被動式自動對焦算法的研究.pdf

1、由于成像目標和成像條件的復雜性，現(xiàn)有數(shù)字成像系統(tǒng)中的自動對焦技術仍存在各種各樣的缺點，在如何提高對焦圖像質(zhì)量、如何選擇對焦評價函數(shù)和對焦區(qū)域、如何進行反饋控制、如何提高對焦速度以及降低生產(chǎn)成本等方面，還有諸多問題有待解決。 本文針對以上問題對被動式自動對焦算法中涉及的各種關鍵問題進行了仔細研究，并在以下方面取得了研究成果:a.提出了對焦圖像預處理方案，其中主要包括消除光線的影響和消除常見噪聲的影響，從而提高了對焦圖像的質(zhì)量；b.

2、對各種常見對焦評價函數(shù)進行了仿真對比研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Brenner梯度評價函數(shù)對焦速度快、對焦效果好，被用到了基于PC機的自動對焦系統(tǒng)實驗平臺中；c.對基于黃金分割點的對焦窗口規(guī)劃方案提出了改良，改良后的黃金分割法對景物的拍攝對焦效果很好，因此作為三種對焦窗口規(guī)劃模式之一被用到了基于PC機的自動對焦系統(tǒng)實驗平臺中；d.將人臉識別的方法應用到對焦窗口的規(guī)劃中，提出了采用皮膚探測法選擇對焦窗口的方法，該方案對人物圖像的拍攝取得了很好的對焦

3、效果，也作為三種對焦窗口規(guī)劃模式之一被用到了基于PC機的自動對焦系統(tǒng)實驗平臺中；e.針對傳統(tǒng)爬山算法存在的問題提出了改進模型，該模型采用兩次窮舉搜索即可確定最佳成像位置，第一次采用變步長粗略搜索，第二次用最小步長細掃。將改進的爬山算法用到基于PC機的自動對焦系統(tǒng)實驗平臺中，使系統(tǒng)在保證對焦精度的情況下極大地提高了對焦速度；f.頻域帶通法是對CCD輸出的視頻信號進行模擬帶通濾波，提取高頻分量，然后對高頻分量進行簡單運算來構(gòu)建評價函數(shù)的一種

4、方法，采用頻域帶通法搭建自動對焦系統(tǒng)具有運算簡單和成本低廉的優(yōu)點。本文采用數(shù)字仿真的方法對頻域帶通法進行了研究，在計算機中對采集的數(shù)字圖像進行逐行數(shù)字濾波提取高頻信息，對高頻信息構(gòu)建廠合理的評價函數(shù)，并確定了合適的濾波頻點，從而為實現(xiàn)等價的模擬硬件電路和設計基于頻域帶通法的自動對焦系統(tǒng)提供理論基礎與參數(shù)支持；g.通過對一幀圖像進行二維數(shù)字濾波來提取高頻分量，從而用數(shù)字仿真的方法對將傳統(tǒng)頻域帶通法擴展到二維空間進行了探索性的研究，并探討了

5、在二維空間實現(xiàn)的頻域帶通法的對焦效果。 在以上對自動對焦算法各種關鍵問題進行了大量研究的基礎上本文搭建了基于PC機的自動對焦系統(tǒng)實驗平臺，該系統(tǒng)通過圖像采集卡將攝像機系統(tǒng)輸出的復合視頻信號送入到PC機，計算機分析圖像清晰度，確定控制方案，向單片機發(fā)出控制命令，由單片機控制鏡頭電機轉(zhuǎn)動，直到搜索到最佳成像位置。根據(jù)前面的研究結(jié)果，該系統(tǒng)的評價函數(shù)選用了Brenner梯度評價函數(shù)，對焦窗口根據(jù)不同的拍攝物體有三種模式可供人為選擇，分