电子摄像式刀具预调测量仪的调焦方法研究

电子摄像式刀具预调测量仪中,测量图像具有背景部分灰度值高、刀具部分灰度值低、边缘部分处于中间灰度值的特点。由于图像越正焦,边缘梯度越大,处于中间灰度值的像素数越少,因此提出了一种基于中间灰度值像素数统计的粗调焦评价方法,当值达到极小值时认为图像正焦。该方法简单,只统计像素个数,所以具有较快的处理速度,实验结果表明该方法对于透射式照明图像测量系统来说具有较大的调焦范围,适合于粗调焦。     

调焦系统中数字图像清晰度评价函数的研究

为了实现基于数字图像处理的自动调焦技术,采用准确有效的图像清晰度评价函数是其实现的关键.通过实验分析比较了梯度函数、频谱函数和熵甬数在自动对焦技术中的作用,并研究了各评价函数在实验平台下所表现出来的性能和特点.研究结果表明,Tenengrad函数、Brenner函数和平方梯度函数在焦平面附近具有变化趋势明显和灵敏度高的...     

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。     

结合跟星系统成像特征的自动调焦系统设计

对于恒星光斑成像，传统的梯度评价算法在重度离焦情况下梯度细节薄弱，难以识别正确的调焦方向。为了实现跟星系统对恒星的快速成像和可靠跟踪，建立了针对恒星成像特征进行评价的自动调焦系统，对系统的聚焦评价算法、自动调焦结构以及自动控制系统进行研究。通过跟星系统成像的灰度分布情况分析光斑图像梯度特征在正焦和离焦时的区别。根据恒星光斑成像灰度级差异变化的特点，将背景值纳入评价贡献，在传统的梯度评价函数中加入光斑信号灰度差异贡献。设计适用改进算法的调焦硬件结构和系统结构，利用步进电机和调焦底座组成调焦组件，通过计算控制单元驱动调焦组件实现自动调焦系统。利用搭载调焦系统的跟星装置进行实验和分析。实验结果表明：自动调焦装置能够在跟星系统中稳定地进行调焦工作，且改进算法相对于传统梯度算法有着更好的调焦方向性，在保持传统梯度算法67%灵敏度的同时，将局部极值点减小为0。改进算法不受梯度细节薄弱影响，能够在不同离焦程度下保持较好的调焦方向性和正焦灵敏性，跟星系统在搭载自动调焦装置后能够快速搜索合适焦距并进行大气光学特性测量。     

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。     

离焦模糊图像清晰度评价函数的研究

离焦模糊图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现显微镜自动调焦的一个关键,也是图像恢复中评价图像质量的一个重要判据.本文首次提出了用图像灰度梯度向量模方和、Roberts梯度和与拉普拉斯(8邻域微分)算子和作为由于离焦产生的模糊图像的评价函数.文中分别建立了上述几种评价函数的数学模型,给出了实验结果和分析.与以往的图像灰度熵和图像灰度方差评价函数相比,本文给出的评价函数无偏性好、单峰性强,在焦平面附近具有变化趋势明显和灵敏度高的特点.     

离焦模糊图像清晰度评价函数的分析与改进

传统的基于梯度的图像清晰度评价函数(调焦函数)对噪声敏感,在实际应用中易引入过多的非边缘信息,影响系统的稳定性。本文基于光学成像系统离焦模型分析了系统离焦对图像清晰度的影响,并提出了一种改进的图像清晰度评价方法。该方法利用最大灰度差提取细节信息来评价图像清晰度;引入阈值区分边缘点和非边缘点来减小图像平坦区域对评价函数灵敏度的影响,同时有效抑制噪声的干扰。进行了仿真实验和实际测试并与传统的清晰度评价函数进行了比较。结果显示,提出的方法具有更好的灵敏度和抗噪性能,能够准确而稳定地评价离焦模糊图像的清晰度,可用于实际光学系统的自动调焦。     

采用最大灰度梯度法实现经纬仪自动调焦控制

提出了一种基于最大灰度梯度的经纬仪自动对焦方法,以CMOS相机为图像传感器,用计算机进行数据处理并控制驱动电路调整相机镜头的位置来实现自动调焦.首先,选择包含主体成像目标的最小区域作为对焦选择区域,不仅有效地节省了系统处理图像的时间,而且极大地减小了复杂背景对精确调焦的干扰,提高了调焦准确率;其次,求出边缘上任意可能梯度方向的梯度,比较后得到每个边缘点的最大梯度;最后,采用最大灰度梯度作为系统的自动聚焦判距.实验结果表明,系统的调焦分辨率为0.01～0.02 mm,能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求.该调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好以及可实时性操作等特点.     

基于加权邻域相关性的显微镜自动聚焦函数

目的：提出了一种基于加权邻域相关性的显微镜自动聚焦函数，并在研究显微镜聚焦原理及成像过程的基础上，分析了显微镜图像中像素邻域灰度相关性及像散现象对聚焦评价的影响。方法：首先，分别计算每幅显微镜序列图像中各像素与其四邻域像素的灰度相关性。然后，计算基于此相关性加权平均值的二次多项式聚焦函数，其中权值根据对应像素与显微镜视场中心的距离来确定。最后，选取该函数值最大的图像为聚焦图像。结果：实验结果表明，与经典的聚焦函数如方差函数、绝对梯度函数、Roberts梯度函数及Tenengrad函数相比，本文方法的聚焦灵敏度因子提高了0.3185~0.3268,噪声环境下聚焦的平均正确率提高了0~40%。结论：该方法能够准确地评价图像聚焦的程度，并具有较高的灵敏度和较强的抗噪性。     

显微镜自动粗调焦的TennenGrad改进算法

提出了使用Sobel算子或Laplace算子做卷积,对图像像素点进行绝对值相加的TennenGrad改进算法,以及Laplace改进算法,和几种已有评价函数进行分析比较。为了判断粗调评价函数的优劣,对评价函数的判断准则进行了逐一分析,并且将平滑性、高效率、强壮性作为最主要的衡量标准。在搭建的显微镜粗调实验系统中,对较为复杂的MEMS器件-微加速度计进行粗调成像。另外,对显微成像系统的调焦策略进行分析研究,提出并比较分析了3种调焦策略,其中n点灰度比较策略是较优的策略。实验处理结果表明,改进的TennenGrad算法具有最优的粗调特性,调焦范围较大,达到了210 μm;调焦分辨率高,达到7 μm,同时调焦图像显示出曲线变得更加平滑,曲线部极值点由5个减为0个。     

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。     

基于照度优化的自动聚焦技术研究

本文讨论了显微视觉研究中照明强度对自动聚焦的影响问题。开发了照明自动调控系统，为显微视觉照明问题的研究提供了物质前提。首先，利用快速傅立叶变换对离焦图像序列以及不同照明强度图像序列进行频谱分析，证明照明强度条件对图像高频能量影响显著；然后，提出了对图像特征高频能量有效度量的评价函数；最后通过自动聚焦实验，证明照明强度对于聚焦曲线的特性产生很大影响，同时，经照度优化后的自动聚焦具有更高的聚焦精度。     

基于机器视觉系统的光滑小孔成像方案设计

针对具有高光洁度、小尺寸内孔的铁路列车,用联轴节进行机器视觉系统成像方案设计。采用反射式取像机构与LED照明光源。分别用面阵CCD相机和线阵CCD相机进行实验。面阵CCD相机选用散射照明方式,线阵CCD相机选用直射照明方式。实验结果表明,取像机构稳定可靠,两种相机都可得到品质较好的图像。但在选择合适的照明方式之外,还要根据现场环境要求调整光照角度、光照距离等。对于小尺寸空间还应考虑光源的散热问题。     

光学显微成像系统图像清晰度评价函数的对比

图像清晰度评价函数是评价各类成像系统成像质量的一个关键函数,为找到合适的图像清晰度评价算法,采用MATLAB软件对16种适用于光学显微成像系统的清晰度评价函数进行仿真,定量分析了不同算法的灵敏度、单峰性、无偏性以及运算速度。实验表明:Laplacian函数具有较高的单峰性、无偏性和灵敏度;存在高斯噪声时,Brenner函数、Tenengrad函数和基于Prewitt算子的函数以及中值滤波-离散余弦函数稳定性好;而存在椒盐噪声时,Roberts函数综合性能最优。     

Modbus协议和RS485总线在LED路灯控制系统中的应用

LED路灯技术的不断发展使道路照明中大规模采用LED路灯成为可能,同时,LED灯具便于调光的特点容易实现单灯控制。RS485总线简单实用、成本相对低廉,利用差分信号传输抗干扰性强。Modbus协议是免费简单可靠的通信协议,已经在工业中得到广泛应用,并已被标准化。文章介绍了一种利用RS485总线和ModbusRTU协议实现路灯控制系统的自动化方案,取得了不错的实验效果。     

地铁车辆基地照明系统能耗分析和节能对策

在地铁车辆基地能耗分析的基础上,对车库照明系统进行了调查和研究。阐述了基地照明系统节能对策重点:车库应广泛采用天窗辅助照明方式,充分引入自然光源;减少停车场内顶部灯具数量,调整灯具照明角度,实现对车辆部件有效照明;车库应采用全自动节能照明控制等,为地铁车辆基地设计和节能管理提供了参考依据。     

视线跟踪系统中CCD摄像机的自适应调节

分析了视线跟踪系统中光源、摄像机、眼睛角膜及光斑的几何位置关系,提出了眼睛跟踪策略和一种调光、变焦、聚焦相结合的CCD物镜自动调节方法。对捕获图像进行处理,依据图像灰度均值控制光圈,以适应外部环境光强变化;利用SMD算子大步幅快速粗聚焦,提取图像中光斑信息控制云台瞄准、跟踪眼睛,并进行变焦控制,可在用户头肩图像中自动定位眼睛,适应用户头部位置变化;在眼睛区域自动确定检测窗,在检测窗内使用FSWM聚焦算子判断图像清晰度,实现自动聚焦。若图像中能提取瞳孔信息,则依据瞳孔边缘梯度均值实时调整聚焦。实验表明,在不同外部环境光强及用户在不同使用位置情况下,CCD摄像机通过自适应调节,可实时跟踪眼睛并捕获到清晰眼睛图像。     

全蒸发-热电离质谱法的原理、技术和应用

全蒸发-热电离质谱法（total evaporation thermal ionization mass spectrometry, TE-TIMS）无需标准物质进行校正，即可获得高准确度同位素丰度比值测量结果，同时具有样品用量少、重复性高等优点，在核工业、环境、地质、计量学等领域逐渐获得了认可与应用。本文从全蒸发-热电离质谱法的原理、技术特点、研究进展和重要应用等方面对其进行了系统地评述，分析该方法在使用中的关键技术点，并对未来发展进行了展望。