图像调焦过程的清晰度评价函数研究

自动调焦是一类建立在搜索算法上的调焦方法,它通过计算机编程对不同对焦位置所成像的清晰度进行评价,利用正确对焦时图像最清晰这个特征找到正确的对焦位置。判断图像对焦与否是通过图像清晰度对焦评价函数/调焦状态评价函数(调焦判定函数)来衡量的。利用每一个调焦判定函数对包含了一组模糊和清晰图像的序列图像进行处理,可以得到对应于相应判定函数的调焦曲线,利用曲线可以非常直观地分析判定函数的性能。结果表明,灰度梯度函数具有比较稳定的调焦特性。     

角膜地形图仪中调焦函数的选取及搜索方法

选取适合角膜地形图仪的调焦函数并设计搜索方法。基于角膜地形图仪的图像拍摄要求及调焦系统原理,采用八种调焦评价函数对实验图像进行处理,对比分析不同调焦函数的单峰性、一致性、灵敏度、计算速度等指标。结果显示:除了Variance函数的单峰性较差,其他七种函数都有良好的单峰性、一致性和计算速度,而Laplacian函数灵敏度最高,有效测量范围小,适合精确调焦;NRSS函数灵敏度低,有效测量范围大,适合粗调焦。基于所选取的调焦评价函数,针对角膜地形图仪调焦系统,设计了一种基于阈值判别条件的搜索方法,确定其调焦阈值,并通过实验验证该方案的有效性。     

基于动态因子自适应搜索算法的自动调焦研究

为提高自动调焦的性能,采取动态因子自适应搜索算法。首先,建立分辨率逐步递减的调焦窗口,以减少非聚焦区域对调焦评价函数计算的影响;其次,通过动态调焦因子方法修正目标变化对清晰度评价函数的影响;最后,通过适应变步长爬山算法结合清晰度评价函数搜索聚焦点,提高搜索速度和调焦精度。试验仿真显示,本文提出的算法获得的图像清晰,其性能受噪声影响小,可满足自动调焦中对稳定性、实时性和清晰度的要求。     

基于图像处理的微装配自动调焦系统

介绍了一个基于图像处理的自动调焦系统,该系统由光学显微镜、CCD、力矩电机和齿轮传动机构等组成。调焦系统中采用粗/精结合的调焦方法,即首先采用基于Krisch边缘检测算子的清晰度评价函数对被测物体进行粗调焦,并在计算机上采集了包含目标的大致轮廓和边缘的显微图像;然后针对全景图像上的某个目标区域采用基于高频分量的清晰度评价函数进行精调焦,使得显微图像显示出更多的纹理细节。实验中清晰度评价函数算法均采用Windows下的Visual C++实现。实验结果表明,该自动调焦的系统精度可达±4.8 μm,基本上满足了微装配任务的调焦精度要求。     

基因芯片荧光靶点显微成像自动调焦控制

在基因芯片荧光靶点阵列图像CCD扫描采集系统中,显微成像自动调焦控制是进行芯片杂交信号荧光靶点图像采集的先决条件.在定义图像清晰度评价函数的基础上,通过对实时采集的显微图像进行清晰度评价函数计算,采用基于粗精结合原则的自动调焦控制策略,实现了荧光靶点显微成像自动调焦控制.调焦控制实验表明,该方法显著提高了基因芯片荧光靶点图像聚焦和采集的效率.     

基于视觉传感的焊缝识别方法的研究

文中采用视觉传感的方法实现焊前焊缝中心和间隙的检测.设计了一种基于Roberts梯度和图像清晰度评价函数的自动调焦方法,此方法具有较高的灵敏度,且稳定性好,计算速度快;然后介绍了一种基于垂直测量方案的标定方法,简单实用,能够满足系统的精度要求;最后提出了焊缝图像的一系列处理步骤,包括中值滤波、OTSU法自适应二值化与基于8连通区域标记的孤点滤波算法.实验证明该检测系统能够满足实时性要求,而且有效地提取出焊缝中心位置和间隙大小.     

基于OMAP的数字调焦控制系统的实现

在基于图像的自动调焦技术中,图像清晰度评价函数起着关键的作用,它不仅决定了整个系统最终完成自动调焦的有效性,而且它的算法决定了硬件系统的实时性。整个系统利用能量梯度函数对数字图像进行实时的处理,根据计算的结果找出最清晰的图像,并在开放式多媒体应用平台上实现。     

基于图像梯度差值算法的自动快速调焦

为了提高自动调焦技术的测量精度,采用图像梯度差值算法。首先建立调焦窗口,高斯型非均匀采样函数使远离中心区域的分辨率降低,接着增设阈值改进黄金分割的调焦搜索,最后在梯度差值中对图像的一个像素以及其周围的八相邻像素进行考虑。构造像素的最大灰度梯度和最小灰度梯度,孤立噪声点减弱评价函数的影响,使图像边缘点近似等于最大像素灰度梯度值的平方。实验仿真显示系统自动调焦精度达±0.1μm,满足测量系统对精度、稳定性和实时性上的要求。     

图像清晰度评价函数的研究

为了实现更为高效、准确的光纤端面自动对焦,对现有图像的清晰度评价函数进行了研究,并在此基础上,提出了一种新的计算简便、抗噪性好的清晰度评价函数。采用光纤几何参数测试仪获得光纤端面清晰成像面前后等间隔的24帧光纤端面图像,利用不同的图像清晰度评价函数对这24帧图像进行计算,得到相应的调焦曲线并分析其单峰性、单调性和抗噪性。结果显示,所提的新评价函数具有更好的表现,对自动对焦技术具有一定的参考价值。     

基于图像处理的显微镜自动调焦方法研究

自动调焦技术是提高显微镜测量精度的重要手段,本文介绍了采用图像处理法实现显微镜自动调焦的方法。对图像处理法实现显微镜自动调焦中的两个关键技术进行了详细的讨论：其一是图像清晰度评价函数的选取,文中采用绝对方差函数和修正平方梯度函数分别作为粗精调焦评价函数;另外还针对提高图像信息质量的方法进行了探讨,采用线性拟合与同态滤波方法进行图像处理,为离焦判断提供高质量的图像信号。实验表明,该方法调焦精度达±０．３μｍ 。     

一种自动对焦算法的优化

随着数码相机的飞速发展,在实际应用中对数码相机的易用性和智能化要求越来越高。为了提高图像采集的准确性和简便性,开展了自动对焦技术和算法的研究。通过对对焦平台的搭建,在评价函数一定的情况下,对爬山法驱动寻址算法步长减半进行了优化,在保证准确性的情况下,更快地实现了自动对焦,减少对硬件的要求,节省资源。结果表明,该优化算法有一定的优越性。     

结核杆菌涂片显微视觉检测系统的自动聚焦

结核杆菌医学涂片大多具有观察区内容稀疏不均匀、杂质较多的特点,使用自动显微镜检方法进行图像采集时,会出现清晰度区分困难、效率低下、甚至聚焦评价失效的问题,为提高自动镜检的效率和准确度,本文自主搭建了显微视觉计算机自动检测系统,对结核杆菌涂片的自动聚焦技术进行系统的研究。首先,对比研究11种常用聚焦函数对结核杆菌镜检玻片图像聚焦评价的优劣,并分析了聚焦成功和失效的原因。在综合分析各聚焦函数对结核杆菌涂片的聚焦效果基础上,提出了一种基于Tenengrad的改进型聚焦评价函数,通过改进内容像素的聚焦权重提高聚焦准确度,优化图像处理算法来提高图像采集效率。实验结果表明:改进型Tenengrad聚焦函数FTen-Q在结核杆菌涂片的各类视野图像评价方面具有高灵敏度和准确度,其聚焦成功率和运算效率分别提高了13.884%和17.616%,可以满足结核杆菌涂片类非均匀涂片的显微视觉自动检测应用要求。     

A fast autofocus sharpness function of microvision system based on the Robert function and Gauss fitting

For the microvision system, a new autofocus evaluation function based on the Robert function is proposed by increasing the threshold value. Compared with the traditional evaluation function, the new focus function reduces the local extreme value and increases the steepness of the focusing curve. According to the characteristics of the focusing evaluation function, the focus curve can be divided into two stages: the gentle area and the steep area. In the gentle area, there will be set a large step‐length to realize the fast search. In the steep area, the data will be fitted by Gauss method, and on the basis of the fitting results, the motor of microvision system was directly driven to achieve the focal plane and this method has been improved in real‐time and accuracy.     

近视防控离焦镜片像质评价方法的探讨

近视防控离焦镜片的光学性能评价的过程中,通常以镜片的屈光度地形图作为分析依据,对成像质量的影响目前研究较少.从像质评价入手,搭建了一套镜片?相机测试系统用于测量离焦镜片的光学传递函数(MTF).整个系统是由光源、成像模块、镜片夹持工具、棋盘标定板和MTF分析软件系统组成的.实验过程中对相机镜头、国内明月离焦镜片、国外Z...     

推扫式高光谱相机自动调焦方法(中国光学工程学会推荐稿件)

自动调焦方法已广泛得应用到各种光学仪器中。为了解决推扫式高光谱相机自动调焦问题,提出了一种利用基于四元数小波变换的光谱质量评价函数估计相机焦距的方法。该方法首先将推扫线上单行光谱数据顺序排列成一个二维矩阵,利用四元数小波变换对光谱像元矩阵进行分解得到低频和高频四个子带。通过对低频和高频的幅值和相位信息构造光谱质量评价函数,指导相机自动调焦。调焦过程中,利用自动调焦机构按一定步长旋转镜头,计算不同离焦状态下的光谱质量指标值,拟合光谱质量指标值与镜头伸缩量之间的高斯分布函数,最终估算最佳调焦量。实验表明,提出的光谱质量评价函数灵敏度高、准确度强。该调焦方法仅利用单行光谱数据进行调焦,调焦准确。     

显微镜自动聚焦算法的研究

自动聚焦技术是全自动控制显微镜系统中的核心部分。自动聚焦算法综合了快速灰度差分法和高精度拉普拉斯函数法的优点,根据聚焦过程中各阶段聚焦评价函数的梯度选择合适的焦距评价函数和步长,并通过改变步长实现了从快速粗调到精确细调的过渡。实验表明,与传统的单一聚焦评价函数和单一步长的聚焦算法相比较,该算法在保证聚焦速度的情况下显著地提高了聚焦位置的精度。     

广角天文望远镜的自动调焦

介绍了一种基于步进电机(无位置检测传感器)和像质反馈的广角天文望远镜自动调焦系统,该系统由步进电机位置开环控制系统和图像清晰度评价系统组成。基于天文图像的特点,提出利用天体点源星像的半高全宽(FWHM)作为图像清晰度的评价参数;为了提高系统精度,对定位控制系统进行了误差分析;测定了调焦当量、光学焦深、系统回差、步进脉冲当量等系统关键机构参数,进而高精度地修正了系统定位误差;分析和测定了温度变化和像质变化的相关性,明确了调焦方向和温度变化之间的定性关系;设计了焦深边缘定位策略,实现了快速调焦。该系统具有"容错"和"自学习"功能,具有较高的自动化和智能化程度。将系统设计应用于SVOM天文卫星地基广角相机阵[1-2](GWAC),实际测试和天文观测表明,调焦系统的定位精度为±3.0μm,调焦精度为0.05pixel,且一次调焦过程即可获得最佳像质,调焦效率较高,系统运行也很稳定,基本满足天文观测的需求。     

一种用于自动调焦图像的降噪方法

图像清晰度评价是实现数字图像自动调焦的关键,而调焦图像降噪直接影响着图像评价的准确性。为有效抑制调焦图像中存在的两类主要噪声,结合椒盐噪声和高斯噪声特点,综合采用十字中值滤波法和维纳滤波法实现了图像降噪。实验结果表明,相比于单一降噪方法,综合方法不仅能最大程度地降低两类噪声,而且能较好地保护图像细节,可作为自动调焦成像系统图像预处理的主要方法。