基于最大灰度梯度的经纬仪自动调焦技术

本文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来调整相机镜头的位置,从而达到自动调焦的目的。系统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对图像的处理时间,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;其次对边缘上任意可能的梯度方向都求出它的梯度,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。试验结果表明：本文调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好等特点,系统的对焦分辨率在0.01－0.02 mm范围之内,完全能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求,并具有可实时性操作的优点,具有较好的应用前景及推广价值。     

针对距离向处理的SAR自适应成像算法

在研究传统SAR成像处理过程的基础上,将自聚焦的概念加以拓广,提出了一种自适应成像算法.该算法摒弃了传统自聚焦算法对距离徙动已被完全纠正的假设,将自适应处理的时机前移到距离徙动校正阶段,通过修正若干系统参数使得距离徙动被完美地校正,这些被修正的参数将被应用到后续的处理过程中.该算法具有比传统自聚焦算法更好的成像精度及效果,令输出图像具有更好的相位保持特性.     

FPGA实时实现PGA算法的研究

合成孔径雷达(SAR)成像具有数据量巨大、算法比较复杂等特点.如何实时实现SAR成像的相关算法是嵌入式高性能计算领域一个值得研究的问题.FPGA以其高性能、可重构等优势,被越来越多地应用到嵌入式高性能计算领域中作为一种高效低成本的解决方案.针对SAR成像中多普勒调频率估计的经典算法--PGA算法,以FPGA作为实现平台,通过对算法的本质的挖掘,提出了适于FPGA实时实现的对于经典算法的改进算法.同时也阐述了将改进算法映射到FPGA实现的设计过程.实验结果表明,改进的算法较经典的PGA算法明显地减少了迭代次数,在SOC中通过硬件的运算精度能够满足系统的要求.     

Integrated lens auto-focus system driven by a nut-type ultrosonic motor (USM)

This paper introduces an integrated optical auto-focus system driven by a nut-type ultrasonic motor (USM). The system comprises an optical lens as a rotor (M6 or M7), a polyhedral tube of copper as a stator; an image sensor, and a driver IC of the motor. The sizes of the AF (auto-focus) module are 8.5 mm×8.5 mm×5.9 mm. The piezoelectric elements are bonded on the external surface of the stator. The rotor has external screw thread that engages with the inner screw thread of the stator. When the piezoelectric elements are excited by the driver IC, a bend traveling wave in plane is generated on the stator along the circle direction, that drives the lens rotor to rotate and then to move axially. The driver IC is controlled by an image feedback of an image sensor centered on the axis of the casing, then the optical focusing is realized. The power consumption is zero at rest and is less than 0.25 W in motion; focusing precision <10 μm; speed >3 r/s(180 r/min); response <10 ms; high reliability: resistant to shock and fall off; directly driven by the driver IC without transmission mechanism; the friction force is namely the driving force and noiseless. The integrated optical auto-focus system is very useful, especially for cellular phones. The image resolution of 3–5 MP has been obtained in the module prototypes of the cellular phone. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50577035, 10676015), High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (Grant No. 2006AA02Z472)     

基于高清网络摄像机的自动聚焦算法

针对传统的聚焦评价函数运算量大、峰值搜索算法易受干扰且视频质量反复变化的问题,实现一种较传统聚焦评价函数与爬山算法相结合的聚焦算法更好的自动聚焦算法.采用TI公司的TMS320DM368处理器自带的自动聚焦(AF)引擎作为硬件实现的聚焦评价函数;采用的峰值搜索算法将聚焦曲线分为聚焦区和散焦区,在散焦区使用大步长的GM(1,1)模型预测搜索方向,在聚焦区使用小步长的爬山算法搜索峰值.实验结果表明,该算法拥有更好地实时性与准确性,适用于高清网络摄像机的自动聚焦.     

双参数估计的改进自聚焦算法

传统自聚焦算法的多普勒调频率拟合模型中当最近斜距存在误差时,由于只考虑载机地速对多普勒调频率的影响,导致多普勒调频率拟合后会引入沿距离向变化的二次相位误差,该二次相位误差会严重影响高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像的质量。为解决此问题,通过分析载机地速和最近斜距两个系统参数存在误差时对多频率调频率拟合的影响,提出了基于自聚焦算法结合最小二乘方法联合估计最近斜距和载机地速的双参数估计算法。该算法采用的估计模型相比于传统单参数估计算法更加符合真实的方位多普勒模型,在没有外定标的情况下可以很好地估计最近斜距误差。最后通过实测数据成像验证了该算法在高分辨率SAR成像中的有效性和适用性。     

一种检测薄膜晶体管液晶屏的自动对焦方法

针对大尺寸TFT-LCD(第五代到第八代)生产检测过程中要求成像系统成像速度快、精度高的情况,研究快速的显微镜自动对焦方法。提出一种间接清晰度评价函数和一种用于TFT-LCD玻璃板检测的显微镜自动对焦的方法,采用一个激光器和一个黑白CMOS相机作为辅助手段,通过寻找CMOS相机最大的通光率的值确定CCD相机对焦最好的目标点,在此基础上,通过求取CMOS相机获得图片中的激光光斑质心并查表确定镜头调节的方向和距离。实验结果表明,对于放大倍率为5倍至50倍的物镜,当玻璃板在焦平面上下正负50 μm范围内进行自动对焦时,对焦时间在0.4 s以内,重复对焦精度可达到景深的0.1～0.5倍以内。     

使用二维视觉测头实现三维测量的方法研究

提出了探针扫描和深度聚焦的两种方法,实现了使用二维视觉测头对Z向的测量。两种方法均基于自动聚焦原理。对采集到的图像去噪和聚焦曲线平滑后,使用峰值附近点进行高斯函数拟合,寻找准焦点。根据得到的XYZ向的数据实现三维重构。与接触式测量相比,本文方法Z向测量的最大偏差不到6μm。     

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。     

基于CPLD的高分辨力视频展台快速自动聚焦方法及实现

文中设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和专用视频处理芯片的高分辨力快速自动聚焦视频展台。把显微镜的快速自动聚焦算法应用在教学视频展台上,具有实现简单、精度高、聚焦快等特点,利用CPLD编程的灵活性的特点进行设计,加快了数据处理的速度,节约了硬件上的成本。实验表明,该系统聚焦速度快、精度高、图像效果较好。