedure. To accelerate pattern matching, point correlation and an image pyramid structure are combined.Edge detection is the most important technique in a vision inspection system. A two-stage edge detection algorithm has been introduced. In the first stage, a first order derivative operator such as the Sobel operator is used to place the edge points and to find the edge directions using a least-square estimation method with pixel accuracy. In the second stage, an eight-connected neighborhood of the estimated edge points is convolved with the LoG (Laplacian of Gaussian) operator, and the LoG-filtered image can be modeled as a continuous function using the facet model. The measurement results of the various patterns are finally presented.The developed system has been successfully used in the TFT-LCD manufacturing industry, and repeatability of less than 30 nm (3σ) can be obtained with a very fast inspection time.     

一种改进的Sobel梯度函数自动对焦评价算法

传统的自动对焦梯度函数评价算法在对细胞显微图像进行对焦时,由于对焦精度不佳,图像受噪声的影响较大。针对此问题,通过对不同对焦评价函数性能进行对比,提出了一种基于Sobel梯度函数改进的自动对焦评价算法——Sobel4direction_Brenner梯度函数算法。对对焦评价技术设计指标和算法的通用性进行了验证,结果表明:在调焦时该算法较传统对焦梯度函数能更好的抑制噪声,并且使电机在爬山算法的搜索对焦中具有更小的对焦搜索区间范围,获得的细胞显微图像的清晰度评价值也更高。     

Interactions between clusters of self-interstitial atoms via a conservative climb in BCC–Fe

We conduct kinetic Monte Carlo simulations for the conservative climb motion of a cluster of self-interstitial atoms (SIAs) towards another SIA cluster in BCC–Fe; the conservative climb velocity is inversely proportional to the fourth power of the distance between them, as per the prediction based on Einstein’s equation. The size of the climbing cluster significantly affects its conservative climb velocity, while the size of the cluster that originates the stress field does not. The activation energy for the conservative climb is considerably greater than that derived in previous studies and strongly dependent on the climbing cluster size. The results presented in this study are the atomistic evaluation of the behaviour of SIA clusters through three-dimensional motion, which cannot be achieved using molecular dynamics techniques alone.     

一种新的自动聚焦算法的研究

聚焦评价函数和极点搜索策略是自动聚焦的重要模块,直接影响聚焦的效果.为同时满足自动聚焦速度和精度上的要求,提出了一种新的自动聚焦算法.该算法综合了快速改进的灰度差分法和高精度小波变换法的优点,根据各阶段聚焦评价函数的梯度选择合适的评价函数和镜头移动步长,并且实现了从大步长快速粗扫到小步长精确细调的过渡.实验表明,与传统...     

基于改进Sobel算子的动态自动调焦算法研究

为了提高自动调焦算法在动态环境下的性能, 对调焦评价函数和调焦搜索策略进行了研究。在分析人类视觉系统特性研究成果的基础上,提出一种基于8方向Sobel算子边缘加权的调焦评价函数。同时,为了克服传统爬山法搜索速度慢的缺点,采用自适应变步长极值搜索策略,通过仿真实验可知,提出的8方向Sobel边缘检测算子具备良好的边缘提取效果,同时基于此算子结合人类视觉机制特性给予各边缘不同权重系数计算的调焦评价函数, 比经典两方向Sobel算子调焦评价函数具备更好的抗干扰能力。最后搭建基于液体透镜的实验平台,在动态环境下验证改进算法的性能。实验结果表明,提出的自动调焦算法在动态环境下调焦准确率达到97.5%。     

Multi-parameter fusion algorithm for auto focus

<正>A multi-parameter fusion algorithm(MPFA) for auto-focus(AF) is discussed.The image sharpness evaluation algorithm(ISEA) and zoom tracking method(ZTM) are combined for AF.The zoom motor position (z) and background complexity(c) are regarded as the main parameters of this algorithm.A priority table depending on z and c is proposed.Modified ISEA or ZTM is adopted according to the priority table value. The hardware implementation of the MPFA on Texas Instruments' Davinci digital signal processor is also provided.Results show that the proposed scheme provides faster focusing compared with the conventional approaches.     

一种改进的Sobel图像边缘检测算法

边缘检测在数字图像处理和计算机视觉中有着重要的应用。对数字图像处理中具有代表性的Sobel边缘检测算法进行了分析。针对该算法存在检测出的边缘粗且对噪声极其敏感的缺点,提出了一种改进算法。该算法对实际图像中出现的边缘类型进行了数学模型描述,然后把连续型的边缘模型作为研究对象,重新构造了对图像边缘方向进行检测的模板。针对Sobel边缘检测基于一阶导数极大值或二阶导数零交叉而带来的边缘定位准确度不高的缺点,对图像梯度图进行了细化处理。仿真结果表明:该算法对图像噪声干扰有较强的抑制能力,提取的边缘定位准确、结构细腻。     

Surface stress mediated image force and torque on an edge dislocation

The proximity of interfaces gives prominence to image forces experienced by dislocations. The presence of surface stress alters the traction-free boundary conditions existing on free-surfaces and hence is expected to alter the magnitude of the image force. In the current work, using a combined simulation of surface stress and an edge dislocation in a semi-infinite body, we evaluate the configurational effects on the system. We demonstrate that if the extra half-plane of the edge dislocation is parallel to the surface, the image force (glide) is not altered due to surface stress; however, the dislocation experiences a torque. The surface stress breaks the ‘climb image force’ symmetry, thus leading to non-equivalence between positive and negative climb. We discover an equilibrium position for the edge dislocation in the positive ‘climb geometry’, arising due to a competition between the interaction of the dislocation stress fields with the surface stress and the image dislocation. Torque in the climb configuration is not affected by surface stress (remains zero). Surface stress is computed using a recently developed two-scale model based on Shuttleworth’s idea and image forces using a finite element model developed earlier. The effect of surface stress on the image force and torque experienced by the dislocation monopole is analysed using illustrative 3D models.     

基于偏心光束法的离焦量探测装置及计算方法的改进

引入生物显微镜用于探测病理切片离焦量。针对反射光斑内部纹理缺陷、畸变严重的特殊情况,通过自适应中值滤波、基于Ostu算法的Canny边缘检测(去除非圆弧边缘部分)、畸变校正、最小二乘法拟合非完整圆等算法,直接计算光斑半径大小及离焦方向,建立光斑半径与离焦量的线性关系模型。实验结果表明,与传统的灰度重心法相比,离焦量计算方法抗噪性强、稳定性高,可大幅度地提高线性关系模型的范围及光斑半径、圆心位置的准确度。     

基于对焦深度法的光学显微镜系统设计

针对传统显微镜采用手工对焦方式存在自动化程度低、对焦过程较慢且对操作者经验要求高的问题,提出一套基于对焦深度法的光学显微镜系统。结合基于图像处理自动对焦的显微镜通用结构,设计了一套由ARM开发板、触控液晶显示屏、Arduino UNO开发板、红外对管、工业数码显微镜及步进电机等组成的光学显微镜系统。结合触控液晶显示屏的特点,设计出结合不同大小的感兴趣区域对焦窗口选择方法,并在采用常见梯度函数作为图像清晰度评价函数及爬山搜索算法的基础上,提出容错改进方法。实验分别对不同的图像清晰度评价函数及对焦窗口大小进行了实时性、灵敏度及容错性能测试。结果表明,该系统具有较高的可靠性。