自動調(diào)焦技術(shù)在光學(xué)成像系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,調(diào)焦系統(tǒng)的性能決定著成像系統(tǒng)能否獲取清晰的圖像。對于空間相機而言,傳統(tǒng)的調(diào)焦方法具有各種局限性,而基于圖像處理的自動調(diào)焦技術(shù)由于原理簡單,調(diào)焦速度快,調(diào)焦準(zhǔn)確性高,適用范圍廣,集成效率高的特點正在受到廣泛關(guān)注和研究。通過分析空間相機對運動目標(biāo)成像的特點可以發(fā)現(xiàn),不同于普通數(shù)碼相機,其觀測目標(biāo)距離較遠(yuǎn),成像目標(biāo)在視場中較小,離焦圖像模糊量較大,并且由于觀測目標(biāo)和觀測平臺之間存在相對運動,目標(biāo)像點存在像移。因此本文為了解決這些問題對自動調(diào)焦系統(tǒng)的影響,對以下內(nèi)容進行了研究。（1）分析了空間相機的成像特點,空間相機在成像過程中具有以下問題:觀測距離遠(yuǎn),有效像素少,光照反差會導(dǎo)致陰陽面產(chǎn)生,低照度情況下會引入各種噪聲,并且運動目標(biāo)會產(chǎn)生運動模糊。因此需要對圖像進行適當(dāng)預(yù)處理,并分析運動像移對調(diào)焦的影響。（2）研究了圖像清晰度評價算法。調(diào)焦評價函數(shù)選取是自動調(diào)焦技術(shù)的關(guān)鍵,其目的是區(qū)分離焦圖像和聚焦圖像,判別圖像的離焦與否,進而找到圖像清晰度最大的圖像所在的位置,完成自動調(diào)焦操作。本文提出了一種覆蓋范圍可變化的改進的Brenner函數(shù)。該函數(shù)采用簡單的... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所)陜西省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

理想透鏡成像模型

基于圖像處理的空間相機自動調(diào)焦算法研究8圖2.2成像系統(tǒng)的焦深與景深示意圖Figure2.2Schematicdiagramofdepthoffocusanddepthoffieldoftheimagingsystem通過前面分析可以發(fā)現(xiàn)，對于固定的成像系統(tǒng)而言，當(dāng)目標(biāo)物上的點產(chǎn)生的彌散斑直徑小于探測器的像元尺寸時，即像面移動距離在準(zhǔn)焦面的焦深范圍內(nèi)時，均能獲取清晰的圖像。因此，這對調(diào)焦搜索的步長提供了理論基矗在工程應(yīng)用中，通過計算光學(xué)系統(tǒng)的焦深和景深可以確定調(diào)焦搜索步長，具體的步長大小根據(jù)實際情況而定。2.2自動調(diào)焦方法分類所謂的自動調(diào)焦，就是利用某種技術(shù)手段，使得光學(xué)系統(tǒng)成像時，可以自動的獲取清晰的圖像。根據(jù)工作原理的不同，可以將調(diào)焦的方法分為不同的類別，現(xiàn)階段的自動調(diào)焦技術(shù)主要包含傳統(tǒng)的自動調(diào)焦方法和基于圖像處理的自動調(diào)焦技術(shù)。2.2.1傳統(tǒng)的自動調(diào)焦方法自動調(diào)焦方法按照有無發(fā)射平臺可以可分為主動式自動調(diào)焦法和被動式自動調(diào)焦法兩類[40]。第一種方法是在探測器上安裝信號發(fā)射裝置，在進行調(diào)焦操作時，先主動向目標(biāo)物發(fā)射光線或超聲波，然后由信號接收裝置接收來自目標(biāo)物的反射信息。通過時間差，計算探測器與觀測目標(biāo)之間的距離，然后根據(jù)成像系統(tǒng)的參數(shù)和成像原理計算物體對應(yīng)的成像面所在的準(zhǔn)焦位置。再由執(zhí)行機構(gòu)移動圖像接收器獲得清晰的圖像，從而完成自動調(diào)焦[41]。這種方法不受光照強度的限制，但是當(dāng)物距過大時，系統(tǒng)無法獲取真實物距，當(dāng)反射光受到干擾沒有返回時，該方法失效。并且，主動式自動調(diào)焦法需要額外的測距設(shè)備，使得調(diào)焦系統(tǒng)過于復(fù)雜。

第2章自動調(diào)焦的基本原理11圖2.3聚焦深度法調(diào)焦流程圖Figure2.3Focusingdepthmethodfocusingflowchart2.3本章小結(jié)本章主要對自動調(diào)焦技術(shù)進行了探討。首先介紹了光學(xué)調(diào)焦的成像原理，包括光學(xué)成像模型，點擴散函數(shù)，光學(xué)傳遞函數(shù)以及焦深、景深。并基于此，對現(xiàn)有的自動調(diào)焦的方法進行了討論，介紹了各種調(diào)焦方法的原理，包括傳統(tǒng)的自動調(diào)焦方法和基于圖像處理的自動調(diào)焦方法。通過分析比較，傳統(tǒng)的調(diào)焦方法在硬件集成、調(diào)焦速度與對焦精度上具有明顯的缺點，而基于圖像處理的自動調(diào)焦方法可以很好的克服這些缺點，滿足空間相機的調(diào)焦需求。最后，簡要介紹了基于聚焦深度法的自動調(diào)焦方法的三大技術(shù)問題。因此，本文將對基于圖像處理的自動調(diào)焦技術(shù)進行深入研究。

【參考文獻】：
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本文編號：3525088