光学系统的自动调焦方法

自动调焦技术已经广泛应用于各种精密仪器中,常见的调焦方法根据其判别准则来源于物方还是像方,可分为主动法和被动法,主动法是指各种方式的物距检测;被动法则是像质评价。被动法中的以数字图像处理作为调焦检测函数的方法,具有算法灵活多变、控制容易实现等优点。采用图像处理法实现自动调焦的一个关键问题就在于图像清晰度评价函数的选取。理想的评价函数要求：无偏性、单峰性、能反映离焦的极性、对噪声敏感度低等,通常为提高效率,还希望计算量尽可能的小。文章简要列举了常见的一些自动调焦方法。     

激光共聚焦生物芯片扫描中的自动调焦

计算图像高频分量进行成像的调焦是自动调焦的方法之一。通过对调焦评价函数的分析,根据激光共聚焦生物芯片扫描的成像特点,提出了一种调焦评价函数-像素灰度差绝对值求和法。运用爬山搜索算法进行多次重复调焦实验,并对此调焦评价函数的自动调焦重复精度进行了验证。     

大范围自动调焦快速搜索算法

针对过去爬山法（MCS）调焦效率低的问题,提出了一种新的大范围自动调焦快速搜索算法。它利用对Variance函数的线性插值实现大范围的粗调焦;利用梯度平方函数高斯插值实现在峰值附近的精确调焦。实验结果表明,该算法在保持调焦精度的前提下,能够在大范围内快速调焦,且对不同内容的图像有相似的结果,满足显微视觉系统对高速、高精度和通用性强等自动调焦要求,该算法已在微电子产品视觉检测中成功应用。     

基于重叠区图像处理的自动调焦系统设计

在航空遥感领域中,自动调焦技术是获取高质量图像的关键技术之一,且在一定范围内得到了应用,但其实时性能较差。为解决调焦耗时长的问题,提出以连续三帧重叠区域图像为指导的自动调焦算法。简述了由电荷耦合器件(CCD)相机、调焦机构和调焦电路板等组成的自动调焦系统;自动调焦控制算法对快速提取重叠区域和帧差值相似判定法进行了综合,针对重叠图像利用聚焦评价函数实现了由大步长快速粗调到小步长精确细调,从而不断逼近正焦位置;利用聚焦函数的聚焦值给出自动调焦系统的软件设计流程;试飞试验表明上述算法在满足自动调焦基础上能够获取清晰图像,同时大大降低图像的分析量,提高系统响应速度。     

航空红外相机自动调焦设计

为克服恶劣复杂的航空环境给系统带来的失焦现象,系统中引入自动调焦模块。通过采集、分析不同程度失焦的中波红外图像序列,对空域内几种调焦评价函数的灵敏度、无偏性、稳定性、计算速度等指标进行测试和验证,最终得到适合于红外成像自动调焦系统的调焦评价函数。为了提高该调焦评价函数的信噪比,提出了一种基于图像预处理的信噪比改善算法,保证函数在正焦面两侧呈单调性。最终制定出粗细结合的快速爬山搜索策略,先以大步距进行粗略调焦缩短时间,再用低于半倍焦深的小歩距精细调焦保证精度。基于640×512中波制冷探测器,搭建了一个焦距为300 mm、F/2的卡塞格伦折反式红外光学系统。试验结果表明该自动调焦模块可以保证实时性和准确性,满足具有较大噪声的红外成像系统的需要。     

基于图像处理的自动调焦技术研究

随着自动调焦技术的快速发展,在成像系统中得到了广泛的应用。基于图像处理的自动调焦能够进一步满足各种成像设备的智能化自动调焦需求。基于图像处理的自动调焦的关键在于图像的清晰度评价函数,本文在对评价函数进行分析的基础上提出了梯度阈值评价函数,实现了调焦的实时性、抗噪性方面的提升。     

一种灰度梯度暗通道图像自动调焦方法

针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题,提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性,然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价,最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中,使用单核DSP处理速度为9Hz,基本满足实时性;受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰;在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区,仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明,本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性,可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。     

基于图像处理的一体化摄像机自动聚焦系统设计

研究一体化摄像机中的自动聚焦控制功能,运用数字图像处理技术来实现自动聚焦。采用加权中值滤波算子作为判断图像清晰度的评价函数,此算法可减小外部噪声对聚焦的干扰,并结合传统摄像构图采用的黄金分割理论来选择聚焦区域,然后利用改进的爬山算法来搜索焦点。在此基础上,运用FPGA开发平台实现该自动聚焦技术。通过实验验证,设计的系统的灵敏度高、稳定性好。     

基于Hadamard变换的数码显微成像自动对焦新方法

提出了一种基于Hadamard变换的自动对焦评价函数,利用数字图像Hadamard频谱的高频分量分析对焦的精确程度.实验结果表明,相对于传统的自动对焦方法,新方法不仅可实现精确对焦,而且抗噪能力强;由于Hadamard变换本身计算量很低,因此新方法还具备算法简单、运算速度快和易于硬件实现等特点.     

基于FPGA的图像调焦系统研究

采用基于图像技术的自动调焦方法,根据图像分析出图形的质量,完成图像预处理、清晰度判别,获得当前的成像状况。通过控制电机,完成调焦操作。其中核心技术是分析图像质量评价函数。针对调焦算法计算量大、计算复杂等问题,采用中值滤波和灰度线性变换的图像预处理方法,流水线作业,“乒乓”操作,双蝶形处理器复用,基-2FFT算法相结合的工作模式。实验结果证实,本方法解决了自动调焦算法复杂系统控制的速度问题。     

基于图像处理的光学无热化设计效果检测系统

无热化设计是红外光学系统设计的一项重要内容,为了检测无热化设计的效果,提出了一种基于图像处理的红外光学系统无热化设计效果检测方法。利用此方法对被测光学系统进行自动调焦,记录其在不同工作温度下的焦点位置并进行分析,得到被测光学系统在不同温度下的相对离焦量。研制了某型无热化设计效果检测系统,介绍了其系统组成、测量离焦量的工作原理、自动调焦算法和调焦区域的选择,给出了实验结果。还提出了一种基于图像灰度梯度的复合聚焦策略并进行验证。实验结果表明,其调焦速度快,重复性好,精度较高,抗噪声干扰能力强。     

TFT-LCD面板光学检测自动聚焦算法研究与比较

针对当前TFT-LCD玻璃基板在线检测过程中存在的显微图像对焦模糊问题,对基于图像处理的自动调焦方法在TFT-LCD玻璃基板检测中的应用进行了研究。基于对TFT-LCD液晶面板的光学检测,重点介绍了目前较为常用的、具有代表性的几种基于图像处理的清晰度评价算法,并从算法的单峰性、无偏性、灵敏性以及计算量等方面进行了比较与分析,提出了一种粗细调相结合的复合自动对焦方法,分别选取斜边缘检测算子和梯度滤波器算子作为调焦粗搜索和精搜索阶段的对焦评价算子。实验结果表明:使用调焦行程为15步的全局搜索算法,传统单一算法耗时2.18s,得到图像的清晰度评价函数值为46.78;粗细调相结合的复合自动对焦方法时间仅为1.41s,得到图像的清晰度评价函数值为52.49。该方法不仅对焦精度高,有较大的对焦范围,还能保证高的计算效率。     

一种适用于任意目标的离焦深度快速自动聚焦技术

针对聚焦深度(DFF)法对焦速度慢的缺点,提出了 一种适用于任意目标的离焦深度(DFD)快速自动聚焦 算法。在仅改变成像系统镜头位置的条件下,应用光学成像系统离焦模型,推导了以模糊差 异为参量的离 焦深度的计算公式。采用S变换得到两幅不同离焦程度图像的模糊差异,并利用推导得到的 公式计算出目 标物体的深度信息,从而调节镜头位置完成自动聚焦。实验结果表明,本文算法适用于任意 目标物体,仅需 要两幅不同程度的离焦图像,能够以较高精度估计出目标物体的深度信息,从而实现快速自动聚 焦。     

光学图像信息处理技术仿真研究

研究发现相干光图像信息处理技术和白光图像信息处理技术的共同点是信息处理技术的核心都为频域综合,这一点有利于仿真实验。本文通过对光学图像信息处理技术的仿真探索,成功地开展了相关实验,在节约实验成本的同时,弥补了课堂理论教学的不足。     

实时图像融合技术研究的硬件实现

在多通道多传感器图像像素级融合算法深入研究的基础上，针对可见光与长波红外图像融合的实际需要，开展其实时实现技术的研究，建立了基于高速数字信号处理器TMS320C62的实时图像融合原理实验系统，并开展了多数字信号处理器并行结构的实时图像融合系统设计与仿真研究。     

免散瞳眼底照相机自动对焦算法设计

眼底图像的自动对焦是眼底照相机的重要组成部分。在分析各种应用于眼底图像自动对焦算法的基础上,针对免散瞳眼底照相机及眼底图像对比度特点,在现有低对比度图像自动对焦算法的基础上,提出了基于区域分块的自动对焦改进算法。算法结合无重叠型的采样方式与梯度向量平方函数,在保证对焦灵敏度的基础上,提升了自动对焦的运算速度。仿真实验证明,该算法与原算法及常用自动对焦算法相比具有较好的灵敏度及运算速度,能够应用于实际的眼底图像自动对焦中。     

浅析数字多媒体图像处理技术

随着计算机科技信息水平的不断提升,数字多媒体图像处理技术也在不断的更新与进步。数字图像处理技术实际上就是在数字图像中嵌入不可见标记,可以将其设计成不受影响的各种组合图形的平移、旋转与缩放变换,为满足实际图像处理需求,使用数字图像处理技术,结合可用于数字图像水印的扩频编码嵌入和基于变换的不变量具体实现。因此,本研究主要在对数字多媒体图像处理技术现状进行分析的基础上,研究了数字多媒体图像中嵌入水印处理技术。