红外系统中自动调焦爬山搜索算法的优化设计

图像调焦越准确,高频分量的能量越多,系统的调焦评价函数反映了图像高频分量的能量,自动调焦的过程就是运用爬山搜索算法求取调焦评价函数最大值的过程.普通的爬山搜索算法会受到调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确调焦,优化的调焦评价函数能有效地排除这种干扰,使系统可靠地调焦.本文详细介绍了在红外系统中优化的爬山搜索算法的原理和实现方法.     

航空红外相机自动调焦设计

为克服恶劣复杂的航空环境给系统带来的失焦现象,系统中引入自动调焦模块。通过采集、分析不同程度失焦的中波红外图像序列,对空域内几种调焦评价函数的灵敏度、无偏性、稳定性、计算速度等指标进行测试和验证,最终得到适合于红外成像自动调焦系统的调焦评价函数。为了提高该调焦评价函数的信噪比,提出了一种基于图像预处理的信噪比改善算法,保证函数在正焦面两侧呈单调性。最终制定出粗细结合的快速爬山搜索策略,先以大步距进行粗略调焦缩短时间,再用低于半倍焦深的小歩距精细调焦保证精度。基于640×512中波制冷探测器,搭建了一个焦距为300 mm、F/2的卡塞格伦折反式红外光学系统。试验结果表明该自动调焦模块可以保证实时性和准确性,满足具有较大噪声的红外成像系统的需要。     

红外系统自动调焦技术的研究与工程实现

研究并实现了一种适用于红外热像仪实际工程应用的自动调焦技术。该技术采用轴向移动变焦方式,选取拉普拉斯(Laplacian)算子作为评价函数模板,以优化的爬山搜索法进行峰值判断,同时结合PID的控制方法驱动调焦电机,最终实现了稳定、快速、精确的自动对焦,并充分考虑了对实际应用中场景目标的适用性。本技术以FPGA为核心处理器,采用SoPC(system on programmable chip,可编程片上系统)的处理架构实现算法,成功应用于工程项目中。     

基于DSP的自动调焦系统

由于数字图像处理理论的逐渐成熟和完善,现今的自动调焦系统已由原基于光学系统的自动调焦转换为基于各种数字图像处理方法的自动调焦.由此介绍一种基于DSP芯片TMS320C6416为核心处理器进行图像采集、预处理和实施控制的自动调焦系统.TMS320C6416芯片的总体性能可比C62xx提高一个数量级.重点说明了该实时数字图像处理系统的硬件组成、工作原理和软件算法.结果表明该系统具有高度的实时性和稳定性,能够快速准确的完成自动调焦.     

显微视觉系统中自动调焦评价函数的选取

综述了显微视觉系统中常用的自动调焦算法,并分别在不同的照明方式和不同的图像内容条件下对其调焦函数特性进行测试,得到了调焦评价函数优劣的客观评价。实验结果表明：梯度平方函数、Tenegrad函数、Laplacian函数灵敏度高,稳定性好,适于小范围精细调焦;Variance函数、熵函数灵敏度低,但调焦范围大,适用于粗调焦;透射照明通常比反射照明有更好的调焦曲线;高频信息丰富的图像宜采用梯度平方函数或Tenegrad函数调焦,高频信息不是很丰富的图像宜采用Laplacian函数调焦。     

一种梯度阈值自动调焦算法

传统的梯度自动调焦算法计算量大,抗噪声能力弱,影响调焦的实时性及调焦曲线的单峰性和灵敏度,因此提出一种梯度阈值自动调焦算法,提高调焦性能,满足光电跟踪系统能实时、准确地进行自动调焦的要求。该算法先以图像的局部方差作为局部阈值区分边缘像素与非边缘像素,再计算整幅图像的一种新的标准差作为全局阈值来削弱噪声和背景的影响,最后对阈值预处理后的图像采用梯度调焦算法计算其调焦值,进行清晰度评价。大量实验结果表明,该算法具有实时性好,单峰性强,灵敏度高的特点和良好的抗噪性能。该算法用于光电跟踪系统的自动调焦中时,依然保持上述良好的性能,明显优于传统梯度自动调焦算法。     

基于区域离散性的自动调焦算法

对焦准确在视觉测量中是很重要的因素.为了实现快速而准确的自动调焦,在进行了大量实验的基础上,考虑实际应用中调焦情况的复杂性,例如表面出现缺陷或者不稳定特征,提出了一种较好的调焦评价算法:分区域的分布加权算法.利用图像中各个子图调焦函数的离散性,评价其在整体中的权重因子,进而进行联合评价,获得了整幅图像的最佳焦平面,并且...     

基于图像处理的自动调焦系统设计

介绍了基于图像处理的自动调焦的工作原理、系统设计、评价函数及实验研究,运用调焦区域选择、变步距控制及改进算法来实现在半导体封装设备中的自动调焦,提高了调焦的速度及稳定性。     

红外成像系统中自动对焦功能优化方法研究

为了在红外成像系统中实现高效的自动对焦功能,深入分析和讨论了红外成像系统中自动对焦功能的优化方法及特点.结合具体的工程化应用,提出了一种对图像清晰度评价函数局部随机起伏噪声的估计方法,该方法可以提高自动对焦功能的可靠性,通过将图像清晰度评价函数的灵敏度作为反馈量引入爬坡过程,优化了爬坡算法的收敛速度.其优化方法在工程应用中的实施效果,验证了设计的正确性,优化方法的有效性.     

一种灰度梯度暗通道图像自动调焦方法

针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题,提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性,然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价,最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中,使用单核DSP处理速度为9Hz,基本满足实时性;受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰;在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区,仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明,本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性,可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。     

环境温度对齿轮传动机构空程误差的影响

从理论上推导出环境温度对传动精度造成的误差,并给出实际测量结果,为有关的工程设计提供理论依据。     

电压对含有齿隙伺服系统的影响

为了研究电机输入电压和传动问隙对伺服系统带宽的影响,建立了含有齿隙伺服系统的模型,得出了伺服系统反谐振频率和谐振频率的计算公式。通过对不同电压和齿侧间隙下伺服系统的仿真,定量地给出了齿侧间隙大小和电压与该机构响应频率的对应关系。对于一个带有减速器的伺服系统,这样就能够确定满足带宽下的最大输入电压和最大传动间隙。     

大范围自动调焦快速搜索算法

针对过去爬山法（MCS）调焦效率低的问题,提出了一种新的大范围自动调焦快速搜索算法。它利用对Variance函数的线性插值实现大范围的粗调焦;利用梯度平方函数高斯插值实现在峰值附近的精确调焦。实验结果表明,该算法在保持调焦精度的前提下,能够在大范围内快速调焦,且对不同内容的图像有相似的结果,满足显微视觉系统对高速、高精度和通用性强等自动调焦要求,该算法已在微电子产品视觉检测中成功应用。     

数码显微镜自动对焦算法

目前数码显微镜中常用的自动对焦方法分为主动式自动对焦和被动式自动对焦。主动式自动对焦依赖特定的传感器或者测距设备,通过主动发出光波并且接收反射回来的光波判断物体与对焦装置的距离,从而达到对焦目的;被动式自动对焦通过分析每个位置图像信息来判断对焦方向以及对焦位置,以达到对焦目的。被动式自动对焦由于其对结构的要求简单、成本较低,是数码显微镜最常用的自动对焦方法。主要介绍了应用于数码显微镜的自动对焦算法,简述了主动式与被动式自动对焦的原理以及发展方向,重点介绍了被动式自动对焦方法中的对焦深度法,分析了对焦深度法的两大关键技术,即清晰度评价函数及其对焦搜索算法。     

基于DSP的红外成像系统与盲元处理算法设计

研制了一种基于TMS320DM6437与FPGA的红外热成像系统.在介绍系统总体结构的基础上,详细介绍了FPGA时序设计以及DM6437视频处理子系统(VPSS)的控制时序.系统多次测试结果表明,基于DM6437与FPGA的红外热成像系统具有较高的实时性、稳定性,实时帧频达到50 Hz.最后在本系统平台上运用实时盲元处...     

自动指纹识别系统算法的优化改良

在对自动指纹识别系统研究的基础上，从提高指纹图像评估质量的角度出发，提出了在对指纹图像的预处理过程中，提高分割提取算法效率的想法，并提出了相应的算法改进方案。在对自动指纹识别系统算法进行优化改进后，通过对优化前后的指纹图像进行对比，可确定优化后的算法能达到提高指纹识别系统快速性、可靠性、稳定性和准确性的目的。     

基于遗传算法的多峰函数优化

目前,对于整体优化问题已经进行了大量理论研究,并提出了许多基于导数的解析方法和其他非解析的数值优化技术。但是,在实际领域中存在着各种高度复杂的优化问题,其目标函数可能表现为非连续或非处处可微、非凸、多峰和带噪声等各种形式,这类复杂优化问题不适合于采用解析方法,同时用传统上的搜索技术求解也会遇到许多困难。针对上述问题,提出利用遗传算法求解多峰函数的优化方法,新方法利用遗传算法的鲁棒性,对多峰函数进行优化,并用Matlab进行仿真,实验结果表明,遗传算法可以快速稳定地搜索到多峰函数的最优解。