基于ARM-linux的显微镜自动对焦系统研究

本文介绍了一种在ARM-linux平台下实现显微镜自动对焦的方法.给出了以s3c2410处理器为核心,采用通用型USB摄像头进行采集图像、步进电机模块作为传动装置的系统软硬件方案及其实现步骤,并对如何在Linux平台下编写CMOS图像采集、图像清晰度评价函数等核心程序进行了讨论.     

机器视觉系统的自动对焦技术研究

为了解决在工业生产现场复杂环境下机器视觉系统中定焦相机的失焦问题,提出了一种机器视觉定焦相机的自动对焦技术,该技术通过上位机实时对相机采集到的图像进行感兴趣区域(Region of Interest,ROI)裁剪、离散傅里叶变换(Distributed Fourier Transformation,DFT)滤波等预处理过程,再由改进的图像清晰度评价函数对图像清晰度进行评价,最后由运动机构带动相机自动搜寻焦点位置并完成对焦功能。实验结果表明,经过傅里叶变换滤波后,提升了评价函数的灵敏度。通过与几种典型的评价函数对比,提出的方案能有效地排除环境干扰,自动对焦的结果与标准样张最为接近,且在不同物距情况下仍能够高效运行。     

自动对焦显微镜系统设计及仿真

设计了一种基于条纹投影的自动对焦显微镜系统。通过红外光源将光栅掩膜板投射到被测物表面,用于对焦判断。通过白光光源进行系统照明。使用带通滤光片分离出由红外光源投射的光栅像,并由线阵CCD采集,用于离焦量和离焦方向的判断。由白光光源照射得到被测物的像,并由面阵CCD接受用于直接观测。使用Tracepro对设计的系统进行仿真,分析得到适用于线阵CCD采集的光栅图的一维清晰度评价函数,并使用系统对不同被测物进行仿真对焦实验与误差分析。仿真结果表明,本系统可对不同被测物进行自动对焦。     

高精度分划板自动对焦评价函数研究

提出一种基于离散余弦变换系数的自动对焦评价方法,用来准确、快速地反映分划板对焦过程.该方法对分化板图像进行离散余弦变换,通过组合有效的离散余弦变换系数来提供对焦评价值.进行了十字刻线和十字瞄准线两种不同分化板的对焦实验,结果表明,当对焦目标为分划板图像时,本文方法提供的对焦评价值,具有更好的单峰性、更高的灵敏度和更快的运算速度,拥有比空域评价法更优异的性能.     

基于DSP的自动对焦系统

介绍了一种基于DSP芯片TMS320F206进行数值计算和实施控制的自动对焦系统。给出了系统的硬件构成和软件设计。该系统不仅充分发挥了DSP芯片的数值计算优势,而且拓展了其在人机对话和电机控制等输入输出方面的应用。     

基于离焦量差异定性分析的自动对焦方法

为了改善在某些场景中由于聚焦评价函数非单峰性而造成爬山搜索方法正确率降低、误差增大的问题,设计了一种基于离焦量定性差异度量的自动对焦方法。首先,利用基于空间域的卷积/去卷积变换计算对焦过程中两个不同调焦位置的两幅图像中对应点的离焦量差异值;接着,采用投票策略得出这两幅图像的离焦量差异定性度量;然后,根据离焦量差异定性度量确定对焦搜索方向;最后,按照变步长策略逐渐缩小搜索范围和搜索步长,直至在步长为1时找到合焦位置。在由18倍光学变焦的监控摄像机上采集的3个图像序列上展示了该方法与其他两种典型的基于聚焦评价函数的爬山自动对焦方法的对比,实验结果表明:所提方法在保持爬山搜索法快速、行程比较少等优点的同时,明显提高了在聚焦评价函数单峰性不良的场景中的正确率,降低了误差量,很好地解决了局部极值对于爬山搜索法的影响。     

超大视场自适应快速对焦算法

为满足超大视场机器视觉自动对焦系统快速检测的要求,研究了一种基于对焦深度的自适应快速对焦算法。该算法采用粗对焦与精确对焦相结合的二级对焦策略,在不同的检测区域实现自适应选择最佳评价函数,实现自适应快速对焦。实验结果表明该算法在保持调焦精度的前提下,能够在大视场内快速聚焦,最终实现平均对焦时间小于0.5 s,一次性对焦成功率高达95%,满足自动对焦系统对高速、高精度自动对焦的要求。     

数字自动对焦中的搜索算法研究

设计了综合的对焦搜索算法。利用对焦范围上下限、预判定搜索方向、评价函数值连续下降两次才认为越过对焦曲线峰值与设定下降阈值,改进了爬山搜索法。在对焦镜偏离光学对焦范围情况下,利用对焦范围上下限与预判定搜索方向,改进了穷举搜索法;对完焦后再校验场景是否正确,光照低于设定阈值时则关闭搜索,可提高抗干扰能力;利用成像曲线,变倍镜移动时能快速地对焦。实验表明:采用综合搜索算法能够实现准确、快速的对焦,避免搜索陷入局部峰值,具有良好的抗干扰与稳定性。     

高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究

为提高光学自动检测设备中自动对焦的准确性、快速性和稳定性,提出一种新型的高精度快速自动对焦技术方案.该系统利用光学三角法测距原理将汇聚到工作台上的激光光斑成像在CCD上,再利用光斑灰阶的变化实现精密对焦.实验结果表明:显微镜重复对焦精度可以达到0.1 μm,对焦时间小于200 ms,满足工业光学检测系统中实际应用的需要...     

测量用视觉传感器的自动聚焦

研究了一种新型测量用视觉传感器自动聚焦的实现,采用灰度变化率之和清晰度评价函数对被测物体进行大范围的粗聚焦,利用Roberts梯度函数实现在峰值附近的精确聚焦,并由计算机串口发控制命令驱动电机转动镜头至对焦清楚的位置。该系统具有简单实用、可靠等优点。仿真实验结果表明:自动聚焦的效果具有很好的准确度,能够满足系统的要求。     

大射电望远镜馈源轨迹跟踪自适应控制

针对大射电望远镜悬索馈源为一非线性慢时变多变量耦合的系统特点, 提出用多变量极点配置自校正预测控制器 (MPSTPC)来实现馈源轨迹的跟踪控制. 建立了悬索 馈源系统的数学模型, 在有随机风扰动和无随机风扰动的情况下, 进行了数字仿真. 结果表明, 该控制算法可以很好地满足馈源系统轨迹跟踪高精度要求.     

射电望远镜PID控制系统仿真

射电望远镜控制系统是射电望远镜设计中的重点,控制系统的控制精度直接影响到射电望远镜的测量精度和灵敏度.通过对射电望远镜系统建模分析,发现传统的PID算法存在积分饱和缺陷问题,会造成系统超调,调节时间延长等不利结果.将积分分离PID控制算法引入到射电望远镜控制器设计中,利用LabVIEW实时仿真模块的功能,搭建了半实物仿真模型,分别采用传统PID和积分分离PID控制,对系统进行半实物仿真实验,提高控制器的控制性能,实验结果表明,积分分离PID控制效果良好.     

模糊控制对大型望远镜低速跟踪性能的改善

为解决大型望远镜在深空探测过程中存在的低速爬行问题,提出采用模糊控制算法来代替传统的PID控制器.分别介绍了模糊控制的特性及其基本原理,并具体阐述了模糊控制在大型望远镜中的仿真研究和算法实现;同时分析了一些影响精度的因素.仿真与试验结果对比分析表明,模糊控制算法具有较好的速度稳定性和较高的控制精度.     

传感器在大型天文望远镜中应用

简述大型天文望远镜对传感器的需求，重点介绍了ＣＣＤ传感器、波面传感器和光栅传感器等在大型天文望远镜中应用。     

数字图像清晰度评价函数的通用评价能力研究

图像质量客观评价是计算机视觉领域长期以来研究的难点和热点问题。如何能让计算机像人的视觉系统一样具有评价图像质量的能力,至今仍是尚未完全解决的难题。图像清晰度评价函数是图像质量客观评价标准中的重要组成部分。现有的图像清晰度评价函数主要基于图像边缘细节或者整体信息熵的统计,给出对图像相对清晰度的估计。主要考察了五种具有代表性的清晰度评价函数,着重分析了它们对不同模糊程度下不同内容图像的清晰度评价能力,进而说明现有的清晰度客观评价方法与人主观感受的差距。     

运动目标图像识别与跟踪系统的研究

研究了在简单背景下实现对运动目标的识别与跟踪,给出了目标跟踪的原理图和结构框图。整个系统主要由图像采集模块、图像信号处理单元、监视器和伺服机构组成,重点论述了图像信号处理单元的实现过程和算法分析,包括图像预处理,图像分割,特征提取,目标识别与跟踪算法,充分考虑系统的实时性,稳定性。实验结果表明,该系统能在简单场景下对运动目标进行实时跟踪,达到预想效果。     

一种基于灰度分割的自动调焦算法

针对红外图像的自动调焦问题,提出了基于灰度分割的图像清晰度评价函数,对比传统的图像清晰度评价算法,新算法满足无偏性和单峰性,并且具有更高的灵敏度和较快的计算速度。     

Development of a Mirror System with Controlled Wave Characteristics for an Adaptive Telescope

The problem of creation of high-accuracy anti-interference devices for astronomical observations is considered. The principle of construction of the mirror system of an adaptive telescope capable of correcting phase distortions of waves perceived by its mirror owing to the use of active reflecting coatings is developed. The processes in a parametrically activated nonlinear medium are mathematically modeled and the possibility of operation in a mode close to the total reflection is shown.     

大型球面射电望远镜控制系统研究

针对大射电望远镜机电光一体化设计新方案(大跨度悬索结构)的特点,提出了将连 续的高次曲线跟踪问题转化为对一组离散点跟踪问题的控制策略与方法.考虑到轨迹跟踪重 复性的特点,将具有学习功能的自校正控制方法应用之.数值结果说明了方法的有效性.