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。     

磨料微粉形状特征在线视觉检测技术研究

为获得清晰的流动微粉溶液图像,搭建了一个可以自动调焦的显微图像采集平台。该平台基于对焦深度法进行自动对焦,其清晰度评价函数采用改进的平方梯度法计算,搜索算法采用改进的爬山搜寻法实现,该方法速度快自动化程度高。获取图像后,采用灰度变换法增强了图像背景和前景的对比度,然后根据黏连颗粒区域的凸凹性,基于凸包分析进行了黏连颗粒剔除,保证了微粉颗粒形状尺寸特征计算的准确性;最后将研究的技术与用FUNIK激光粒度分析仪检测过的CBN-GM850微粉进行了实验验证和对比,结果表明,这里研究可以为微粉品级的有效确定提供依据。     

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。     

手机模组生产线被动自动对焦技术研究

自动对焦系统在手机中得到越来越广泛的应用。根据手机镜头焦距短,可调范围窄等特点,全面分析了噪声,视场,清晰度评价函数,窗口选取等各种因数的影响。构建了适于生产线检测的自动对焦系统,并成功地实现快速调焦。     

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...     

图像清晰度评价函数的研究

为了实现更为高效、准确的光纤端面自动对焦,对现有图像的清晰度评价函数进行了研究,并在此基础上,提出了一种新的计算简便、抗噪性好的清晰度评价函数。采用光纤几何参数测试仪获得光纤端面清晰成像面前后等间隔的24帧光纤端面图像,利用不同的图像清晰度评价函数对这24帧图像进行计算,得到相应的调焦曲线并分析其单峰性、单调性和抗噪性。结果显示,所提的新评价函数具有更好的表现,对自动对焦技术具有一定的参考价值。     

基于图像清晰度评价的跟踪望远镜自动调焦算法研究

为了减小跟踪望远镜调焦时间,分析了自动调焦的光学原理及数字图像处理相关技术,提出一种适合跟踪望远镜的实时自动调焦算法。该算法基于对图像清晰度的评价,通过步进电机驱动次镜移动来搜索最佳成像位置,并且综合了全局搜索法与传统爬山法的优点。在实验中,完成了对远处静态目标自动对焦,有效地避免了局部峰值导致的对焦失败,在保证系统调焦精度的前提下使对焦速度小于3s。     

一种近距离物体优先的对焦窗口选择策略

随着数码相机普遍进入千万级有效像素的行列,大多数相机都采用了多个对焦窗口的自动对焦技术。为实现对焦窗口的快速选择和自动对焦,文中采用统计分析的方法,研究了近距离物体优先的对焦窗口自动选择的可行性,就选择适宜的对焦评价函数提出建议;通过MatLab仿真实验给出了评价函数的大小阈值,提出了近距离物体优先的对焦窗口自动选择和自动对焦策略,给出了对焦搜索基本流程。这种对焦窗口选择,实时性好,适用性强,可作为数码相机的一种对焦窗口自动选择策略。     

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.     

离焦模糊图像清晰度评价函数的分析与改进

传统的基于梯度的图像清晰度评价函数(调焦函数)对噪声敏感,在实际应用中易引入过多的非边缘信息,影响系统的稳定性。本文基于光学成像系统离焦模型分析了系统离焦对图像清晰度的影响,并提出了一种改进的图像清晰度评价方法。该方法利用最大灰度差提取细节信息来评价图像清晰度;引入阈值区分边缘点和非边缘点来减小图像平坦区域对评价函数灵敏度的影响,同时有效抑制噪声的干扰。进行了仿真实验和实际测试并与传统的清晰度评价函数进行了比较。结果显示,提出的方法具有更好的灵敏度和抗噪性能,能够准确而稳定地评价离焦模糊图像的清晰度,可用于实际光学系统的自动调焦。     

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。     

自动调焦在单目测距方法中的研究

针对传统测距技术和自动调焦方法的局限性,从光学系统的成像理论出发,在图像处理的基础上,提出一种以变焦镜头为图像采集设备、基于物距与电机脉冲数定量关系的单目视觉测距新方法。该方法根据光学成像原理,计算不同物距下目标图像的清晰度值,根据改进的粗精变步长爬山搜索策略实现自动对焦,记录步进电机转向及脉冲个数,建立脉冲数与物距的定量关系,实现测距。以粮仓为例验证了该方法的可行性和有效性,且相对误差小于3%、方差小于0.702,满足精确度和稳定性要求,避免了复杂的摄像机标定,计算简单且易于实现。     

一种复合的自动对焦方法在影像测量仪中的应用

介绍了三种常用的自动对焦评价函数——方差评价函数、梯度评价函数、频谱评价函数,并对后两种评价函数进行了优化。对比分析了三种评价函数在评价的灵敏度、稳定性和计算速度上的优缺点,在此基础上提出了一种三阶段复合的自动对焦方法,该方法在影像测量仪上表现出良好的对焦特性,可以在保证对焦精度的同时实现快速对焦。     

基于数字图像处理的自控显微镜聚焦算法研究

自动聚焦的评价函数是基于数字图像处理的自动聚焦算法的关键问题.从空域和频域详细分析了离焦图像的成像原理,利用带步长的拉普{记斯算子比较了一系列模糊l冬I像的清晰度.改进的拉普拉斯算子结合爬山法能够实现自控显微镜的高效率精确聚焦,是一种简洁实用的聚焦策略.改进后的聚焦评价函数具有灵敏度高、单峰值、无偏离、计算量小和较高的信噪比等特点.实验表明,与传统的梯度算子聚焦算法相比较,改进的自动聚焦算法效率更高,聚焦位置更精确.     

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.     

基于Labview的图像采集与应变场测量系统开发研究

介绍基于Labview编写的上位机系统,其中包括自动对焦系统与全场位移检测系统基本原理,以及系统软件与硬件设备的主要结构与工作过程.在该软件系统中集成了实时位移场监测、应变场检测、数据记录、参数调节、对焦、截取ROI、相机位置控制等功能.控制系统中,以Labview编写的上位机作为主控,Arduino作为下位机,驱动步进电机带动三轴移动平台进行相机位置的控制.全场位移检测系统采用Labview的模板匹配函数获取位移场,并转换成应变场,同时记录数据进行分析.应用该系统进行隐裂牙的微小变形检测,以期检测出牙齿裂纹,并进行连续拍摄实验测试系统的稳定性.试验结果表明,系统具有方便控制以及高精度的特点,且工作时性能稳定可靠,值得在实际工程运用中进行推广.     

大尺寸油浸密封圈精密图像检测系统的研制

研制了一种犬尺寸油浸密封圈精密图像检测系统。为了采集到清晰的图像,专门设计了高均匀度的LED照明系统;为了减小图像失真,提高测量精度,选用了高分辨率的双侧远心镜头;提出了可实现图像坐标系与世界坐标系转换的精确标定方法和有效的图像测量算法。用该系统对标准环规和密封圈产品进行检测的结果表明,其测量精度和检测速度完全符合用户要求。     

基于曝光补偿的图像绝对中心矩改进算法

相机标定是影响视觉测量系统精度的重要环节。为实现对平面靶标成像清晰度合理、稳定的评价,避免CCD相机曝光参数不当造成特征点有效信息的丢失,提出了一种基于曝光补偿的图像绝对中心矩改进算法(ECACM),研究曝光对靶标图像清晰度评价指数的影响规律。实验结果表明,相比于图像绝对中心矩算法(ACM),在非过曝光的强度范围内,图像绝对中心矩改进算法给出的评价指数消除了曝光对评价指数的线性影响,对于相同对焦状态不同曝光下所成图像的清晰度可给出一致的评价指数;并且在过曝光的强度范围内,该算法给出的评价曲线下降更快,更明显地体现出图像有效信息的丢失程度。