单唇密封圈检测装置自动对焦策略研究

为了解决单唇密封圈内径尺寸检测装置中镜头精确对焦的问题,设计了一种基于图像处理的自动对焦策略。将相机固定在直线滑台上,计算机控制电机转动,带动滑台上的相机移动并采集图像,利用改进的清晰度评价函数对采集的图像进行评价,然后电机驱动模块带动相机移动到图像清晰度最佳的位置,完成系统的自动对焦功能。将一种引入阈值的"四邻域"能量梯度算法作为改进的清晰度评价函数,通过与频域函数、灰度方差函数、Tenengrad梯度函数及熵函数等多种图像清晰度评价函数对比,验证了该函数的优越性。试验结果表明:使用改进算法设计的自动对焦策略能实现快速、准确的自动对焦。自动对焦策略解决了检测装置中镜头对焦的问题,并可以应用于多规格单唇密封圈内径尺寸检测。     

基于小波变换的显微图像清晰度评价函数及3-D自动调焦技术

提出了基于小波变换的图像清晰度评价函数。采用大NA(数值孔径)和小NA的显微图像序列,比较分析了本文提出的评价函数和经典的归一化方差函数、熵函数、能量拉普拉斯函数以及另外两种基于小波变换评价函数的清晰度评价性能。同时采用带有标准偏差为25的高斯噪声显微图像序列,比较了这五种评价函数的抗噪能力。实验结果表明:提出的评价函数具有最高的聚焦精度和聚焦分辨率,且具有与抗噪能力最强的归一化方差函数相当的抗噪能力。提出了基于区域选择的自动聚焦方法,实现了处于不同深度的微操作对象的3-D自动聚焦。该评价函数和区域选择聚焦技术可以用于高精度的自动微操作作业中。进一步说明自动调焦是实现自动化微操作的关键技术,而其核心是清晰度评价函数的选取或构建。     

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。     

投影微分法实现多光谱成像仪的自动对焦控制

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法,该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦.首先,根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取,或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择;然后,将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影,对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根,并将其作为该帧图像的清晰度评价值;最后,结合经典的爬山搜索算法,完成系统的自动对焦过程.实验结果显示,同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果,能够准确地实现系统的自动对焦,而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍.这些结果表明,投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性,能够满足系统的高精度自动对焦要求.     

Sobel算子在气膜孔图像清晰度评价过程中的研究

对高压涡轮叶片中冷却气膜孔(下简称:气膜孔)视觉测量过程中遇到的气膜孔图像清晰度评价问题展开研究。利用光学成像系统分析了系统离焦对图像清晰度的影响,并提出了一种Sobel算子与阈值相结合的图像清晰度评价方法。针对气膜孔孔径小、单晶材料反光、焦平面的获取困难、气膜孔边缘难识别等问题,进行对比实验,设计了图像清晰度评价函数归一化与阈值选取相结合的测量方法,这确保了评价功能的真实性,同时滤除了高频噪声。实验结果表明,所提出的评价方法可以准确地评价气膜孔图像的清晰度。此方法具有很强的单峰性,无偏性和良好的抗噪性能。     

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...     

一种复合的自动对焦方法在影像测量仪中的应用

介绍了三种常用的自动对焦评价函数——方差评价函数、梯度评价函数、频谱评价函数,并对后两种评价函数进行了优化。对比分析了三种评价函数在评价的灵敏度、稳定性和计算速度上的优缺点,在此基础上提出了一种三阶段复合的自动对焦方法,该方法在影像测量仪上表现出良好的对焦特性,可以在保证对焦精度的同时实现快速对焦。     

基于显微成像的光纤连接器端面检测系统设计

介绍了一个基于显微成像和数字图像处理技术的非接触式光纤连接器端面自动检测系统:待测的光纤连接器固定于显微平台上,CCD接收显微物镜放大的图像并输入计算机中,然后由系统软件自动对图像进行对比度增强,二值化,平滑去噪,图像分割等处理,从而分析计算出纤芯、包层的各项几何参数。该系统可用于对光纤连接器的生产控制。     

磨料微粉形状特征在线视觉检测技术研究

为获得清晰的流动微粉溶液图像,搭建了一个可以自动调焦的显微图像采集平台。该平台基于对焦深度法进行自动对焦,其清晰度评价函数采用改进的平方梯度法计算,搜索算法采用改进的爬山搜寻法实现,该方法速度快自动化程度高。获取图像后,采用灰度变换法增强了图像背景和前景的对比度,然后根据黏连颗粒区域的凸凹性,基于凸包分析进行了黏连颗粒剔除,保证了微粉颗粒形状尺寸特征计算的准确性;最后将研究的技术与用FUNIK激光粒度分析仪检测过的CBN-GM850微粉进行了实验验证和对比,结果表明,这里研究可以为微粉品级的有效确定提供依据。     

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。     

嵌入式自动聚焦摄像模组控制系统的设计

针对手机等移动终端设备中的摄像模组,提出了一种嵌入式自动聚焦控制系统。该系统以AD5820作为聚焦电机的驱动IC,以OV5642作为图像传感器,利用68013单片机进行数据处理并控制驱动IC调整镜头的位置,完成准确自动聚焦。系统通过控制音圈电机带动镜头行程变位,获取一系列图像;计算每幅图像清晰度评价值构成清晰度评价曲线;采用梯度函数作为图像清晰度评价标准;并用全程搜索的方式找到图像清晰度最大值时镜头的位置,从而达到聚焦的目的。实验验证显示,系统的聚焦分辨率能达到5～10μm,响应速度小于70ms。自动聚焦实物拍摄图像清晰,能够很好地满足摄像模组自动聚焦的需求。     

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。     

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。     

广角望远镜实时自动调焦的清晰度评价方法

SVOM天文卫星附属的地基广角相机阵(GWAC)含有36个广角望远镜,其短时标的高精度自动观测建立在实时自动调焦的基础上,本文将对广角望远镜实时自动调焦的图像清晰度评价方法进行研究和实现。文章首先比较研究了常用望远镜图像清晰度评价方法的原理及在GWAC系统上的适用性,得出基于星像能量集中度的两种方法:星像50%能量半径、PSF的FWHM值适用于GWAC系统。区别于常用天文软件包IRAF费时的算法,本文提出了基于点源强度分布进行PSF拟合计算FWHM的方法,并进一步探究了诸如拟合模型、选星标准、定心精度、拟合半径、插值方法、插值间隔、FWHM后处理等关键方法参数对FWHM计算精度与速度的影响。最终得到一套适用于GWAC实时自动调焦的清晰度评价方法,并用C++编程实现。本文中方法 FWHM计算误差为0.046pixel,精度与IRAF相当,计算焦点位置一致;单图(挑选后约300颗星)计算时间为0.67s,约为IRAF计算时间的1/20,满足GWAC系统自动调焦的精度与实时性需求。研究结果在GWAC系统中得到应用,并可为其他自动化望远镜观测系统提供参考。     

基于ARM7处理器的快速聚焦方法

快速、准确地自动聚焦是获取高质量图像信息的前提。现对基于ARM7处理器和CCD图像传感器的自动聚焦系统进行研究,对模拟视频信号滤波提取高频分量作为判据的方法进行探讨,根据实际需要进行滤波选频和带宽选择,对系统实现中的关键技术进行了详尽的分析讨论。同时,针对系统在自动聚焦过程中实际出现的问题,对聚焦评价函数和搜索策略进行了优化,使系统的聚焦更加准确,并给出相应的实验结果。实验表明,该方法提高了聚焦的精度和速度,并且已成功应用于显微镜自动调焦系统中。     

光纤端面参数自动化测量系统的研究

为快速、准确、方便地进行光纤端面几何参数的测量,在数字图像采集和处理的基础上,研究和设计了光纤端面参数自动化测量系统。介绍了采用图像处理方式进行光纤端面几何参数自动测量的基本原理。对比了Canny边缘检测法和高通滤波法对光纤图像进行边缘检测的效果,体现出高通滤波在光纤端面图像处理中的优势。针对普通光纤、保偏光纤和光子晶体光纤不同的端面形状,设计出利用图像处理方法自动测量各种光纤端面几何参数的软件系统。结果表明该系统可有效地测量出各类光纤端面的几何参数。     

Color‐based tumor tissue segmentation for the automated estimation of oral cancer parameters

This article presents an automatic color‐based feature extraction system for parameter estimation of oral cancer from optical microscopic images. The system first reduces image‐to‐image variations by means of color normalization. We then construct a database which consists of typical cancer images. The color parameters extracted from this database are then used in automated online sampling from oral cancer images. Principal component analysis is subsequently used to divide the color features into four tissue types. Each pixel in the cancer image is then classified into the corresponding tissue types based on the Mahalanobis distance. The aforementioned procedures are all fully automated; in particular, the automated sampling step greatly reduces the need for intensive labor in manual sampling and training. Experiments reveal high levels of consistency among the results achieved using the manual, semiautomatic, and fully automatic methods. Parameter comparisons between the four cancer stages are conducted, and only the mean parameters between early and late cancer stages are statistically different. In summary, the proposed system provides a useful and convenient tool for automatic segmentation and evaluation for stained biopsy samples of oral cancer. This tool can also be modified and applied to other tissue images with similar staining conditions. Microsc. Res. Tech. 2009. © 2009 Wiley‐Liss, Inc.     

自动验光仪中图像处理与调焦准确性的研究

图像清晰度评价函数可以反映调焦系统的调焦准确性。为了验证所选择的评价函数满足调焦准确性的要求,现选择在不同调焦位置拍摄图像并进行处理,找出最佳成像位置,然后利用调焦透镜的移动量与屈光度的关系计算出屈光度,与实际使用的模拟眼比较并计算误差。通过对不同屈光度的模拟眼分别测量,最终结果表明:该评价函数能够较好地满足调焦的准确性要求。