低信噪比環(huán)境下的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù).pdf

1、光電成像技術(shù)快速發(fā)展，如今已廣泛應(yīng)用在數(shù)碼照相、攝錄像、顯微成像、醫(yī)學(xué)成像、空間探測(cè)、器件檢測(cè)、視頻監(jiān)控、計(jì)算機(jī)視覺等各個(gè)領(lǐng)域。由于成像器材尺寸、分辨力等的限制，光電成像系統(tǒng)都有一定的景深和焦深，因此實(shí)際應(yīng)用中一般都需調(diào)焦以獲得清晰圖像。為滿足自動(dòng)化應(yīng)用的要求，自動(dòng)對(duì)焦（Auto Focusing，AF）就成為必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響著成像的質(zhì)量和效率，因此很早就成為人們探索的目標(biāo)和方向。被動(dòng)式對(duì)焦深度法通過搜尋對(duì)焦評(píng)價(jià)曲線的峰

2、值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，因其算法靈活且精度高而被多數(shù)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)采用。 近年來國內(nèi)外對(duì)自動(dòng)對(duì)焦研究主要有兩個(gè)思路：一是深入研究圖像處理理論，尋找圖像清晰度的最佳判據(jù)；二是結(jié)合硬件和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，研究快速的自動(dòng)對(duì)焦算法，多見于國外一些成像產(chǎn)品的自動(dòng)對(duì)焦功能。事實(shí)上，現(xiàn)有的自動(dòng)對(duì)焦算法大多能滿足日常成像的需要，但是在某些不能獲得高信噪比圖像的情況下，自動(dòng)對(duì)焦的性能會(huì)嚴(yán)重下降，以致難以正確實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。然而在國內(nèi)外文獻(xiàn)中，還未見系統(tǒng)的研究低信

3、噪比環(huán)境下的自動(dòng)對(duì)焦算法，其中一系列理論和技術(shù)問題有待研究。 首先，可能造成低信噪比圖像的因素有很多，應(yīng)全面評(píng)測(cè)光電成像系統(tǒng)各項(xiàng)成像參數(shù)對(duì)自動(dòng)對(duì)焦性能帶來的影響，建立二者的關(guān)系模型；其次，以提高自動(dòng)對(duì)焦性能為目的，選擇合適的低信噪比圖像的增強(qiáng)和復(fù)原算法；最后，論文還將針對(duì)自動(dòng)對(duì)焦的兩個(gè)核心問題進(jìn)行研究：（1）對(duì)焦窗口選擇算法（Focus Area Selecting）。現(xiàn)有各種對(duì)焦窗口選擇算法，包括中心取窗、多點(diǎn)取窗、圖像一階矩

4、重心取窗、非均勻采樣、瞳孔定位、人臉選擇和皮膚探測(cè)等，都有各自適用的范圍，尚不具備普遍性；同時(shí)在選取原則的理論分析上尚需建立和完善，對(duì)各種取窗法的性能還缺少公認(rèn)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。論文將嘗試提出自動(dòng)對(duì)焦窗口選擇算法的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的一般準(zhǔn)則，利用該準(zhǔn)則對(duì)各種窗口選擇算法進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)，并以最優(yōu)化該準(zhǔn)則為思路提出自動(dòng)對(duì)焦窗口選擇算法，突破矩形窗口的局限；（2）圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)（Focus Measure Function，F(xiàn)MF）。論文將著重研究

5、如何提高自動(dòng)對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)的抗噪性和穩(wěn)定性，著力解決現(xiàn)存的多種圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)易受噪聲等干擾的問題，提出新的既滿足精確性、尖銳性和實(shí)時(shí)性又同時(shí)具有良好抗噪抗擾能力的評(píng)價(jià)函數(shù)。結(jié)合上述研究內(nèi)容，最終提出能夠滿足低信噪比環(huán)境的自動(dòng)對(duì)焦算法和技術(shù)。系統(tǒng)的研究這些問題，能夠豐富數(shù)字成像理論框架，同時(shí)更通用的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)能夠突破成像系統(tǒng)的應(yīng)用局限，提高成像系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可信度。 總之，在信息化、數(shù)字化的今天，成像技術(shù)已經(jīng)處處可見。自動(dòng)對(duì)焦