准线性区光盘聚焦自动预搜索机制的研究

线性区自动预搜索是各类光盘系统中聚焦伺服系统需要完成的重要功能。在分析了现有的线性区自动预搜索方法的基础上，提出并具体阐述了准线性区光盘聚焦自动预搜索机制，充分利用了光盘聚焦误差信号曲线的正负反馈特性，得到一种简单实用而又稳定可靠的自动预搜索方法。     

一种新型的智能云台控制系统

本文针对目前监控系统的智能化程度低的缺陷，提出了一套智能云台控制的方案，实现了对目标的自动跟踪、自动聚焦和自动光圈调整，并对自动跟踪和自动聚焦算法作了一些改进，缩短了跟踪和聚焦的时间。     

微操作中批量目标的自动视野转换

近年来,随着微操作研究的不断发展和深入,批量目标微操作成为当前的研究热点之一.由于显微镜视野范围狭小,微操作过程中需要不断进行物镜转换和调焦工作.本文研制的全自动微操作平台将调焦和物镜转换改造为电动方式,实现了自动调焦和物镜自动转换功能.针对细胞图像的特点,本文提出了基于扫描线的归一化方差聚焦测度方法,并在此基础上,设计了相应的聚焦平面搜索策略.针对显微镜物镜转化器的特点,本文设计了自动物镜转换结构和控制方法,实现不同放大倍数物镜的转换.最后本文在细胞图像处理的实验中,构建了具有分层递阶结构的全局视野,验证了自动调焦和物镜自动转换的准确控制,为批量目标操作的自动化奠定了基础.     

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.     

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。     

基于熵函数的快速自动聚焦方法

自动聚焦是图像自动录入系统的核心技术之一 ,长期以来一直受到国内外广泛的关注。本文介绍了针对弹头发射痕迹计算机图像比对系统的需要而研制的一种基于熵函数的快速聚焦算法 ,应用结果表明 ,该方法较好地解决了传统的基于熵函数的自动聚焦方法存在的问题 ,实现了快速、准确的聚焦要求 ,而且具有较好的鲁棒性。     

基于灰度差分法的自动调焦技术

如何快速有效地实现调焦一直是图像测量中的焦点;基于光学镜头和CCD图像采集技术提出了一种图像式自动调焦系统,并给出了以图像的灰度差分绝对值之和作为图像是否聚焦的判据函数,以及给出了逐步逼近的登山式自动调焦的原理,对该系统进行了实验研究,系统重复精度为8000nm。     

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。     

倾斜镜面成像的自动调焦方法

倾斜镜面成像系统的像面与光轴倾斜,仅利用轴向自动调焦无法实现像面整体清晰。为此提出一种基于图像清晰度判断的自动调焦方法。该方法将轴向调焦与角度调焦相结合,通过步进方式平移和旋转像接收面,利用离焦函数判断聚焦情况,采用数据拟合回归的方法实现了像面整体清晰。该方法在椭偏成像系统的应用结果验证了其有效性,调焦精度达到微米量级。     

同轴数字全息中粒子轴向的精确定位

为了减小由于同轴数字全息系统的较大焦深而导致粒子的轴向深度定位具有的不确定性,本文提出了一种用于粒子轴向精确定位的基于最大梯度的自动聚焦算法.自动聚焦算法对包含粒子的对焦窗口中求出任意可能方向的梯度,比较后得到最大的梯度,利用最大的梯度作为最后的结果,其它的则丢弃.同时,考虑到自动聚焦算法的精确度和算法的稳定性,再引入阈值参数,利用这个阈值可以很好地滤除粒子再现像中的背号信息和噪声带来的干扰.经实验表明,该算法具有较好的单峰性和稳定性.     

同轴数字全息视频动态跟踪处理实验

用数字全息进行动态观测时,由于不同物体记录距离不同,且不断地变化,再现像不能始终处于清晰状态。本文提出了利用同轴数字全息视频技术实现在三维空间内对运动物体进行连续动态观测的方法,研究了其中的动态跟踪聚焦算法和视频处理算法。利用上一帧再现像中观测物体的中心位置作为下一帧全息再现中聚焦窗口的中心位置,使聚焦窗口始终跟随观测目标移动,从而保证处理全息视频时每一帧再现像都能准确自动聚焦,使再现视频中要观测的目标始终处于清晰状态。采用上一帧的聚焦距离为下一帧再现距离的搜索中心、避免处理不同全息图时的重复运算等方式来提高数字全息视频的处理速度。实验结果表明,本文提出的数字全息视频成像技术能实现在三维空间内对某一特定运动物体进行连续动态观测。     

基于MTF的十字线目标自动调焦算法

十字线目标作为调焦系统中的常见目标,其调焦精度是影响调焦系统测量结果的关键因素。传统的调焦函数在灵敏度和实时性方面不能完全满足自动调焦要求。基于调制传递函数(modulation transfer function,MTF)的自动调焦算法通过连续测量多幅图像在固定频率下的MTF值绘制调焦曲线,得到调焦曲线的唯一极值点即正焦位置;在Matlab运行环境下,与现有算法进行比较,结果表明,基于数字图像MTF的调焦函数可实现单张图片的清晰度值计算仅用0.01s,该算法实时性更好、灵敏度更高,具有应用价值。     

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。     

煤场监控自动聚焦系统研究

为了对煤场进行集中监测与管理,本文对煤场监控系统进行了研究,重点研究了监控系统中自动聚焦功能．良好的自动聚焦功能对后续监控处理奠定良好的基础。经实验验证,本系统运行可靠、实时性好,用于煤场的管理与操作,具有明显的经济效益和社会效益。     

工业型扫描探针显微系统样品快速定位方法

针对工业型扫描探针显微镜(SPM)在大尺寸晶圆样品检测中对扫描区域进行粗定位的需要,提出了一种基于数字图像处理的快速定位方法.该方法首先实现对样品表面的快速自动聚焦,之后利用图像匹配技术寻找样品表面的定位标记,最后通过坐标变换得到各待测区域在系统坐标系下的位置.根据晶圆样品表面的特征,在自动聚焦过程中选取Robert算子作为聚焦评价函数,并以变步长的爬坡策略搜索焦平面;在图像匹配过程中采用SURF算法提取图像上的标记特征,并利用双向匹配方式提高匹配准确性.实验表明,采用该方法实现粗定位耗时小于30s,定位误差小于5μm.     

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。     

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.     

基于多分辨率分析的数字图像自动聚焦算法研究

本文提出一种基于小波变换的多分辨率分析方法来实现数字图像自动聚焦的新算法。本算法通过对小波变换后清晰图像和模糊图像的高频系数的能量值进行计算比较，从而可以判断图像是否聚焦。计算机仿真也证实了该算法的正确性和有效性。     

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.     

自动聚焦在激光诱导击穿光谱检测中的应用

本文将自动聚焦方法应用于激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术中,利用自动聚焦方法控制激光在样品表面的聚焦位置和焦斑大小,以克服激光诱导击穿光谱系统检测样品时光谱强度的起伏变化较大的缺点,提高LIBS系统重复测量的精密度。并采用灰度差分法评价函数和改进后的爬山法成功实现了激光诱导击穿光谱技术检测中焦点位置的自动搜寻和调节,为LIBS检测仪开发了一套自动聚焦系统和相应的软硬件,较好地减小了LIBS光谱强度多次重复测量的相对标准偏差。