一种全自动电控显微镜快速自动聚焦方法

光学显微镜的成像系统景深较小。现有用于光学成像系统的自动聚焦技术并不能完全适用于显微镜成像系统中的聚焦模块。针对显微成像系统自动聚焦过程受成像系统各因素限制,无法快速、准确完成聚焦的问题,提出一种全自动电控显微镜快速自动聚焦方法。利用最优聚焦评价函数设计快速自动聚焦方法,该方法可有效选取目标的聚焦区域,提高显微镜聚焦的精度。通过对不同阶段极值搜索算法的设计,实现快速聚焦。该算法成功应用于光机电一体化的显微镜成像系统中,适用于光学成像系统,但不限于智能显微镜,一体化的CCD摄像头均可通过该方法实现自动聚焦。

现代相机的自动功能(自动聚焦式相机)

这篇文章讲述了现代相机的自动聚焦功能 ,并且着重介绍了眼控自动聚焦的发展和使用 .

基于图像分析的显微视觉自动聚焦系统

开发了用于显微视觉对准装配的自动聚焦系统 .系统采用基于图像空域分析的聚焦方式 .首先通过对比 ,选择计算量最小的y向一阶差分算子作为系统的聚焦测度 ;然后通过合理选择聚焦窗口 ,优化了聚焦效果 ;最后提出一种不同于通常爬山法的自动聚焦策略 ,实现该方法的核心是建立聚焦函数与离焦量之间的函数关系 ,本系统采用 3次样条插值估算未测聚焦函数值的办法构建了这种函数关系 .应用结果表明该系统自动聚焦的准确性与实时性满足要求 .

基于Roberts梯度的自动聚焦算法

如何快速有效地实现聚焦一直是图像测量中的焦点,其中图像自动聚焦评价函数的选择是关键问题。在比较、研究图像聚焦评价函数和边缘检测的基础上,提出了将Roberts梯度算子作为聚焦评价函数引入自动聚焦之中,同时为了消除噪声的影响,仔细研究阈值问题,并引入了一个阈值参数。经过大量的仿真实验,画出了几种自动聚焦算法的聚焦图形,并进行了详细的比较分析。结果表明,引入参数的Roberts算子具有无偏性好、单峰性强、灵敏度高等特点,该算子比其他评价函数更为准确、稳定、可靠。

基于全自动控制显微镜的自动聚焦算法研究

图像自动聚焦评价函数的选择是全自动控制显微镜无源方式自动聚焦系统的关键问题。对几种主要的图像聚焦评价函数 (灰度方差算子、灰度梯度算子、能量谱方法等 )进行了比较、研究 ,并在此基础上首次将改进的 L aplacian算子作为聚焦评价函数引入自动聚焦之中 ,同时为了消除噪声的影响 ,引入了步长和阈值两个参数。实验结果表明 ,改进的L aplacian算子比其他评价函数更为准确、稳定和可靠 。

显微视觉系统中自动聚焦技术的研究

在聚焦评价算法的研究中,本文首先对传统的离散余弦变换(DCT)算法和最小核值相似区(SUSAN)算法进行改进,然后结合改进后的DCT算法和SUSAN算法提出一种新的聚焦评价算法,该算法结合频域评价算法和空间域评价算法各自的优点,使聚焦曲线在单峰性,局部极值点和灵敏度等方面与传统算法相比有较大改善。在聚焦窗口的研究中,本文提出一种基于图像子块重要程度加权的聚焦窗口选择方法,该方法以总梯度变化率作为图像子块重要程度因子,将重要程度因子值小于阈值的图像子块视为背景子块,去除背景子块后剩下的部分为聚焦窗口。新的聚焦窗口选择方法能实现动态的区分目标区域与背景区域。

嵌入式自动聚焦摄像模组控制系统的设计

针对手机等移动终端设备中的摄像模组,提出了一种嵌入式自动聚焦控制系统。该系统以AD5820作为聚焦电机的驱动IC,以OV5642作为图像传感器,利用68013单片机进行数据处理并控制驱动IC调整镜头的位置,完成准确自动聚焦。系统通过控制音圈电机带动镜头行程变位,获取一系列图像;计算每幅图像清晰度评价值构成清晰度评价曲线;采用梯度函数作为图像清晰度评价标准;并用全程搜索的方式找到图像清晰度最大值时镜头的位置,从而达到聚焦的目的。实验验证显示,系统的聚焦分辨率能达到5～10μm,响应速度小于70ms。自动聚焦实物拍摄图像清晰,能够很好地满足摄像模组自动聚焦的需求。

一种基于能量和熵的自动聚焦算法

本文提出了一种基于能量和熵的自动聚焦算法 .在讨论镜头系统造成图像模糊原理的基础上 ,提出以空域高频能量和熵作为图像清晰度判据并详细分析了判据性能 ,针对传统的MCS聚焦流程所固有的局限性 ,引入了方向测试帧概念 ,通过联合使用多种清晰度判据以及步长的自适应调整策略提高了自动聚焦的可靠性、聚焦速度以及聚焦灵敏度 .本算法应用在作者开发的高清晰度图像采集系统中 ,试验结果证明所提出的判据和实际聚焦过程吻合 。

基于图像熵的自动聚焦函数研究

从图像中熵的定义出来,研究了图像熵在成像系统自动聚焦判决函数中的应用,研究发现:图像熵作为聚焦判决函数出现了两类不同的判决准则,一类是图像清晰熵小,另一类是图像清晰熵大。对不同类型测试图像的分析和计算,证实了这种非一致性的存在并分析了造成这种现象的可能原因,而且由于图像熵的峰值较小,数值仅在小数点后变化,不易找出全局最大值。在均方差判决函数的基础上,提出了条件加权均方的方法,得到了具有准则一致性的自动聚焦判别函数。实验证明:条件加权均方差判决函数在不增加运算量的前提下,可以加大函数的峰值,从而提高判决的准确性。实用中在测试条件变化不大的情况下,通过人机交互,可选用图像熵作为自动聚焦判决函数,否则优先考虑条件加权均方函数。

基于加权邻域相关性的显微镜自动聚焦函数

提出了一种基于加权邻域相关性的显微镜自动聚焦函数，并在研究显微镜聚焦原理及成像过程的基础上，分析了显微镜图像中像素邻域灰度相关性及像散现象对聚焦评价的影响。首先，分别计算每幅显微镜序列图像中各像素与其四邻域像素的灰度相关性。然后，计算基于此相关性加权平均值的二次多项式聚焦函数，其中的权值则根据对应像素与显微镜视场中心的距离来确定。最后，选取该函数值最大的图像为聚焦图像。实验结果表明，与经典的聚焦函数（如方差函数、绝对梯度函数、Roberts梯度函数及Tenengrad函数）相比，本文方法的聚焦灵敏度因子提高了0．3185～0．3268，噪声环境下聚焦的平均正确率提高了0％～40％。该方法能够准确地评价图像聚焦的程度，并具有较高的灵敏度和较强的抗噪性。

视频自动聚焦的实现研究

提出了用于会议电视摄像机的自动聚焦方法.该方法由聚焦调节和聚焦监测两个过程组成.聚焦调节是寻找聚焦函数最大峰值的过程,在该过程中通过利用超焦距概念和动态自适应变步长搜索算法加快搜索速度,并保证了良好的视觉效果;同时,提出退回检查最大值点变化方法,防止搜索过程中因受到场景变化干扰而导致的聚焦失败.聚焦监测过程是在会议电视通话中,通过监测场景变化使聚焦调节工作适时启动的过程,提出有条件地重新调节聚焦,以始终保障良好的摄像聚焦效果,同时避免频繁调焦.实验结果表明,提出的摄像机自动聚焦方法性能优秀并有良好的顽健性.该方法已经用于华为ViewPoint8020plus视频会议终端的实际产品.

稀疏图像内容情况下显微镜自动聚焦算法

自动聚焦是全自动显微成像中的关键技术.为了解决在极低内容密度(稀疏内容)情况下传统聚焦方法无法成功找到焦平面的问题,提出一种基于图像内容重要度加权的聚焦函数增强算法.该算法利用聚焦过程中当前图像和参考图像中对应像素沿光轴方向的梯度变化规律对像素进行分类,并根据不同像素对图像清晰程度判决的贡献大小自适应调整当前像素的重要度因子,通过这种方式增强了图像内容像素的计算权重并有效抑制了镜头杂质及背景噪声,极大地增强了聚焦曲线的陡峭度.在此基础上,采用图像分块的方式来克服显微镜Z轴机械系统误差对算法性能的影响并降低算法复杂度.实验结果表明,在图像内容非常稀疏的情况下,该算法的聚焦成功率高达90%,而传统聚焦算法的成功率仅为24%.

显微视觉系统的自动聚焦及控制

对自动显微镜的自动聚焦评价函数及聚焦控制策略进行了研究。首先,介绍了频域聚焦函数提升小波变换及时域聚焦函数Sobel-Tenengrad算子,通过将提升小波变换和Sobel-Tenengrad算子有机组合提出了一种新型聚焦评价函数。然后,利用离焦、正焦样本图像对自组织算法进行无监督训练,使用粒子群优化算法加速训练过程,并以经过学习的自组织映射算法作为聚焦控制器。最后,进行了显微视觉自动聚焦实验。实验结果表明:新型组合算子具有单峰性,峰值处变化陡峭,对不同样本、不同倍数物镜均可在正焦位置达到最大值,鲁棒性强;经过学习控制器后平均仅用7.6步即可完成自动聚焦,与爬山法相比,该聚焦算法不仅大大提高了聚焦速度且性能稳定,对每幅输入图像处理、识别时间约为120ms;满足了显微视觉自动聚焦要求,获得了良好聚焦效果。

梯度与相关性结合的自动聚焦算法

清晰度评价函数是自动聚焦技术的核心部分,性能良好的聚焦曲线应该具有单峰性、无偏性、高灵敏度和抗噪性。通过将梯度差分与统计相关结合使用,提出了一种用邻域互相关对每个像素的梯度值进行加权的算法,并设定阈值去除贡献小的像素点。实验中使用定量指标对所提算法、一些传统算法以及一种梯度阈值算法的性能进行了评估。结果表明,所提算法在灵敏度和抗噪性方面效果较优。

基于分辨力空间变化的自动聚焦方法

在获取数字化图象的过程中 ,快速、有效地实现自动聚焦十分重要。提出一种加快对焦判断的方法 ,模仿人眼视觉系统中视网膜的空间变化的分辨力 ,建立了模拟模型并进行了数据分析。实验表明 ,利用所提出的模型 ,在保持高分辨力的同时又有一个大视场和较少的数据处理量 ,在保证了对焦精度的同时又提高了原有的处理速度 ,在对焦策略上有一定的先进性 。

基于梯度计算的自动聚焦图像清晰度评价函数仿真分析

基于梯度计算的评价函数在自动聚焦系统中应用广泛,函数形式变化多样,本文基于图像梯度计算的数学原理,通过MATLAB仿真分析,对比了常见梯度类评价函数的性能,总结了梯度类评价函数应用中结合系统成像质量控制算法性能的方法。

显微视觉系统中自动聚焦算法的研究

针对自动聚焦过程中的聚焦评价函数、聚焦窗口、搜索算法进行了研究。首先改进了Robert函数增加了聚焦评价函数的陡峭度;其次针对固定聚焦窗口无法准确找到聚焦物体的缺点,提出了一种动态选择聚焦窗口的方法,该方法将图像分块,利用不同子块的梯度变化程度区分物体和背景,该方法更具适应性;进而提出了大步长和小步长相结合的爬山搜索算法,经过改进后的爬山搜索算法能更准确地找到焦平面;最后通过自行研发的显微视觉系统验证了所提自动聚焦方案的有效性。

红外导引头成像光斑图像处理及自动聚焦

焦面上的成像质量分析是红外导引头测试的重要内容。图像处理是自动聚焦前必需完成的重要工作,而调焦函数的选取是自动聚焦的关键技术。本文介绍了光斑图像处理的方法及常用聚焦算法的原理。聚焦的控制流程采用传统的登山随动自动搜索法,由于VISUAL C++的实时性不够理想,本试验结合实际编制合理可靠的算法,提高聚焦速度且能达到较高的精度和重复性,获得了理想的效果。

自动聚焦激光诱导击穿光谱远程测量系统

激光诱导击穿光谱（LIBS）技术具有非接触测量、无需样品预处理以及快速多元素同时分析等特点,适合于高温、高压、真空、有毒以及敌对环境等仪器和操作人员无法靠近观测对象的应用中。LIBS技术结合望远镜系统可以实现物质成分的远距离检测与分析。搭建了一套可自动聚焦的LIBS远程测量系统。该系统中的望远镜采用Schwarzschild结构,由一块凹球面反射镜和一块凸球面反射镜组成。两块球面反射镜共轴安装。其中凸面反射镜安装在电控精密平移台上,电动平移台可带动凸面反射镜沿光轴移动。通过调整凸面反射镜的位置,改变凸面反射镜和凹面反射镜的间距,进而改变系统的焦距,实现对不同距离的样品进行光谱测量。该结构的优点在于：激光聚焦光路与信号光采集光路相同,便于安装和调试;望远镜系统采用全反射式光路,适用于紫外波段检测;只包括两个球面反射镜,结构紧凑,元件容易加工。望远镜系统调焦距离为1.5~3.6m,聚焦光斑直径约为0.5~1.0mm。使用该系统对铜样品进行了LIBS实验,确认了Cu元素的特征谱线。通过测量Cu元素的LIBS特征谱线（CuⅠ223.01nm,CuⅠ224.43nm）峰面积和反射镜间距之间关系,得到了激光的最优聚焦位置。实验结果表明,该系统能够完成样品的远程激发和LIBS光谱测量,并能够对不同距离的样品进行自动聚焦。

用高斯非均匀采样解决自动聚焦中的误判

在自动聚焦系统中,对焦窗口的选择直接影响对焦的速度和准确性。若窗口过大,则不仅会增加计算量,而且背景图像太多会引起误判;若窗口太小,则会导致目标偏离窗口,也会引起误判。引入非均匀采样,可以保证图像中央区域的高分辨率和较大的视场范围,有效地提高了对焦的准确性,减少了数据量,加快了对焦速度。