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高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的自動聚焦技術(shù)研究

發(fā)布時間:2020-10-31 03:31
   近年來,隨著數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的迅速發(fā)展,以及人們的安全防范意識的大幅度提升,安防領(lǐng)域的發(fā)展取得了重大突破。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(HD IP camera)具有較以前的模擬像機更高的清晰度、更好的交互性、更強的智能性等優(yōu)點,加之其逐漸降低的價位,已經(jīng)使其成為安防領(lǐng)域新興的一匹黑馬,它的應(yīng)用正在迅速地普及。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機在高端場合的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了主要地位,包括:高速公路、銀行、遠程醫(yī)療、安檢關(guān)口等領(lǐng)域,從而引起了各大安防廠家與用戶的青睞和關(guān)注。在很短的時間內(nèi),高清網(wǎng)絡(luò)攝像機已經(jīng)成為安防領(lǐng)域的領(lǐng)軍力量之一。 自動聚焦是HD IP camera中智能化應(yīng)用的一項極其重要的技術(shù)。自動聚焦技術(shù)的好壞直接影響著所獲得的圖像質(zhì)量的清晰度。正因如此,自動聚焦成為很早就開始研究的一項核心技術(shù)。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展與成熟,成像設(shè)備分辨率的提高與智能化應(yīng)用的普及,各項最新技術(shù)也逐漸應(yīng)用至高清網(wǎng)絡(luò)攝像機中。這些先進的技術(shù)迫切地需要自動聚焦技術(shù)的支撐,也促進了自動聚焦聚焦技術(shù)的快速發(fā)展。它的應(yīng)用已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的數(shù)碼相機、元器件檢驗、醫(yī)學成像、空間探測、顯微成像,而且延伸到了安全防衛(wèi)、遠程醫(yī)療、機器視覺等領(lǐng)域。 對于自動聚焦而言,其中包含兩項最主要的技術(shù):一個是聚焦評價函數(shù)的選取,另一個是峰值搜索算法的實現(xiàn)。 本文研究的聚焦評價函數(shù)包括:灰度方差函數(shù)、梯度函數(shù)、頻域類函數(shù)、熵函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)以及本文采用的TI公司DM368處理器自帶的硬件實現(xiàn)的AF引擎。針對傳統(tǒng)的聚焦評價函數(shù)運算量大的缺點,選擇TI公司DM368處理器自帶的硬件實現(xiàn)的IIR濾波器作為聚焦評價函數(shù)。經(jīng)過各類聚焦評價函數(shù)的對比分析,通過層次分析法表明,采用AF引擎作為聚焦評價函數(shù)能夠更好地滿足高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的應(yīng)用。此外,AF引擎的分區(qū)域可控制加權(quán)和可配置的特點,有效地解決了聚焦智能化的問題,使自動聚焦算法與場景識別、人臉檢測等智能化算法更容易地結(jié)合,滿足HD IP camera的應(yīng)用,也符合設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢。 峰值搜索算法的改進是在分析傳統(tǒng)峰值搜索算法和聚焦曲線特點的基礎(chǔ)上進行的。將聚焦曲線上最佳成像平面附近的區(qū)域取名為聚焦區(qū),將遠離最佳成像平面的區(qū)域取名為散焦區(qū)。通過分析得知,聚焦曲線在散焦區(qū)和聚焦區(qū)分別呈現(xiàn)出各自的特點。在聚焦區(qū)選擇傳統(tǒng)的盲人爬山法,在散焦區(qū)選擇基于GM(1,1)預測模型的峰值搜索算法。本文提出的算法,有效地解決了視頻質(zhì)量反復變化、峰值搜索時間長和散焦區(qū)局部極值干擾的問題。 此外,本文也介紹了與AF相關(guān)的其他技術(shù),包括退回檢查最大值法、變步長搜索策略以及場景變化分析等。 退回檢查最大值的方法有效地解決了聚焦區(qū)聚焦過程中,場景發(fā)生變化引起的誤聚焦的問題。變步長搜索策略采用實時改變步長的策略,提高了峰值搜索過程中的平均速度,保證了AF的實時性。場景變化分析有效地觸發(fā)重新聚焦。 本文選擇TI公司的TMS320DM368處理器為核心的實驗板,使用其自帶的硬件實現(xiàn)的雙路IIR濾波器作為聚焦評價函數(shù)。峰值搜索算法的實現(xiàn)選擇在PC端運行,通過串行接口發(fā)送聚焦命令,最終完成自動聚焦。 通過實驗表明,采用AF引擎和盲人爬山法與GM(1,1)預測模型相結(jié)合的峰值搜索算法較傳統(tǒng)聚焦評價函數(shù)與搜索算法相結(jié)合的聚焦算法擁有更好的實時性與準確性,適用于HD IP camera的自動聚焦。
【學位單位】:鄭州大學
【學位級別】:碩士
【學位年份】:2014
【中圖分類】:TN948.41;N941.5
【部分圖文】:

濾波器圖,濾波器,加權(quán)法,場景


圖 2-2 IIR 濾波器本實驗設(shè)置的兩個IIR 濾波器的系數(shù)分別是[22]:{8,-95,-49,38,7,1,-54,17,-34} 、{11,-72,-50,26,51,26,-92,-53,19,-38,閾值分別是 1000 和 500。.4 聚焦加權(quán)矩陣應(yīng)用在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機應(yīng)用中,針對不同的場景,可以選擇不同的 PAX 加來保證不同場景的聚焦更加準確和智能化,舉例如下。(1)中心加權(quán)法將一幀圖像劃分為m n個PAX,則對于第i行和第j列的PAX,其權(quán)值為加權(quán)法的中心位置對應(yīng)的權(quán)值較大,越靠近邊緣,其加權(quán)值越小,適用場景的加權(quán)。(2)平均加權(quán)法對于一幀圖像,其所有的 PAX 的加權(quán)值都為相同的一個常數(shù),此種方

擬合曲線,爬山算法,盲人


那契搜索算法在實際的應(yīng)用中并不是最好的選擇。擬合算法聚焦曲線具有近似單峰性和近似對稱性的特點,設(shè)在聚焦區(qū)個以上的聚焦值0 1, , ,nx x x ,其對應(yīng)的聚焦位置為0 1, , ,na a a 。聚焦值的對應(yīng)關(guān)系,可以擬合出聚焦曲線,進而快速地找到其干擾能力較強。,對于現(xiàn)實的應(yīng)用存在很多難題。如果在采集過程中使用小的數(shù)據(jù),擬合曲線將花費大量的計算時間,不利于保證聚焦步長,在散焦區(qū)采集到的聚焦值將增多,不利于準確的擬合出爬山算法爬山算法是對單調(diào)性算法的優(yōu)化,盲人爬山算法根據(jù)采集到上坡還是下坡[28]。如圖 3-1 所示。

框圖,模型原理,框圖,復雜系統(tǒng)


一種將復雜系統(tǒng)的發(fā)展狀況數(shù)學化,然法。一種預測包含多種影響因素的復雜系統(tǒng)系統(tǒng)的當前發(fā)展狀況的數(shù)據(jù)進行分析,規(guī)律性更強的生成序列,繼而進行模型1,32,33]。用相等時間間隔獲取的數(shù)據(jù)組成原始數(shù),建立預測模型,預測若干個時間間隔后展狀況所需要的時間。的建立圖,如圖 4-2 所示。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號:2863390

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