作為智能交通系統的主要部分之一,交通攝像頭的自動調焦起到了重要作用。它能夠為交通監(jiān)控指揮中心,制定可靠、有效的科學預控方案提供依據。本文通過研究國內外自動調焦技術的發(fā)展歷程,分析出傳統的對焦方法往往存在著調焦精度不高以及清晰度差等問題。然而基于圖像處理的交通攝像頭自動調焦方法,則是直接根據采集的圖像分析出圖像的質量,從而判別出當前的成像狀態(tài),然后完成自動調焦操作。它不僅能夠達到很高的調焦精度,而且在靈敏度和清晰度上遠遠高于前者。因此,為了提高交通攝像頭自動調焦技術的智能化水平,本文對基于圖像處理的自動調焦方法進行了研究。為了降低噪聲和曝光強弱對交通攝像頭調焦的影響,本文研究了二維直方圖均衡化法來處理光線強弱的干擾,使曝光強弱的圖像得到有效的預處理。當受到噪聲大小的影響時,用中值濾波的方法,來有效地降低噪聲對自動調焦的影響。在改進調焦窗口的構建時,為了降低目標區(qū)域里的背景干擾,減少調焦的運算時間,本文研究了一種生物視覺感知模型的調焦窗口法,通過對圖像信息進行DOG濾波、DCT/PCT變換、特征圖歸一化、圖像二值化等處理環(huán)節(jié),完成對不同調焦狀態(tài)下調焦窗口的改進構建過程。由于調焦評價函數的選取直接影響到系統整個調焦的成敗,因此本文研究了一種優(yōu)化過的SML調焦評價函數與自適應閾值分割思想進行有效結合的策略,在原有的SML函數圖像邊緣信息的基礎上,考慮加入兩個對角方向上的梯度信息值,進而達到提高評價函數的清晰度值和穩(wěn)定性。對于調焦函數的算法搜索策略,本文則研究了一種優(yōu)化過的爬山搜索法(粗精相結合的方案),該搜索算法不僅能夠表現出較高的靈敏度以及良好的抗噪性能,而且還能夠做到對圖像的聚焦位置進行準確定位,因此調焦效果十分理想。最后,本文為了實現這種基于圖像處理的自動調焦方法,對該調焦系統的總體硬件結構以及軟件流程分別進行了設計,并用MATLAB仿真軟件進行了大量的理論實驗數據驗證。最終通過對比仿真實驗前后所得到的圖像效果,證實本方法切實可行,能夠達到實際應用要求。
【學位單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文選題的背景及意義
        1.1.1 論文選題的背景
        1.1.2 論文選題的意義
    1.2 國內外自動調焦技術發(fā)展趨勢
        1.2.1 國外研究發(fā)展趨勢
        1.2.2 國內研究發(fā)展趨勢
    1.3 研究的主要框架內容
2 基于圖像處理的自動調焦理論基礎與方法概述
    2.1 光學成像系統原理
        2.1.1 光學成像模型
        2.1.2 點擴散函數與光學傳遞函數
    2.2 自動調焦方法分類
        2.2.1 傳統自動調焦方法的局限性
    2.3 基于圖像處理的自動調焦方法
        2.3.1 離焦深度法
        2.3.2 對焦深度法
    2.4 本章小結
3 視頻圖像采集設備與圖像預處理
    3.1 視頻圖像采集設備
        3.1.1 CCD圖像傳感器的結構
        3.1.2 CMOS圖像傳感器的總體結構
        3.1.3 CMOS圖像傳感器的工作流程
        3.1.4 CCD圖像傳感器與CMOS的比較
    3.2 視頻圖像采集與處理結構設計
    3.3 圖像預處理
        3.3.1 對光線強弱影響的預處理方法
        3.3.2 對受噪聲干擾影響的預處理方法
    3.4 仿真結果驗證與分析
        3.4.1 對光線強弱影響的仿真與驗證
        3.4.2 對受噪聲干擾影響的仿真與驗證
    3.5 本章小結
4 自動調焦窗口的改進
    4.1 基于視覺感知模型的調焦窗口法
        4.1.1 生物視覺注意機制原理
        4.1.2 視覺感知模型的建立思想
        4.1.3 基于視覺感知模型的規(guī)則調焦窗口流程
    4.2 仿真結果驗證與分析
    4.3 本章小結
5 圖像清晰度評價函數的優(yōu)化
    5.1 評價算法選取標準
        5.1.1 陡峭區(qū)寬度
        5.1.2 清晰度比率
        5.1.3 陡峭度
        5.1.4 局部極值因子
        5.1.5 靈敏度
    5.2 優(yōu)化的SML清晰度評價函數
        5.2.1 評價算法的提出
        5.2.2 最大灰度梯度值計算
        5.2.3 自適應閾值分割的思想
        5.2.4 自適應閾值分割的步驟
        5.2.5 優(yōu)化的SML調焦評價函數
    5.3 仿真結果驗證與分析
    5.4 本章小結
6 自動調焦系統硬件平臺及軟件流程的設計
    6.1 自動調焦系統的硬件平臺設計
        6.1.1 TMS320C6678芯片結構參數簡介
        6.1.2 XC3S200AN-FT256芯片結構參數簡介
    6.2 調焦系統的硬件結構總體設計
        6.2.1 硬件卡板的功能模塊及結構布局
        6.2.2 硬件板卡的實物結構
    6.3 圖像調焦系統的主要硬件組成模塊
        6.3.1 圖像采集模塊
        6.3.2 圖像處理與控制模塊
        6.3.3 驅動模塊
    6.4 系統基本的硬件實現方案
    6.5 系統硬件結構分析
    6.6 自動調焦系統的軟件設計流程
    6.7 自動調焦搜索算法研究
        6.7.1 改進的爬山搜索法
    6.8 仿真程序編寫與驗證結果
        6.8.1 對受到光線強弱影響的圖像處理效果
        6.8.2 對受到噪聲干擾的圖像處理效果
        6.8.3 自動調焦窗口區(qū)域構建與輪廓特征提取效果
        6.8.4 圖像清晰度邊緣檢測及評價函數算法優(yōu)化效果
    6.9 本章小結
7 全文總結與下一步展望
    7.1 全文的工作總結
    7.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 本刊編輯部;帶照相機的太陽鏡[J];光學技術;1989年06期

2 ;國內外新產品[J];光學儀器;1989年06期

3 ;自動調焦[J];半導體設備;1977年02期

4 胡勇;安國;劉化龍;侯杰;張誠;;相機與攝像機的恩斷情仇[J];中國攝影;2010年12期

5 何禎鑫;劉春桐;趙曉楓;馬健;;基于距離函數的自動調焦方法研究[J];測繪科學;2011年05期

6 許盛,李見為;基于智能化自動調焦的高級顯微鏡系統[J];光電工程;2000年01期

7 趙為黨,沈亦兵,劉玉玲,侯西云,楊國光;準直小孔法自動調焦在激光直寫入系統中的應用[J];光子學報;1998年08期

8 李賀橋，張以謨，容常青，劉國林;圖像采集自動生物顯微鏡系統自動調焦的研究[J];光學學報;1995年08期

9 ;可拍照的太陽鏡[J];紅外技術;1990年06期

10 劉軍;馮艷君;劉偉軍;王天然;;基因芯片熒光靶點顯微成像自動調焦控制[J];儀表技術與傳感器;2011年05期

相關博士學位論文 前10條

1 胡濤;機器視覺中的自動調焦及形貌恢復技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

2 黃德天;基于圖像技術的自動調焦方法研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

3 王健;基于圖像處理的自動調焦技術研究[D];中國科學院研究生院（光電技術研究所）;2013年

4 徐新;數字圖像自動調焦技術及其在低光照環(huán)境下的應用研究[D];上海交通大學;2012年

5 路朋羅;基于圖像處理技術的自動調焦方法研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2016年

6 于秋水;基于圖像處理方法的光學瞄具自動調焦技術研究[D];長春理工大學;2011年

7 劉雪超;基于數字圖像處理的自動調焦技術研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2014年

8 王冠軍;基于圖像處理的光電測量設備自動調焦方法研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2016年

9 林兆華;基于圖像處理自動調焦技術在經緯儀中應用的研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2012年

10 盧振華;推掃式遙感相機基于圖像的實時自動調焦研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 張命令;基于圖像處理的交通攝像頭自動調焦方法研究[D];重慶理工大學;2018年

2 楊賢倫;基于圖像處理的自動調焦算法研究[D];安徽大學;2018年

3 張戈;基于自動調焦的智能化糧庫監(jiān)測裝置的研究[D];陜西科技大學;2017年

4 孔悅;車載視頻頭裝配自動調焦控制技術研究[D];長春理工大學;2014年

5 張晶;基于圖像處理的自動調焦技術[D];中國科學院研究生院(光電技術研究所);2016年

6 楊帆;光電跟蹤系統及其自動調焦技術的研究[D];山東科技大學;2017年

7 王勛;基于圖像處理的顯微視覺自動調焦方法的設計與實現[D];廣西師范大學;2016年

8 劉順;光譜全偏振成像系統中的關鍵控制技術研究[D];中北大學;2017年

9 徐洲;一種基于圖像處理的自動聚焦方法的研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2003年

10 史博;數字式視度視差技術研究[D];長春理工大學;2012年

本文編號：2872429