针尖增强拉曼系统高数值孔径物镜对焦方法研究

为提高针尖增强拉曼系统对焦准确性和效率,提出通过分析CCD相机拍摄的光斑图像的像素值实现自动对焦的方法。首先快速粗调焦缩小调焦范围,然后再慢速细调焦提高调焦精度。实验表明:与Tenengrad评价函数相比,方差评价函数更适用于针尖增强拉曼光谱测量系统自动对焦,聚焦到样品表面时对焦结果的无偏估计标准差<0.25μm,具有较高的重复性和鲁棒性;快速粗调焦可提高调焦效率,避免陷入局部最优解;慢速细调焦评价函数曲线在焦点附近呈现“M”形,可通过二次拟合提高调焦精度。     

应用于虹膜采集装置的自动对焦算法

针对自动虹膜图像采集装置的成像特点,本文提出了一种新的基于对焦深度法的自动对焦算法.该算法根据自动虹膜相机小景深的特点,提出应用图像的ULFM作为清晰度评价函数,并采用粗对焦和精确对焦相结合的二级对焦策略.实际虹膜图像采集系统实验结果表明,算法精度高、鲁棒性强、实时性好,在被摄人距离镜头0.5～2m的情况下,系统都能够准确地拍摄到清晰的可供识别的虹膜图像,一次对焦成功率大于95%.     

基于无参考结构清晰度的自适应自动对焦方法

针对自动对焦系统,提出了一种基于单帧图像无参考结构清晰度的自适应变步长爬山搜索策略.该方法利用了无参考结构清晰度可提供的离焦量先验信息:当离焦量大时,大步距粗调快速逼近准焦位置;当离焦量小时,小步距微调准确定位准焦位置.该方法在不降低调焦精度的情况下,大大减少了自动对焦所需的图像数量和决策次数.实际系统实验结果表明,新...     

结合多尺度分解和梯度绝对值算子的显微图像清晰度评价方法

针对显微图像自动对焦和成像系统质量评价问题,结合多尺度分解工具和梯度绝对值算子设计,提出了一种显微图像清晰度评价算法。采用非下采样剪切波分解,对输入的显微图像进行多尺度、多方向变换,得到一幅低频子带图像和若干幅高频子带图像。结合抗噪阈值设置,计算各子带图像的梯度绝对值算子和,利用图像清晰度变化对于低频和高频子带系数影响的差异,将高低频梯度绝对值算子的比值作为最终的显微图像清晰度评价数值。开展了仿真论证实验和实拍论证实验,实验结果表明,所提出的清晰度评价算法具有较好的单调性和抗噪特性,和几种经典的评价算法相比,本文方法得到的评价结果在灵敏度、稳定性和鲁棒性方面表现更为优异,具有很好的实际应用价值。     

一种用于数字成像的自动对焦系统

提出一种用于数字成像的自动对焦系统,它以CMOS为图像传感器,用DSP进行数据处理并控制驱动电路调整镜头的位置,达到准确自动对焦的目的。系统采用对焦深度法实现自动对焦,通过改变镜头的位置获得一系列模糊程度不等的图像,计算每幅图像的清晰度评价值构成对焦评价曲线;采用梯度函数作为评价标准来评价图像的清晰度;采用窗口选择技术控制对焦感兴趣范围,减少了数据处理量;对实验样机的测试表明,系统有较好的自动对焦性能,并解决了百叶窗问题,对透过玻璃窗户的目标仍然能正确对焦。     

提高显微镜自动对焦范围的频谱分析法的研究

提出了一种基于CCD(电荷耦合器件)模拟视频信号分析法的显微镜自动对焦改进方法.许多基于视频信号分析法的自动对焦系统仅考虑视频信号的高频分量,忽略低频分量在对焦过程中的变化.本文对模拟视频信号进行频谱分析,研究不同频率范围的信号对对焦评价曲线的影响,得出适合自动调焦的粗调/细调的频域范围,使系统有更广调焦范围的同时保持较高精度.最终通过实验验证,加入适当的滤波电路后调焦范围更广,40倍物镜下显微镜自动对焦系统的有效调焦范围可达±500μm.     

基于图像清晰度评价的摄像头辅助调焦系统

提出一种新的图像清晰度(包括锐度和对比度)评价函数,对比传统的图像清晰度评价算法,新算法速度最快且准确,以及和功率谱算法一样优良的灵敏度,适合各种实时自动对焦系统.本文使用一系列不同程度的离焦图片演示了所有算法的性能。同时将新算法应用于一种实际的摄像头模块辅助调焦系统中,系统把采集的每帧图像实时显示在屏幕上,用新算法评价图像的清晰度,从而指导作业员对摄像头模块进行调焦。实践表明该摄像头辅助调焦系统在批量生产摄像头模块时对提高生产效率和稳定质量方面有很大作用。     

一种用于数码视频相机的实时自动聚焦算法

本文针对数码视频相机的噪声大,主体位置不确定性及实时性要求高等特点,详细讨论了传统自动对焦算法的缺陷并提出了一种新的自动对焦算法.该算法采用一种新的可有效抑制高频噪声的对焦量函数--高斯一阶导数(FDOG)来正确评价图像对焦趋势;支持最近主体优先的感兴趣区域自动选择,使得系统可以自动找到主体所在位置进行对焦;结合爬山法,二叉搜索和插值拟合进行对焦搜索,相比传统的两段爬山法,搜索效率提高了40%;通过对聚焦后的图像进行监视,支持视频模式下的动态自动对焦.该算法在一个数码视频相机平台上实现,实验结果验证了算法的优点,适用于高性能数码视频相机.     

特征边缘跟踪的调焦评价方法

图像测量系统中,已有的调焦评价函数当被测工件图像中边缘在高度上不共面时将无法正确调焦定位.研究了一种基于特征边缘跟踪的调焦评价方法,首先确定测量图像中被测边缘,进行跟踪获得边缘点,对每个边缘点在边缘方向上一定范围内进行梯度平方和运算,所有被测边缘点的值求和作为调焦评价值,达到极大值时认为该边缘正焦.采用透射式照明图像测量系统对一种图像中边缘在高度方向上不共面的工件进行了调焦实验,结果表明,该调焦方法能够对图像中各边缘在高度上不共面时对被测边缘对焦.     

图像调焦算法研究及FPGA实现

利用图像处理方法进行自动调焦的关键是提取图像清晰度特征,并建立其评价算法.本文研究了灰度值线性变换、灰度直方图均衡、中值滤波及同态滤波等预处理方法和基于功率谱的清晰度评价函数,并与其它的评价方法进行了比较分析.研究表明,中值滤波和灰度值线性变换相结合的预处理方法,具有效果好、计算量少等优点;基于功率谱的清晰度评价函数比其它的评价方法具有更好的调焦性能和更明确的物理意义.根据基于功率谱的图像调焦算法的特点,设计了图像处理模块的结构框架和算法流程,提出了流水线作业结构、"乒乓"操作模式、双蝶形处理器复用、基-2 FFT算法的FPGA实现方案,提高了图像自动调焦的计算和响应速度.