红外与激光工程
2023, 52(1): 20220342
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200326
浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
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。
成像系统 数码显微镜 自动对焦 对焦深度法 清晰度评价函数 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0400002
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。
自动对焦 红外成像 图像清晰度评价函数 爬坡算法 自动对焦窗口 auto-focusing, infrared imaging system, image shar
1 91245部队, 辽宁 葫芦岛 125001
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了有效避免自动调焦算法在验证评估过程中需要依赖于调焦硬件机构的问题, 研制了一套基于离焦图像模拟的自动调焦性能评估与仿真系统。该系统通过生成不同离焦状态下的图像, 实现如下两方面的功能: 一方面可以实现不同清晰度评价函数的性能评估; 另一方面还可以根据调焦系统的设定参数, 对调焦过程调整以及调焦窗口选取进行效果仿真和性能评估。实验结果表明, 该系统可以根据设定的光机参数, 对自动调焦过程中清晰度评价函数性能、调焦效果、搜索路径、调整耗时等性能进行初步仿真和评估。也可以为调焦系统的光学系统、机械结构以及电机驱动的设计提供一定的参考依据。
自动调焦 性能评估 性能仿真 清晰度评价函数 搜索策略 auto-focus performance evaluation performance simulation definition evaluation function searching strategy
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足无人机光电载荷的体积和重量要求, 并有效解决传统凸轮机构加工精度要求高、系统易产生机械振荡等问题, 提高系统的响应速度和变焦精度, 对基于步进电机驱动实现连续变焦的直线变倍成像系统进行研究。采用二相混合式步进电机驱动实现机械补偿式变焦系统的变焦聚焦功能。首先, 本文研究了基于步进电机的直线变倍成像系统的工作原理与构成, 完成硬件平台的搭建, 利用单片机控制实现步进电机的加减速过程。然后构造适合本系统的图像清晰度评价函数, 并采用扫描反馈搜索算法完成对镜头焦距值的标定, 将标定结果载入聚焦算法。最后, 完成系统的性能测试。测试结果显示, 采用速度控制模型后, 步进电机的定位误差显著降低, 范围在0010 mm以下, 整个系统的变焦精度远远小于1%, 而且光学性能和外场拍摄性能较好。该基于步进电机的直线变倍成像系统满足无人机光电载荷的适用性要求。
直线变倍镜头 步进电机 加速曲线 自动聚焦 图像清晰度评价函数 continuous zooming lens stepping motor acceleration curve auto focus image sharpness evaluation function
1 中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
将基于图像清晰度评价函数的自动聚焦算法应用于共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS),基于LabVIEW编写的控制软件对共线DP-LIBS实验系统与CCD相机、三维移动平台进行有效控制,将图像清晰度评价、自动聚焦算法和三维移动平台相结合,实现了样品的自动聚焦功能。实验结果表明:两激光脉冲间隔的最优位置为0.55 μs;原子谱线的稳定性高于离子谱线;采用自动聚焦系统后,光谱强度的相对标准偏差(RSD)从16.7%降低到6.7%,钢样中Cr元素和Mn元素定量分析的相关系数分别从0.851和0.639提高到0.947和0.923。自动聚焦系统能够提高信号的稳定性和测量精度。
光谱学 激光诱导击穿光谱 光谱信号稳定性 自动聚焦 清晰度评价函数
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
图像清晰度评价函数是评价各类成像系统成像质量的一个关键函数,为找到合适的图像清晰度评价算法,采用MATLAB软件对16种适用于光学显微成像系统的清晰度评价函数进行仿真,定量分析了不同算法的灵敏度、单峰性、无偏性以及运算速度。实验表明:Laplacian函数具有较高的单峰性、无偏性和灵敏度;存在高斯噪声时,Brenner函数、Tenengrad函数和基于Prewitt算子的函数以及中值滤波-离散余弦函数稳定性好;而存在椒盐噪声时,Roberts函数综合性能最优。
清晰度评价函数 高斯噪声 椒盐噪声 Laplacian函数 sharpness function Gaussian noise salt and pepper noise Laplacian function
1 中国民航大学 1. 航空地面特种设备科研基地
2 中国民航大学 2. 航空工程学院
3 中国民航大学 3. 电子信息与自动化学院, 天津 300300
针对影像测量领域中自动对焦方法存在的对焦准确性不高、对焦过程复杂等问题, 提出了一种采用加权最小二乘准则的自动对焦方法。首先, 根据不同种类图像清晰度评价函数的评价特性, 选定对焦过程中所用的图像清晰度评价函数。其次, 在图像清晰度评价函数的基础上进行两阶段对焦, 即粗对焦阶段与精对焦阶段。然后, 分析了加权最小二乘准则中加权系数的确定原则并给出了其具体确定方法。最后, 对精对焦阶段所得清晰度评价值进行归一化处理, 采用加权最小二乘准则进行高斯曲线拟合求取极值, 极值位置即最终正焦平面。实验结果表明: 在步距为0.1mm的条件下, 该方法与现有的洛伦兹(Lorent)、Gauss拟合方法相比, 对焦误差由0.05mm降低到0.02mm, 有效地提高了现有曲线拟合法的对焦准确性。
影像测量 自动对焦 图像清晰度评价函数 加权最小二乘准则 高斯曲线拟合 vision measuring auto-focusing image-clarity evaluation function weighted least squares criterion gauss curve fitting
1 昆明物理研究所,云南昆明 650223
2 微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065
3 陆军重庆军代局驻昆明地区军代室,云南昆明 650223
在基于图像处理的自动聚焦评价函数研究中发现,失效的评价函数曲线往往具有相似的形状,且与图像的均值曲线呈现相同的变化趋势。本文从评价函数数学原理角度分析了问题的原因,讨论了离焦模糊下图像能量波动对评价函数性能的影响及其处理方法。
自动聚焦 清晰度评价函数 背景干扰 auto focus sharpness evaluation function background influence
