免散瞳眼底照相机自动对焦算法设计

眼底图像的自动对焦是眼底照相机的重要组成部分。在分析各种应用于眼底图像自动对焦算法的基础上,针对免散瞳眼底照相机及眼底图像对比度特点,在现有低对比度图像自动对焦算法的基础上,提出了基于区域分块的自动对焦改进算法。算法结合无重叠型的采样方式与梯度向量平方函数,在保证对焦灵敏度的基础上,提升了自动对焦的运算速度。仿真实验证明,该算法与原算法及常用自动对焦算法相比具有较好的灵敏度及运算速度,能够应用于实际的眼底图像自动对焦中。     

基于小波的自动对焦算法研究

图像清晰度评价在自动对焦中具有重要的意义。提出了几种基于小波变换的不同的评价标准,研究发现,同一个小波变换,不同的评价标准其评价效果也有所不同,根据需要的不同,可以采取各种不同的评价函数。同时,对焦区域的合理选择可以有效地减小计算量,保证自动对焦的实时性要求。试验证明,这几种评价标准具有更好的调焦性能、抗干扰能力和实时性,在自动对焦方面有着广泛的意义。     

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.     

基于图像处理的自动调焦技术研究

随着自动调焦技术的快速发展,在成像系统中得到了广泛的应用。基于图像处理的自动调焦能够进一步满足各种成像设备的智能化自动调焦需求。基于图像处理的自动调焦的关键在于图像的清晰度评价函数,本文在对评价函数进行分析的基础上提出了梯度阈值评价函数,实现了调焦的实时性、抗噪性方面的提升。     

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。     

白光扫描干涉过程的自动对焦方法研究

针对白光扫描干涉系统由于物镜景深小、干涉区间短而导致的调焦不准确、查找条纹困难、耗时长等问题,提出一种适用于白光干涉仪的自动对焦方法,该方法包括一种结合穷举法与爬山法的复合式对焦搜索算法,以及一种基于四叉树分解的粗精分步对焦评价函数。所提的搜索算法不需预先设定搜索范围,步长迭代可变,在能够快速搜索的同时具有较高的搜索精度和稳定性。所提的评价函数灵敏度较高,单峰性较好。实验结果表明,所提的自动对焦方法具有较高的对焦精度和速度,且能够在快速准确找到干涉条纹位置的同时,有效地避免由条纹以及环境噪声引起的对焦曲线多峰值问题。     

热成像系统自适应自动对焦算法

为了实现不同环境下热成像系统的准确对焦,本文针对现有自动对焦算法存在的问题开展研究,提出了一种热成像系统自适应自动对焦算法。通过对比实验系统采集图像的梯度算子评价函数曲线,确定最优最大梯度和清晰度评价函数,并以某一复杂场景为例,说明了最佳对焦位置搜索、对焦窗口选择和图像清晰度评价的具体实现方案。对多个复杂场景的自动对焦实验表明,本文提出的热成像系统自适应自动对焦算法能够有效解决复杂场景目标的准确对焦问题。     

采用光流估计的数字相机自动对焦算法

自动对焦技术对于数字相机至关重要，它是获取清晰图像的重要手段。针对复杂环境下多目标场景图像，提出了一种基于光流场估计的自动对焦算法。通过计算输入图像序列的光流场，对场景中的运动目标进行检测，根据目标运动属性准确判断出感兴趣目标。改进了Brenner清晰度评价方法，利用目标的二维边缘梯度信息建立评价函数，并且通过非线性增益提高评价函数的灵敏度，减小了噪声对评价值的影响。实验证明，该算法能够在主辅目标景深比达50倍的情况下分辨出感兴趣主目标，并在方差为0.02的随机噪声干扰下能有效地评价图像的清晰度；此算法将Brenner等评价函数的峰值稳定余量提高了1至4倍，对于不同图像具有良好的鲁棒性，易于硬件实现。     

基于Hadamard变换的数码显微成像自动对焦新方法

提出了一种基于Hadamard变换的自动对焦评价函数,利用数字图像Hadamard频谱的高频分量分析对焦的精确程度.实验结果表明,相对于传统的自动对焦方法,新方法不仅可实现精确对焦,而且抗噪能力强;由于Hadamard变换本身计算量很低,因此新方法还具备算法简单、运算速度快和易于硬件实现等特点.     

Survey: interpolation methods in medical image processing

Image interpolation techniques often are required in medical imaging for image generation (e.g., discrete back projection for inverse Radon transform) and processing such as compression or resampling. Since the ideal interpolation function spatially is unlimited, several interpolation kernels of finite size have been introduced. This paper compares 1) truncated and windowed sinc; 2) nearest neighbor; 3) linear; 4) quadratic; 5) cubic B-spline; 6) cubic; g) Lagrange; and 7) Gaussian interpolation and approximation techniques with kernel sizes from 1 x 1 up to 8 x 8. The comparison is done by: 1) spatial and Fourier analyses; 2) computational complexity as well as runtime evaluations; and 3) qualitative and quantitative interpolation error determinations for particular interpolation tasks which were taken from common situations in medical image processing. For local and Fourier analyses, a standardized notation is introduced and fundamental properties of interpolators are derived. Successful methods should be direct current (DC)-constant and interpolators rather than DC-inconstant or approximators. Each method's parameters are tuned with respect to those properties. This results in three novel kernels, which are introduced in this paper and proven to be within the best choices for medical image interpolation: the 6 x 6 Blackman-Harris windowed sinc interpolator, and the C2-continuous cubic kernels with N = 6 and N = 8 supporting points. For quantitative error evaluations, a set of 50 direct digital X rays was used. They have been selected arbitrarily from clinical routine. In general, large kernel sizes were found to be superior to small interpolation masks. Except for truncated sinc interpolators, all kernels with N = 6 or larger sizes perform significantly better than N = 2 or N = 3 point methods (p < 0.005). However, the differences within the group of large-sized kernels were not significant. Summarizing the results, the cubic 6 x 6 interpolator with continuous second derivatives, as defined in (24), can be recommended for most common interpolation tasks. It appears to be the fastest six-point kernel to implement computationally. It provides eminent local and Fourier properties, is easy to implement, and has only small errors. The same characteristics apply to B-spline interpolation, but the 6 x 6 cubic avoids the intrinsic border effects produced by the B-spline technique. However, the goal of this study was not to determine an overall best method, but to present a comprehensive catalogue of methods in a uniform terminology, to define general properties and requirements of local techniques, and to enable the reader to select that method which is optimal for his specific application in medical imaging.     

单幅图像估计离焦量的航空摄像机自动调焦系统

为了改进航空相机自动调焦的方法,解决传统对焦深度法自身不可避免的多峰值问题和实时性问题。本文提出一种新型自动调焦方法,建立了调焦模型,并通过实验装置验证了该方法,调焦时间相比传统方法短,实现了一次定位的调焦方法。首先,通过采集大量不同离焦程度的自然图像作为分析样本的总体,对总体中分类采样出小块样本进行运算分析,经过迭代运算获得所需模板;然后,在凸轮机构完成粗调焦以后采集当前图像,通过对当前图像采样,把采集的样本小块放入建立好的模板中计算,得到当前镜头的离焦量。最后,根据离焦量的结果,换算为调焦执行机构的位移量,驱动调焦电机移动相应位移完成调焦。实验结果表明:在目前实验条件下离焦量计算时间为0.4 s,较传统方法的4~8 s调焦时间有了大幅度提高。在保证调焦精度的前提下,实现了一种具有实时性的自动调焦方法。     

图像平滑处理方法的比较研究

图像平滑处理在数字图像处理中有着重要的作用。系统分析目前具有代表性的图像平滑处理方法,并用MATLAB7．0软件实现了各种算法。实验结果表明,各种方法均有各自的优缺点和适用条件,在做图像平滑处理之前,应对图像进行分析,针对图像的特点和应用需求选用合适的方法。     

A robust auto-focus measure based on inner energy

This paper proposes a robust auto-focus (AF) measure based on inner energy. In general, the inner energy of noise pixels is close to zero because the magnitude of gradient and the direction of the noise pixels are random. Therefore, the inner energy can effectively eliminate the influence of noise on image quality assessment. But the gradients of near edge points are consistent with those of edge points, so the inner energy of edge pixels is relatively large, and the detail information of the image can be highlighted. Experimental results indicate that compared with traditional methods, the proposed method has higher accuracy, fewer local peaks, stronger robustness and better practicability. In particular, the evaluation results are close to the subjective evaluation of the human eyes. These results illustrate that the proposed method can be applied in automatic focusing. This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos.U1509207 and 61325019). E-mail:weihuang@tjut.edu.cn      

A survey of perceptual image processing methods

Perceptual approaches have been widely used in many areas of visual information processing. This paper presents an overview of perceptual based approaches for image enhancement, segmentation and coding. The paper also provides a brief review of image quality assessment (IQA) methods, which are used to evaluate the performance of visual information processing techniques. The intent of this paper is not to review all the relevant works that have appeared in the literature, but rather to focus on few topics that have been extensively researched and developed over the past few decades. The goal is to present a perspective as broad as possible on this actively evolving domain due to relevant advances in vision research and signal processing. Therefore, for each topic, we identify the main contributions of perceptual approaches and their limitations, and outline how perceptual vision has influenced current state-of-the-art techniques in image enhancement, segmentation, coding and visual information quality assessment.     

基于Internet的远程数字图像处理

为了实现远程图像处理可利用Internet建立网络平台,用户通过客户端提交待识别的图像,由服务器端调用图像处理程序进行图像处理后并返回结果给用户。这样可以大大减少人力、物力资源的消耗。网络平台开发可采用Apache+PHP+MySQL的组合,图像处理部分可采用VC++或Matlab完成。关键在于需正确地在PHP页面中调用图像处理程序,最终实现远距离图像处理。对网络平台的结构、设计、图像处理的步骤及如何正确在PHP页面中调用图像处理程序进行了说明,并阐述了开发此类系统的可行性、必要性。     

基于图像处理的水位自动读取

利用图像处理技术进行了水位试验台铟钢尺水位的自动读取研究,给出了处理的步骤和方法,包括图像分割,水位线定位,刻度线检测和水位计算。采用边缘检测、数学形态学处理和加权的图像投影方法对刻度线进行检测。同时用图像处理和激光水位计测量相结合实现水位计算。实验结果证实了所采用的方法确实可行,处理结果精度可达到0.5 mm。     

基于图像处理的螺丝钉计数方法研究

针对传统仓库管理系统中螺丝钉统计计数难题,将数字图像处理引入到螺丝钉检测计数中。提出了一种基于图像处理的螺丝钉自动计数方法。首先对未放置螺丝钉的货架进行处理,检测并记录放置螺丝钉的位置等信息,建立模板。在建立模板的过程中,采用人机交互的方式进行校正,能够有效地解决光照、噪声等带来的影响,从而建立准确的模板。然后将未放置螺丝钉的图像（模板图）与待检测图像相减,突出放置螺丝钉后的位置的特征。最后采用模板匹配法,检测对应位置是否存在螺丝钉。实验表明：该方法能够有效地解决货架受损、螺丝钉氧化和噪声干扰等情况带来的影响,并且实现简单。计数准确率高达98%以上,平均检测时间为3.67 ms,很大程度地提升了仓库管理性能。     

基于FPGA的航拍图像实时增强

为了更好地增强图像的细节信息、提高图像的对比度,提出了基于子层分割对比度拉伸算法。根据直方图特征将其平均分为4个子层区域,在每个子层中根据其灰度值概率密度之和的大小对灰度区域进行拓展或压缩。为了防止灰度区域被过分压缩或拉伸,引入了约束因子α。以现场可编程门阵列为中央处理器,采用组合逻辑对本文算法进行建模。在得到直方图统计结果的基础上,算法可在一个时钟周期完成,相比于流水线操作时间减少了5×103 ns,可满足50frame/s的实时图像处理要求。该系统具有集成度高、图像处理速度快和实时性强等特点。     

基于图像增强和复原的图像去雾方法研究

雾霭等天气下获得的图像存在对比度低、颜色退化、景物模糊等一系列图像退化的问题,直接影响了对图像信息的有效利用。因此,对雾天图像进行有效的去雾处理,有效改善降质图像的质量,具有一定的实际意义。分析讨论基于图像增强的多尺度Retinex算法和利用图像复原原理的基于暗原色先验理论的去雾算法,并对具有不同特点的单幅有雾图像进行去雾仿真。实验结果表明,不同理论基础的两种去雾算法各有特点,基于暗原色理论处理得到的图像去雾效果更显著,算法运行速度更快。