基于面阵 CCD 的航空相机摄影高度自动测量及调焦

目的：实现航空像机摄影高度自动测量和调焦，方法：用小波变换提取面阵CCD图象边缘，用图像特征参数确定成像范围内同一目标在不同CCD面上像的位置和高度。结果：分析了从众多目标中提取目标点的特征参数的方法。给出了设计系统的硬件框图。结论：该方法使爱人旬机调焦自成体系。     

多光谱成像系统的快速调焦方法

多光谱成像系统将光分成多个光谱通道,对不同的通道进行单独成像后合成一幅多光谱图像。不同通道的光折射率不同,造成聚焦清晰位置也不同,需要对每个通道分别调焦。为解决调焦耗时的问题,本文基于不同通道间清晰度曲线的相似性,提出一种快速的自动调焦方法。先选定一个基准通道调焦,得到清晰度曲线,对其余通道,利用清晰度曲线的相似性只需采集少量图像就能求出清晰调焦位置。实验表明,该算法能快速准确的完成对各个通道的调焦,效率明显优于已有算法。     

基于智能化自动调焦的高级显微镜系统

在介绍与分析了国内外电子调焦系统的技术发展现状的基础上,提出了一种基于ＳＳＰＤ与８０９８单片微处理器自动调焦的整体技术方案,给出了基于图象高频成分统计的聚焦判识算法,在此基础上实现了反射式与透射式光学显微镜的自动调焦,同时与对与系统可靠性有关的其它相关相关问题,如光源稳定性、等问题,也进行了讨论。     

图像内容引导的宫颈细胞薄片精细调焦方法

由于景深大小限制,液基宫颈细胞薄片的高倍显微成像存在群细胞和单细胞分层清晰现象,传统的自动调焦方法难以达到调焦目的.本文提出图像内容引导的精细调焦方法,分离群细胞和单细胞,对各自的图像内容进行调焦,从而定位群细胞和单细胞清晰位置.实验结果表明,该方法可有效定位宫颈细胞薄片群细胞和单细胞各自的清晰位置.     

三维形貌测量中自动调焦系统的设计

在相移干涉显微镜中增加了自动调焦系统,使其快速获取高清晰干涉图像,提高了三维形貌的测量速度和测量精度。调焦系统采用图像自动调焦方法,分别以图像标准差函数和图像最大熵函数作为粗调函数和精调函数。实验表明本系统自动调焦范围扩大到150m,自动调焦精度为0.3m,调焦时间为4-8s。     

三线阵立体测绘相机高精度调焦技术及实现

三线阵CCD立体测绘相机既要保证清晰成像,还要保证内方位元素测定精度要求.简要分析了立体测绘对调焦系统精度的要求,给出了导轨副调焦方案和凸轮驱动调焦方案,并设计了凸轮调焦机构以及控制单元.该系统结构紧凑,稳定可靠,通过实验表明,该调焦系统到位重复性精度小于±11μm,调焦运动引起的线阵CCD旋转误差小于5",直线性误差小于8",并且满足空间环境条件下立体测绘的使用要求.     

光学系统离焦对自动调焦评价函数的影响

调焦过程可分为调节物距、调节像距和移动镜头三种情况。基于几何光学关系,推导了三种情况下的弥散斑半径和横向放大率与离焦量的关系。利用数字图像处理方法,模拟了这两个因素对自动调焦评价函数的作用,表明弥散斑的扩散在焦前焦后呈现对称影响,而横向放大率的影响则沿光轴单调下降,二者叠加,造成峰值两侧的不对称。当光学系统F数增大时,调焦评价函数变得平缓,从而使横向放大率的影响变得显著,最佳像面因此向焦前偏移。利用CCD成像的实验证明了上述观点。     

离轴探测自动调焦特性

本文用几何光学描述了离轴探测调焦误差信号与系统参数的关系,并与实验结果进行了比较。用作光盘存储调焦伺服取得了0.25μm的自动调焦精度。     

航空相机光电自准直检调焦系统

为了补偿航空相机在高空中由于气压,温度等环境变化引起的离焦,本文设计了一个基于光电自准直方法的航空相机自动检调焦系统.利用相机内部高对比度光栅进行调焦,有效避免了基于图像处理的调焦系统在目标物对比度较低时调焦失败的情况.采用物方光栅、像方光栅和反射镜摆扫的方式对光强信号进行调制,利于信号的分析处理;采用粗,精结合的遍历...     

基于图像处理方法的自动调焦系统的研制

介绍了基于图像处理方法的自动调焦系统的组成、工作原理、硬件电路设计和软件设计.该系统的核心是图像处理部分和控制部分.导出了计算聚焦量的三个快速算法公式,优化了系统的实时性能.详细分析了自动调焦的控制过程,并提出了渐变步长的思想,提高了系统的控制精度.实验结果表明,在较宽范围的光照度条件下,应用该系统均能获得良好的调焦效果.     

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。     

Acousto-optic tunable filter chromatic aberration analysis and reduction with auto-focus system

An acousto-optic tunable filter (AOTF) displays optical band broadening and sidelobes as a result of the coupling between the acoustic wave and optical waves of different wavelengths. These features were analysed by wave-vector phase matching between the optical and acoustic waves. A crossed-line test board was imaged by an AOTF multi-spectral imaging system, showing image blurring in the direction of diffraction and image sharpness in the orthogonal direction produced by the greater bandwidth and sidelobes in the former direction. Applying the secondary-imaging principle and considering the wavelength-dependent refractive index, focal length varies over the broad wavelength range. An automatic focusing method is therefore proposed for use in AOTF multi-spectral imaging systems. A new method for image-sharpness evaluation, based on improved Structure Similarity Index Measurement (SSIM), is also proposed, based on the characteristics of the AOTF imaging system. Compared with the traditional gradient operator, as same as it, the new evaluation function realized the evaluation between different image quality, thus could achieve the automatic focusing for different multispectral images.     

Hybrid imaging using linear retroreflectors

It has been observed that retroreflective materials can be used in combination with beam splitters to produce real images. This is practical on a large size scale but has a maximum optical efficiency of 25%. Conversely, curved reflectors efficiently produce real images, but their cost increases very rapidly with size. We introduce a new imaging method, which combines the advantages of both systems, through the use of a linear retroreflective film. This material is retroreflective in one plane and conventionally reflective in the perpendicular plane. The net result is an efficient real image system that can have unlimited extent in one transverse direction, and which can be inexpensively manufactured on a large scale.     

Linear astigmatism of confocal off-axis reflective imaging systems and its elimination

Linear astigmatism of a confocal off-axis reflective imaging system when the object plane is tilted and located at a finite distance from the imaging system is derived. We show that linear astigmatism can be eliminated by proper configuration of the parent mirror axes in confocal off-axis two-mirror systems. The tilt angle of the image plane is also derived. The developed theory is verified by ray-tracing analysis of an example system.     

声子晶体平板组合成像特性分析

用多重散射方法分析了声子晶体单平板和多平板的成像特性。发现：在特定频率范围内,引入等效负折射率后,单板负折射成像可用反Snell定律描述;多层声子晶体平板成像服从依次成像规律,可类比传统几何光学中共轴球面系统的成像,引入实物实像、虚物虚像等概念;平板透镜不改变出射波的出射方向,仅使出射位置产生平移;多平板透镜的累加成像与等厚度的单一平板透镜成像具有相同的效果。平板透镜的这些成像特点,使其在成像质量、加工方法、系统组合等方面比球面透镜更具优势。     

Three-dimensional image sensing and reconstruction with time-division multiplexed computational integral imaging

A method to compute high-resolution three-dimensional images based on integral imaging is presented. A sequence of integral images (IIs) is captured by means of time-division multiplexing with a moving lenslet array technique. For the acquisition of each II, the location of the lenslet array is shifted periodically within the lenslet pitch in a plane perpendicular to the optical axis. The II sequence obtained by the detector array is processed digitally with superresolution reconstruction algorithms to obtain a reconstructed image, appropriate to a viewing direction, which has a spatial resolution beyond the optical limitation.     

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%.     

Enhanced geometrical superresolved imaging with moving binary random mask

In this paper, we address the geometrical resolution limitation of an imaging sensor caused by the size of its pixels yielding insufficient spatial sampling of the image. The spatial blurring that is caused due to inadequate sampling can be resolved by placing a two-dimensional binary random mask in an intermediate image plane and shifting it along one direction while keeping the sensor as well as all other optical components fixed. Out of the set of images that are captured, a high resolution image can be decoded. In addition, this approach allows improved robustness to spatial noise.     

智能化红外成像光斑测试仪的研究

研制成一种集光、机、电、算于一体的智能化的红外成像光斑测试仪。该测试仪以1.064mm的激光光源模拟无穷远的点光源, 利用红外面阵CCD自动寻找测量目标在不同视场角下的最佳像面位置,对同波段红外导引头光学组件的成像光斑进行检测。实时采集的信号通过RS-232串口通讯输入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行数据处理,分析光源通过被检测系统后,在其焦平面上的成像光斑的质量。所采集到的光斑信号可以三维图形、截面图或数据表的形式进行显示、输出。测试结果表明:系统重复性好(重复性误差小于2%)、可靠性高、自动化程度高。     

水下热扰动的光学成像失真问题研究

为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响,利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度,得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明,随着成像系统与目标的轴向距离增加,图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm时,对应图像的SSIM值优于0.7,归一化清晰度值优于0.8;轴向距离L3=1500 mm时,对应图像的SSIM值低于0.2,归一化清晰度值不足0.6;此外,轴向距离L1时,成像在径向上,距离发热源越近,边缘漂移越大,即成像图像畸变越严重;最后,相同轴向和径向条件下,目标在不同时刻的图像SSIM和归一化清晰度值有优劣,该结论可为后续的水下图像复原提供参考。