对数功率谱离焦深度法在多光谱成像仪的应用

结合多光谱成像仪的成像特点,提出了一种基于对数功率谱的离焦深度自动对焦方法.以CCD相机为图像传感器,通过主控计算机进行调焦控制与图像处理来实现多光谱成像仪的快速自动对焦.首先,将相机探测器依次处于3个等距位置各采集一幅图像,结合三点判位法判断第二幅图片与准确对焦位置的位置关系.然后,以第二幅图片为参考图片,通过对其对数功率谱的相关计算得到准确的对焦位置.最后,将探测器移动到该计算位置,完成自动对焦过程.实验结果表明,系统对焦位置标准差为±0.159 9 mm,最大偏差值控制在0.4 mm以内,能够较好地满足系统的实时自动对焦要求.该调焦算法只需3幅图片即可完成自动对焦过程,具有调焦迅速,准确度高等特点.     

图像调焦过程的清晰度评价函数研究

自动调焦是一类建立在搜索算法上的调焦方法,它通过计算机编程对不同对焦位置所成像的清晰度进行评价,利用正确对焦时图像最清晰这个特征找到正确的对焦位置。判断图像对焦与否是通过图像清晰度对焦评价函数/调焦状态评价函数(调焦判定函数)来衡量的。利用每一个调焦判定函数对包含了一组模糊和清晰图像的序列图像进行处理,可以得到对应于相应判定函数的调焦曲线,利用曲线可以非常直观地分析判定函数的性能。结果表明,灰度梯度函数具有比较稳定的调焦特性。     

结合跟星系统成像特征的自动调焦系统设计

对于恒星光斑成像，传统的梯度评价算法在重度离焦情况下梯度细节薄弱，难以识别正确的调焦方向。为了实现跟星系统对恒星的快速成像和可靠跟踪，建立了针对恒星成像特征进行评价的自动调焦系统，对系统的聚焦评价算法、自动调焦结构以及自动控制系统进行研究。通过跟星系统成像的灰度分布情况分析光斑图像梯度特征在正焦和离焦时的区别。根据恒星光斑成像灰度级差异变化的特点，将背景值纳入评价贡献，在传统的梯度评价函数中加入光斑信号灰度差异贡献。设计适用改进算法的调焦硬件结构和系统结构，利用步进电机和调焦底座组成调焦组件，通过计算控制单元驱动调焦组件实现自动调焦系统。利用搭载调焦系统的跟星装置进行实验和分析。实验结果表明：自动调焦装置能够在跟星系统中稳定地进行调焦工作，且改进算法相对于传统梯度算法有着更好的调焦方向性，在保持传统梯度算法67%灵敏度的同时，将局部极值点减小为0。改进算法不受梯度细节薄弱影响，能够在不同离焦程度下保持较好的调焦方向性和正焦灵敏性，跟星系统在搭载自动调焦装置后能够快速搜索合适焦距并进行大气光学特性测量。     

基于改进爬上算法的数字显微镜自动对焦方法

自动对焦技术是计算机视觉、成像系统和各种精密仪器应用中的关键技术之一。随着科学技术的飞速发展,越来越多的人更加关心如何实现数字显微镜快速而精确的自动对焦问题。近年来人们对自动对焦技术的研究也多集中在数字图像处理的方法上。但是,在一般情况下,成像目标具有复杂性与不确定性的特点,因此,在数字成像系统中,现有的自动对焦技术仍然存在诸多不足,比如,对焦评价函数以及对焦的实时性与精确性等方面。通过对实验数据的分析,提出了一种改进的爬山算法通过在特定阶段采用特定对焦评价函数的方法,最终实现了自动对焦的目的,在保证调焦精度的情况下有效提高了自动对焦的速度。     

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。     

采用最大灰度梯度法实现经纬仪自动调焦控制

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调整相机镜头的位置来实现自动调焦.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处理图像的时间,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,求出边缘上任意可能梯度方向的梯度,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.实验结果表明,系统的调焦分辨率为0.01～0.02 mm,能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求.该调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好以及可实时性操作等特点.     

基于动态因子自适应搜索算法的自动调焦研究

为提高自动调焦的性能,采取动态因子自适应搜索算法。首先,建立分辨率逐步递减的调焦窗口,以减少非聚焦区域对调焦评价函数计算的影响;其次,通过动态调焦因子方法修正目标变化对清晰度评价函数的影响;最后,通过适应变步长爬山算法结合清晰度评价函数搜索聚焦点,提高搜索速度和调焦精度。试验仿真显示,本文提出的算法获得的图像清晰,其性能受噪声影响小,可满足自动调焦中对稳定性、实时性和清晰度的要求。     

投影微分法实现多光谱成像仪的自动对焦控制

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法,该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦.首先,根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取,或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择;然后,将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影,对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根,并将其作为该帧图像的清晰度评价值;最后,结合经典的爬山搜索算法,完成系统的自动对焦过程.实验结果显示,同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果,能够准确地实现系统的自动对焦,而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍.这些结果表明,投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性,能够满足系统的高精度自动对焦要求.     

数字查片仪的调焦原理及实现方法

在全自动查片仪系统中,调焦系统是其重要组成部分,在对眼镜片参数的测量中能实现自动对焦.文中介绍了全自动数字查片仪的自动调焦原理,并对其实现方法进行了设计,实现了查片仪的自动调焦和眼镜片各项参数的测量.     

变焦跟踪曲线在对焦中的应用

在变焦成像系统中,及时准确地获取跟踪曲线是变焦跟踪的关键,因此,本文提出了一种计算变焦跟踪曲线的策略。首先,采用基于RAW格式图像的梯度算子计算实时图像清晰度;然后,拟合记录的变焦电机和对焦电机的位置关系,得到远物距端和近物距端的两条跟踪曲线,构成变焦跟踪曲线的上下边界;最后,结合几何法和自适应法,应用获取的变焦跟踪曲线上下边界,计算得到系统所处物距下的跟踪曲线。在自主开发的变焦成像系统中采用梯度算子获取了变焦曲线的上下边界,并通过上述策略实现了变焦跟踪,得到了变焦过程中的图像。实验结果表明,使用所述算法的变焦成像系统其图像清晰度比只用自动对焦算法提高了30%以上;将变焦跟踪曲线应用在对焦中,能够提高变焦过程的图像对焦质量。     

基于OMAP的数字调焦控制系统的实现

在基于图像的自动调焦技术中，图像清晰度评价函数起着关键的作用，它不仅决定了整个系统最终完成自动调焦的有效性，而且它的算法决定了硬件系统的实时性。整个系统利用能量梯度函数对数字图像进行实时的处理，根据计算的结果找出最清晰的图像，并在开放式多媒体应用平台上实现。     

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。     

基于距离平方模板的快速质心搜索算法

智能识别领域,严格要求系统能快速准确地搜索跟踪目标质心,一个基于欧式模板的快速质心搜索算法得到了广泛应用。但该方法仅能求得近似解,难以求取目标质心的精确坐标。提出一种基于距离平方模板的快速质心搜索算法,并将该算法从二值图像推广到灰度图像的质心搜索。两种算法对同一图像质心搜索结果进行对比,欧式模板算法误差在2%～6%范围内,而距离平方模板算法精度为100%。结果表明:在精确度要求较高的场合,特别是小目标追踪识别时,必须使用距离平方模板进行目标质心的计算。     

基于数学形态学的气泡水平尺自动检测系统研究

针对气泡水平尺的自动检测问题,对机器视觉领域的边缘提取、轮廓跟踪等算法进行了研究,提出了一种基于数学形态学与轮廓跟踪的气泡水平尺自动检测方法。引入了快速中值滤波算法和多线程工具对工业相机拍摄的水平尺气泡图像进行了滤波处理,以提高中值滤波算法的运算效率,使用了模糊最小化形态学梯度对气泡图像进行处理,以得到气泡的边缘信息。同时针对该应用场合,分析了气泡边缘图像的灰度剖面特性得到左、右平行参考线的位置,结合目标邻域点法搜索气泡端点来对气泡位置进行了搜索,得到了气泡偏移距离,从而实现了高效率高准确度的气泡水平尺偏移实时检测。研究结果表明,该方法在保证结果准确的同时,能够极大提高计算速度,并且计算结果能极好地适应光照变化。     

基于粒子滤波的彩色图像跟踪

视频跟踪中的目标检测和目标跟踪通常不能通过一个算法同时完成,而是需要两个计算法则,过程复杂,耗时较多.为了实现序列彩色图像的实时检测与跟踪,本文提出了一种基于粒子滤波的实时目标跟踪算法.以目标有无信息和目标位置信息为变量建立了联合状态向量,利用粒子滤波方法实现目标检测及跟踪.为了减少计算量,在充分考虑跟踪区域各像素权重的条件下,建立基于颜色信息的特征直方图作为观测向量,并用于后验估计.实验表明,本文提出的方法在选择150个粒子的情况下,对于768 pixel×576 pixel大小的彩色图像,能够在14.37 ms内检测并跟踪目标,而且能在目标发生旋转变化和尺度变化时,保持稳定跟踪,证明了该方法具有一定的鲁棒性.     

基于粒子滤波的彩色图像跟踪算法的研究

摘 要;在以往的视频跟踪中,目标检测和跟踪常常需要两个计算法则,过程比较复杂,实现耗时较多。为了实现序列彩色图像的实时检测与跟踪,本文以目标有无信息和目标位置信息为变量建立联合状态向量,利用粒子滤波方法实现目标检测及跟踪。此外为了减少计算量并且充分考虑到跟踪区域各像素的权重,建立基于颜色信息的特征直方图作为观测向量,用于后验估计。实验证明本文提出的方法能够在14.37ms内检测并跟踪目标,并且对目标的旋转变化和尺度变化具有一定的鲁棒性     

2 m级望远镜跟踪架控制系统动态性能分析

为了增强望远镜的抗风载扰动能力,提高望远镜跟踪架的跟踪精度,本文对2m望远镜跟踪架伺服控制系统的动态性能进行了测试和分析。首先,采用正弦扫描信号对望远镜跟踪架的结构和伺服系统进行了频率特性测试;其次,采用基于观测器/卡尔曼滤波器的辨识算法,对跟踪架控制系统的频率特性进行了模型辨识;最后,依据辨识获得的控制模型设计了位置和速度控制器,然后对2m望远镜跟踪架伺服控制系统进行了目标观测实验,实验结果表明:当跟踪最大速度为3.5(°)/s,最大加速度为1(°)/s~2的目标时,方位轴和俯仰轴的最大跟踪误差均小于4.5",跟踪误差的RMS值分别为0.378 6"和0.151 6",实验验证了跟踪架控制系统的良好性能。     

一种实时成像跟踪系统的研究

为了提高系统的实时性,提出了基于高速数字信号处理器TMS320VC5410DSP的图像识别跟踪系统,并给出了成像跟踪的原理图和结构框图,重点论述了波门电路的设计.整个系统由视频采集模块、图像处理模块、实时显示模块、伺服机构等模块组成.还对系统中图像预处理、图像分割、特征提取目标识别、目标跟踪等采用的算法进行了阐述,最后通过实验进行仿真并给出仿真结果图,实验结果与理论相符,表明本系统是可行和有效的.     

基于图像处理的爬壁机器人焊缝识别与跟踪

基于爬壁机器人移动平台和单目相机的图像采集系统,设计了一种焊后焊缝图像处理方法,将改进的自适应中值滤波算法与灰度形态学方法结合,实现从信噪比较高的图像中提取特征。采用基于边缘检测和Hough变换的焊缝位置提取算法,经测试识别准确率达70%,且单幅图像平均处理时间为200ms,能满足管道爬壁机器人行进过程中的实时焊缝跟踪,并提供了一种引导机器人沿焊缝前进的自主定向方案。     

基于全向视觉图像的快速定位方法

对图像的目标的搜索常采用的是区域生长算法或改进的变步长区域生长算法;区域生长算法算法简单,精度很高,但是对于较大图像,搜索速度较慢;改进的变步长区域生长算法在一定精度的范围内可提高搜索速度。文中采用动态窗格搜索算法,动态窗格搜索算法有效地利用了历史结果,提高了目标的搜索速度。