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...     

一种自适应的自动聚焦算法

自动聚焦是图像测量和计算机视觉中的重要技术。研究发现,以前的一些自动聚焦算法,在没有噪声的影响下,效果较好,但一旦有噪声的影响,算法可能会失效,因此,提出了一种自适应的自动聚焦方法。首先通过一个基于局部小窗口的自适应门限将边缘像素和非边缘像素区别开来,然后再加上一个全局门限来进一步滤除噪声的影响,最后用一些自动聚焦算法来计算经过自适应处理后的图像,画出它们的聚焦曲线。经过大量的实验,结果表明,该算法不仅具有单峰性强,无偏性好,灵敏度高等特点,而且还具有很好的抗噪声性能。     

基于聚焦评价函数的自动调焦方法的研究

针对使用图像清晰度的聚焦评价函数来实现显微镜系统中的自动调焦,介绍了几种常用的图像清晰度聚焦评价函数,在自动倒置显微镜下进行大量的实验,分别利用这几种函数对采集到的图像进行评价分析。研究结果表明,在显微镜系统下利用基于梯度类图像清晰度评价函数拉普拉斯(Laplacian)算子可以有效地抑止噪声干扰,并且单峰性、重复性和稳定性都比较良好,能实现快速高效的自动调焦。     

基于双模糊的显微图像聚焦评价方法

针对传统聚焦评价方法难以适应显微样本复杂纹理表面及反射率不均的问题,提出了一种抗光照强度、抗反射率不均、亚微米精度的基于双模糊理论的显微图像聚焦评价方法（DB-FEM）,并研究了人工模糊有效标准差的概念,通过理论和实验找寻了较优有效标准差σ的取值。DB-FEM主要通过分析采集图像和其人为模糊图像的特征差异程度实现聚焦判断。首先对采集的层扫图像进行人为模糊处理,然后通过局部方差计算图像和其模糊图像在空域边缘信息和图像Haar小波频域信息的差异度。差异度包括空域边缘、低频纹理和高频边缘。最后将所有差异度相乘,得到基于差异度的聚焦评价曲线。实验结果表明,DB-FEM在不同光照幅值、不同表面形貌复杂度条件下均具有优良的聚焦评价性能,优于现有的空域边缘和频域模态评价方法,在单焦面检测中具有更窄的半峰全宽,在双焦面检测中具有更好的分辨能力。在物镜的放大倍数为20、数值孔径为0.65的条件下,所提方法的轴向分辨率优于0.3μm。     

梯度与相关性结合的自动聚焦算法

清晰度评价函数是自动聚焦技术的核心部分,性能良好的聚焦曲线应该具有单峰性、无偏性、高灵敏度和抗噪性。通过将梯度差分与统计相关结合使用,提出了一种用邻域互相关对每个像素的梯度值进行加权的算法,并设定阈值去除贡献小的像素点。实验中使用定量指标对所提算法、一些传统算法以及一种梯度阈值算法的性能进行了评估。结果表明,所提算法在灵敏度和抗噪性方面效果较优。     

用高斯非均匀采样解决自动聚焦中的误判

在自动聚焦系统中,对焦窗口的选择直接影响对焦的速度和准确性。若窗口过大,则不仅会增加计算量,而且背景图像太多会引起误判;若窗口太小,则会导致目标偏离窗口,也会引起误判。引入非均匀采样,可以保证图像中央区域的高分辨率和较大的视场范围,有效地提高了对焦的准确性,减少了数据量,加快了对焦速度。     

数字图像处理自动图像聚焦算法的分析和比较

图像聚焦判别函数的选择是自动图像测量中获取高质量图像的依据,对几种用于自动图像聚焦判别的数字图像处理算法进行了较全面的性能比较,定量分析了不同算法的计算速度、唯一性、准确性和灵敏度等。分析结果表明:梯度向量平方函数、拉普拉斯算法和二级梯度平方算法在单值性和灵敏度方面都较好;罗伯特(Robert)梯度算法和梯度向量模方算法函数的稳定性比较好。以上的图像聚焦判别函数特性分析结果对于图像自动测量所需要的自动调焦控制具有指导意义。     

一种基于U-NET多景深图片目标物定位自动聚焦算法

在多景深场景下,已知目标物类型,当目标物位于图像中心位置时,传统的聚焦评价函数曲线灵敏度较低;当目标物偏离中心位置时,聚焦评价函数曲线容易出现局部极大值或无法准确判断出准焦图像,影响自动聚焦系统。针对这两种情况,提出了一种基于U-Net神经网络判断目标物位置,设定对应窗口和评价函数的方法,即当目标物位于图像中心位置时,提出了一种新的聚焦评价函数——SMD-Roberts函数;当目标物不在图像中心位置时,设定对应窗口,选择SML评价函数对图像像质进行评价。实验结果表明,与传统的灰度梯度自动聚焦评价函数和传统的取窗法相比,该方法得到的聚焦评价函数灵敏度最少提高0.0241,耗时最少减少0.0355 s,单峰最少减少1个次峰,有效地解决了多景深场景下,应用聚焦评价函数判断目标物最清晰位置不准确及聚焦评价函数曲线出现双峰的问题,明显地提高了评价函数的无偏性、单峰性以及灵敏度。该方法普适性强,更适用于自动聚焦系统。     

自动聚焦系统中聚焦窗口的选择及参量的确定

在使用图像分析进行自动聚焦时,聚焦的准确性和有效性至关重要。聚焦窗口过大不仅增加计算量,且背景图像太多会引起误判;窗口太小则会导致目标偏离窗口,亦会引起误判。深入研究了聚焦窗口的选择问题,提出了一种新的选择方法,有效解决了上述问题。引入非均匀采样,可以保证中央的高分辨率和较大的视场范围,既保证目标图像位于聚焦窗口之内,又显著减小了背景图像的负面影响。同时对采样参量做了进一步的研究,以获得更好的效果。实验结果表明该方法有效提高了对焦的准确性和有效性而且减少了数据量,没有影响系统的实时性。     

显微视觉自动聚焦研究

提出一种评估空域聚焦函数的方法。从计算时间与聚焦曲线变化率两个方面,提出四个参量作为评估依据．可从多个函数中筛选出最佳聚焦测度。针对研制的微对准装配自动聚焦系统的评估结果表明：灰度熵函数是适合于该系统的最佳聚焦测度。为克服聚焦搜索运动中的机械传动回差,提出不同于传统聚焦策略的“定位法”。该方法的核心是建立聚焦函数值与离焦量之间的函数关系,提出采用多项式拟合、高斯函数拟合以及样条插值拟合的方法可以构建这种函数关系;并给出了计算结果。最后综合灰度熵函数与定位法策略进行自动聚焦实验．得到自动聚焦精度为3．4μm;完成一次自动聚焦平均时间为3．3s。实验结果证明所述方法可以实现准确、实时地自动聚焦。     

基于大津法分割和局部最大梯度的自动聚焦算法

针对传统的聚焦评价函数在应用时出现的一些诸如稳定性和精度不足、易受噪声干扰等问题,提出一种基于大津法分割和局部最大梯度的自动聚焦算法。算法对前背景分割后的图像进行局部梯度计算,并统计非零系数和计算局部方差,利用二者变化特性设计一个新的清晰度评价指标以实现数字图像的自动聚焦。实验结果表明,算法具有高灵敏度、较好的稳定性和较强的抗噪能力。     

拍摄白光再现全息图的一种方法

本文给出了一种拍摄白光再现全息图装置 ,所拍的全息图在阳光或白炽灯照明下清晰地再现被拍的物体形象     

基于图像边缘能量的自动聚焦算法

聚焦过程中,不同离焦点其图像差异体现在高频能量上。利用Sobel算子边缘检测算法,提出了图像边缘能量清晰度评价函数。与方差法和梯度能量法相比,该评价函数具有更好的尖锐性,能够适应高精度聚焦的需要。通过改进爬山算法,充分利用爬山过程中的先验知识,提出了随机起点爬山算法。该算法能够减少爬山步数,可提高自动聚焦速度。     

介绍一种提高全息图衍射效率的显影方法

全息术中,研制高衍射效率的新型感光记录材料、探索提高衍射效率的显影工艺成为一个重要的研究课题。本文介绍我们的一项实验研究结果——一种简便易行的显影方法,它能明显地提高普通银盐干板全息图的衍射效率     

免散瞳眼底照相机中粗精结合自动聚焦方法

自动聚焦是免散瞳眼底照相机的一项关键技术,在分析眼底照相机成像原理及眼底图像特点的基础上,提出了一种应用于免散瞳眼底照相机的粗精结合自动聚焦方法。提出结合眼底图像视场特点的内接正方形固定聚焦窗口选择方法,并结合Robert梯度函数实现粗聚焦。采用基于局部信息熵的自动聚焦窗口选择算法得到精聚焦中的聚焦窗口,并提出基于9pixel×9pixel尺寸泽尼克正交矩的图像清晰度评价函数实现精聚焦。实验结果表明该方法中基于内接正方形的固定聚焦窗口选择方法具有更好的稳定性,精聚焦中的图像清晰度评价函数具有更高的灵敏度与实时性。     

一种实用的全息图衍射效率测量方法

本文介绍一种全息图衍效率的实用测量方法，该方法适用于线性处理条件下，是针对非单纯的全息光栅而设计的，可以对记录了图像信息的全息图进行测量，具有简单实用的特点。文中介绍了测量原理、测量系统及结果，并进行了误差分析。     

一种新的三维计算全息图的计算方法

介绍了一种制作真实三维物体计算全息图的新方法。用摄像机记录三维物体在非相干光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列投影像，将这些投影像导入计算机，在MATLAB中对其作快速傅里叶变换。对这一系列二维投影像的傅里叶变换图进行抽样，得到三维物体在透镜后焦平面上的光场分布，进而制成一张计算全息图。结果证明该方法可以实现对真实物体三维全息图的合成，并且在算法实现上更加简单，提高了程序的运行速度，有利于改善全息图再现像的质量。为解决真实物体相干全息记录中光源功率和相干长度对全息记录可行性的限制指出了一个新的方向。     

显微数字全息数值再现中的自动聚焦

自动聚焦是显微数字全息数值再现中的一项关键技术。基于菲涅耳变换重建算法, 采用实验验证的方法, 对显微数字全息成像中六种典型聚焦评价函数的性能进行了对比研究。提出了利用再现像部分区域进行调焦判断的方法。结果表明, 这些函数都具有较好的单峰性、一致的调焦范围和准确性, 但与梯度运算相关的调焦函数运算时间太长; 傅里叶频谱函数调焦速度最快, 是首选的聚焦评价函数。选取再现像部分区域作为调焦计算区域, 可大大缩短调焦时间。对于低信噪比全息图, 利用维纳自适应滤波进行预处理及对再现像进行后处理, 有利于提高自动调焦的准确性及再现像的质量。     

视频自动聚焦的实现研究

提出了用于会议电视摄像机的自动聚焦方法.该方法由聚焦调节和聚焦监测两个过程组成.聚焦调节是寻找聚焦函数最大峰值的过程,在该过程中通过利用超焦距概念和动态自适应变步长搜索算法加快搜索速度,并保证了良好的视觉效果;同时,提出退回检查最大值点变化方法,防止搜索过程中因受到场景变化干扰而导致的聚焦失败.聚焦监测过程是在会议电视通话中,通过监测场景变化使聚焦调节工作适时启动的过程,提出有条件地重新调节聚焦,以始终保障良好的摄像聚焦效果,同时避免频繁调焦.实验结果表明,提出的摄像机自动聚焦方法性能优秀并有良好的顽健性.该方法已经用于华为ViewPoint8020plus视频会议终端的实际产品.     

一种用于制作数字合成全息图的光学全息元件

介绍了两种新型的应用于数字合成全息图的光学全息元件——全息柱面镜的制作原理及方法,并研究了其性能情况,表明全息柱面镜可以将光散射在焦平面上并且不会破坏图像的平面特征,可以有效改进图像质量提高光能利用率。