一种全自动显微镜快速聚焦方法

自动聚焦技术是全自动控制显微镜系统的核心部分,主要解决的问题是如何提高聚焦的精度和速度,其中聚焦评价函数用来衡量图像是否聚焦。通过对几种聚焦评价函数的仿真实验对比分析,以及结合实际工程应用,提出一种直接截取图像的视频信号进行实时处理的聚焦方法,并对其中的关键技术分析、实验。实验表明:该方法提高了聚焦的精度和速度,并且它已成功应用于显微镜自动调焦系统中。     

基于ARM7处理器的快速聚焦方法

快速、准确地自动聚焦是获取高质量图像信息的前提。现对基于ARM7处理器和CCD图像传感器的自动聚焦系统进行研究,对模拟视频信号滤波提取高频分量作为判据的方法进行探讨,根据实际需要进行滤波选频和带宽选择,对系统实现中的关键技术进行了详尽的分析讨论。同时,针对系统在自动聚焦过程中实际出现的问题,对聚焦评价函数和搜索策略进行了优化,使系统的聚焦更加准确,并给出相应的实验结果。实验表明,该方法提高了聚焦的精度和速度,并且已成功应用于显微镜自动调焦系统中。     

结核杆菌涂片显微视觉检测系统的自动聚焦

结核杆菌医学涂片大多具有观察区内容稀疏不均匀、杂质较多的特点,使用自动显微镜检方法进行图像采集时,会出现清晰度区分困难、效率低下、甚至聚焦评价失效的问题,为提高自动镜检的效率和准确度,本文自主搭建了显微视觉计算机自动检测系统,对结核杆菌涂片的自动聚焦技术进行系统的研究。首先,对比研究11种常用聚焦函数对结核杆菌镜检玻片图像聚焦评价的优劣,并分析了聚焦成功和失效的原因。在综合分析各聚焦函数对结核杆菌涂片的聚焦效果基础上,提出了一种基于Tenengrad的改进型聚焦评价函数,通过改进内容像素的聚焦权重提高聚焦准确度,优化图像处理算法来提高图像采集效率。实验结果表明:改进型Tenengrad聚焦函数FTen-Q在结核杆菌涂片的各类视野图像评价方面具有高灵敏度和准确度,其聚焦成功率和运算效率分别提高了13.884%和17.616%,可以满足结核杆菌涂片类非均匀涂片的显微视觉自动检测应用要求。     

基于照度优化的自动聚焦技术研究

本文讨论了显微视觉研究中照明强度对自动聚焦的影响问题。开发了照明自动调控系统,为显微视觉照明问题的研究提供了物质前提。首先,利用快速傅立叶变换对离焦图像序列以及不同照明强度图像序列进行频谱分析,证明照明强度条件对图像高频能量影响显著;然后,提出了对图像特征高频能量有效度量的评价函数;最后通过自动聚焦实验,证明照明强度对于聚焦曲线的特性产生很大影响,同时,经照度优化后的自动聚焦具有更高的聚焦精度。     

嵌入式自动聚焦系统的设计

将数字图像作为处理对象的自动聚焦系统中,由于图像采样、量化及传输过程中各种干扰引起的图像噪音,导致评价函数曲线可能存在多个极值。目前光学自动聚焦系统普遍采用盲人爬山比较法,当评价函数曲线存在多个极值时,采用这种方法可能会将一非最大值的极值判定为聚焦点。针对这种虚假聚焦点的问题,本文提出了一种将每帧图像的聚焦函数值存于一表中,然后通过查表找出聚焦函数值的最大值的方法。在选取Tenengrad函数作为评价函数的基础上,采用查表法在ADSP-BF561开发平台下,建立基于数字图像处理程序控制的自动聚焦系统,经过大量的实验分析,证明这种方法能很好的解决盲人爬山比较法中存在的虚假聚焦点的问题且聚焦精度较高。     

基于VI的疲劳裂纹在线监测摄像头自动聚焦系统

为提高疲劳裂纹在线检测的效率和精度,提出了一种基于视觉识别(VI)的疲劳裂纹在线监测摄像头自动聚焦的方法。该系统主要包括CCD摄像机、镜头、摄像头云台、NI-PCI运动控制卡、光源照明系统、图像采集卡、计算机以及安装在计算机内的图像处理软件和上位机运动控制软件;利用虚拟仪器技术根据摄像头在图像采集过程中的动作要求,设计了一套运动控制方案,进行了基于LabVIEW图像处理自动聚焦技术的研究,并着重研究了清晰图评价函数的选择和寻优算法的设计;最后,对系统进行了软、硬件的调试。调试结果表明,该系统达到了预期的功能需求和精度要求。     

基于图像熵的自动聚焦函数研究

从图像中熵的定义出来,研究了图像熵在成像系统自动聚焦判决函数中的应用,研究发现:图像熵作为聚焦判决函数出现了两类不同的判决准则,一类是图像清晰熵小,另一类是图像清晰熵大.对不同类型测试图像的分析和计算,证实了这种非一致性的存在并分析了造成这种现象的可能原因,而且由于图像熵的峰值较小,数值仅在小数点后变化,不易找出全局最大值.在均方差判决函数的基础上,提出了条件加权均方的方法,得到了具有准则一致性的自动聚焦判别函数.实验证明:条件加权均方差判决函数在不增加运算量的前提下,可以加大函数的峰值,从而提高判决的准确性.实用中在测试条件变化不大的情况下,通过人机交互,可选用图像熵作为自动聚焦判决函数,否则优先考虑条件加权均方函数.     

基于PSD的显微镜硬件自动聚焦系统研究

针对快速、大批量自动图像采集的问题,对一种硬件聚焦方法进行了研究。结合光学原理,通过光电位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)进行了位置检测,将测量位置量转换为电量。对PSD的转换电路进行了设计,根据聚焦提出的精度,对所用电子元器件进行了选型,达到了控制要求。然后由MCU对实验数据进行了线性化处理,从而得到了位移变化量和PSD转换电路的输出数据之间较好的对应关系,最终获得了精准的焦点位置。研究结果表明,该硬件自动聚焦系统在聚焦精度和聚焦速度方面都有明显的优势。     

基于CPLD的高分辨力视频展台快速自动聚焦方法及实现

文中设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和专用视频处理芯片的高分辨力快速自动聚焦视频展台。把显微镜的快速自动聚焦算法应用在教学视频展台上,具有实现简单、精度高、聚焦快等特点,利用CPLD编程的灵活性的特点进行设计,加快了数据处理的速度,节约了硬件上的成本。实验表明,该系统聚焦速度快、精度高、图像效果较好。     

嵌入式自动聚焦摄像模组控制系统的设计

针对手机等移动终端设备中的摄像模组,提出了一种嵌入式自动聚焦控制系统。该系统以AD5820作为聚焦电机的驱动IC,以OV5642作为图像传感器,利用68013单片机进行数据处理并控制驱动IC调整镜头的位置,完成准确自动聚焦。系统通过控制音圈电机带动镜头行程变位,获取一系列图像;计算每幅图像清晰度评价值构成清晰度评价曲线;采用梯度函数作为图像清晰度评价标准;并用全程搜索的方式找到图像清晰度最大值时镜头的位置,从而达到聚焦的目的。实验验证显示,系统的聚焦分辨率能达到5～10μm,响应速度小于70ms。自动聚焦实物拍摄图像清晰,能够很好地满足摄像模组自动聚焦的需求。     

广角望远镜实时自动调焦的清晰度评价方法

SVOM天文卫星附属的地基广角相机阵(GWAC)含有36个广角望远镜,其短时标的高精度自动观测建立在实时自动调焦的基础上,本文将对广角望远镜实时自动调焦的图像清晰度评价方法进行研究和实现。文章首先比较研究了常用望远镜图像清晰度评价方法的原理及在GWAC系统上的适用性,得出基于星像能量集中度的两种方法:星像50%能量半径、PSF的FWHM值适用于GWAC系统。区别于常用天文软件包IRAF费时的算法,本文提出了基于点源强度分布进行PSF拟合计算FWHM的方法,并进一步探究了诸如拟合模型、选星标准、定心精度、拟合半径、插值方法、插值间隔、FWHM后处理等关键方法参数对FWHM计算精度与速度的影响。最终得到一套适用于GWAC实时自动调焦的清晰度评价方法,并用C++编程实现。本文中方法 FWHM计算误差为0.046pixel,精度与IRAF相当,计算焦点位置一致;单图(挑选后约300颗星)计算时间为0.67s,约为IRAF计算时间的1/20,满足GWAC系统自动调焦的精度与实时性需求。研究结果在GWAC系统中得到应用,并可为其他自动化望远镜观测系统提供参考。     

用于激光烧蚀加工深度测量的自聚焦传感器的设计

为提高激光烧蚀加工的尺寸精度，将自聚焦测量法应用于激光烧蚀加工的深度测量。研究了自聚焦传感器的测量原理并导出了被测物面深度与光电探测器成象之间的关系，据此分析了各参数对测量分辨率的影响。结论了这种传感器的设计具有重要指导意义。     

基于最大灰度梯度的经纬仪自动调焦技术

本文提出了一种基于最大灰度梯度的经纬仪自动对焦方法,以CMOS相机为图像传感器,用计算机进行数据处理并控制驱动电路来调整相机镜头的位置,从而达到自动调焦的目的。系统首先选择包含主体成像目标的最小区域作为对焦选择区域,不仅有效地节省了系统对图像的处理时间,而且极大地减小了复杂背景对精确调焦的干扰,提高了调焦准确率;其次对边缘上任意可能的梯度方向都求出它的梯度,比较后得到每个边缘点的最大梯度,最后采用最大灰度梯度作为系统的自动聚焦判距。试验结果表明：本文调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好等特点,系统的对焦分辨率在0.01－0.02 mm范围之内,完全能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求,并具有可实时性操作的优点,具有较好的应用前景及推广价值。     

图像矩心内插法在空间相机实时检焦中的应用

自动检调焦技术是保证空间相机拍摄出高质量图象的重要技术手段,本文提出了一种自准直法精密检焦系统,该方法利用五棱镜代替大平面反射镜,用CCD作为光电转换器件,用半导体激光器做光源,结构紧凑,稳定可靠.采用矩心法求取光斑在CCD上的移动量,从而计算出离焦量,在测量中通过合理选取阈值和数据平滑技术,提高了检测精度,实验结果表明该方法能够达5μm以内的检焦分辨率     

调焦系统中数字图像清晰度评价函数的研究

为了实现基于数字图像处理的自动调焦技术,采用准确有效的图像清晰度评价函数是其实现的关键.通过实验分析比较了梯度函数、频谱函数和熵甬数在自动对焦技术中的作用,并研究了各评价函数在实验平台下所表现出来的性能和特点.研究结果表明,Tenengrad函数、Brenner函数和平方梯度函数在焦平面附近具有变化趋势明显和灵敏度高的...     

工件特征点三维坐标视觉测量方法综述

针对工件上特征点的三维坐标视觉测量方法进行了综述,其中包括结构光方法、激光自动聚焦法、双目视觉方法、三目视觉方法、单目视觉方法等.对每种方法的特点及其测量精度进行了详细的分析,并介绍了目前的发展及应用现状.     

基因芯片荧光靶点显微成像自动调焦控制

在基因芯片荧光靶点阵列图像CCD扫描采集系统中,显微成像自动调焦控制是进行芯片杂交信号荧光靶点图像采集的先决条件.在定义图像清晰度评价函数的基础上,通过对实时采集的显微图像进行清晰度评价函数计算,采用基于粗精结合原则的自动调焦控制策略,实现了荧光靶点显微成像自动调焦控制.调焦控制实验表明,该方法显著提高了基因芯片荧光靶点图像聚焦和采集的效率.     

基于视觉传感的焊缝识别方法的研究

文中采用视觉传感的方法实现焊前焊缝中心和间隙的检测.设计了一种基于Roberts梯度和图像清晰度评价函数的自动调焦方法,此方法具有较高的灵敏度,且稳定性好,计算速度快;然后介绍了一种基于垂直测量方案的标定方法,简单实用,能够满足系统的精度要求;最后提出了焊缝图像的一系列处理步骤,包括中值滤波、OTSU法自适应二值化与基于8连通区域标记的孤点滤波算法.实验证明该检测系统能够满足实时性要求,而且有效地提取出焊缝中心位置和间隙大小.     

二维图像测量机系统的研究

本文在分析了传统二维坐标测量系统的优缺点的基础上,提出了一种新的基于CCD图像技术的二维坐标测量系统－二维图像测量机。该系统的读数部分、调焦与瞄准部分均采用CCD图像技术。文中给出了新系统的结构、原理、研究了系统实现的关键技术,并对新系统进行了实验研究与比对,最后,分析了系统的精度。     

基于图像处理的微装配自动调焦系统

介绍了一个基于图像处理的自动调焦系统,该系统由光学显微镜、CCD、力矩电机和齿轮传动机构等组成。调焦系统中采用粗/精结合的调焦方法,即首先采用基于Krisch边缘检测算子的清晰度评价函数对被测物体进行粗调焦,并在计算机上采集了包含目标的大致轮廓和边缘的显微图像;然后针对全景图像上的某个目标区域采用基于高频分量的清晰度评价函数进行精调焦,使得显微图像显示出更多的纹理细节。实验中清晰度评价函数算法均采用Windows下的Visual C++实现。实验结果表明,该自动调焦的系统精度可达±4.8 μm,基本上满足了微装配任务的调焦精度要求。