用于影像测量仪垂直尺寸测量的自动对焦技术

影像测量仪垂直尺寸测量的自动对焦精度越高,垂直尺寸测量误差就越小。通过对清晰度评价函数性能指标的比较,选择了改进的Tenengrad梯度评价函数;对焦窗口选择全窗口;提出粗精结合的搜索策略,粗对焦时,使用结合二分法的爬山搜索算法;精对焦时,使用结合全局搜索算法的高斯曲线拟合法。实验结果表明:自动对焦算法鲁棒性良好,对焦精度高,可达到5μm(1/20景深),平均对焦时间为10 s,能满足实时性要求。

Self-adaptive focusing by time reversal through interface between different media

The time reversal is an unique self-adaptive focusing technique important to ultrasonic imaging. In this paper, the principle and the analytic expression of the ultrasound field in the realization of time reversal during the presence of an interface between two media are presented. Experimental results of time reversal are given and found to agree with theoretical ones.

一种新的图像清晰度评价函数

准确有效的图像清晰度评价函数是采用数字图像处理技术实现自动调焦的关键。通过分析比较3种聚焦效果较好的清晰度评价函数,提出了一种基于聚焦窗口模式的平方梯度函数作为聚焦评价函数,建立了评价函数的数学模型,并给出了实验分析和结果。与以往常用的评价函数相比,具有更高的可靠性和聚焦灵敏度。

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。

一种用于数字成像的自动对焦系统

提出一种用于数字成像的自动对焦系统,它以CMOS为图像传感器,用DSP进行数据处理并控制驱动电路调整镜头的位置,达到准确自动对焦的目的。系统采用对焦深度法实现自动对焦,通过改变镜头的位置获得一系列模糊程度不等的图像,计算每幅图像的清晰度评价值构成对焦评价曲线;采用梯度函数作为评价标准来评价图像的清晰度;采用窗口选择技术控制对焦感兴趣范围,减少了数据处理量;对实验样机的测试表明,系统有较好的自动对焦性能,并解决了百叶窗问题,对透过玻璃窗户的目标仍然能正确对焦。

采用最大灰度梯度法实现经纬仪自动调焦控制

提出了一种基于最大灰度梯度的经纬仪自动对焦方法,以CMOS相机为图像传感器,用计算机进行数据处理并控制驱动电路调整相机镜头的位置来实现自动调焦。首先,选择包含主体成像目标的最小区域作为对焦选择区域,不仅有效地节省了系统处理图像的时间,而且极大地减小了复杂背景对精确调焦的干扰,提高了调焦准确率;其次,求出边缘上任意可能梯度方向的梯度,比较后得到每个边缘点的最大梯度;最后,采用最大灰度梯度作为系统的自动聚焦判距。实验结果表明,系统的调焦分辨率为0.01～0.02mm,能够满足经纬仪第一像面焦深的调焦要求。该调焦算法具有单峰性强、无偏性好、灵敏度高、稳定性好以及可实时性操作等特点。

基于梯度能量函数的调焦窗口构建方法

光电跟踪取证系统对运动目标进行跟踪拍摄时需要进行变焦和调焦,目标姿态和位置改变而产生调焦窗口偏离是导致传统自动调焦方法失效的主要原因。针对该问题,提出了一种针对跟踪目标动态建立调焦窗口的方法。该方法利用梯度能量评价函数提取目标特征,通过相关性处理和边界扩展建立调焦窗口,能克服调焦窗口偏离的缺陷。实验结果证明,对704×576像元不同离焦状态的图像都可以在20 ms内根据目标的位置和大小,构建准确有效的调焦窗口,满足光电跟踪取证系统对运动目标进行实时自动调焦的特殊要求。

显微镜下两层物体的快速自动对焦算法

针对显微镜下两层物体的大规模图像采集问题,提出了基于图像边缘和邻域预测快速自动对焦算法。通过提取成像主体的边缘区域作为对焦窗口,结合线性预测方法,实现了既保持上层成像目标清晰,又有效抑制下层背景干扰的自动对焦系统。实验表明该算法在对焦速度、对焦精度以及抵抗背景干扰方面有突出优点。

多窗口模式Roberts聚焦评价方法及其应用

自动对焦是图像测量和机器视觉中的重要技术。分析了自动对焦的基本原理,研究了自动对焦过程中的核心问题,提出了一种基于多区域聚焦窗口模式的改进Roberts聚焦评价函数的自动对焦方法。对图像进行滤波去噪预处理,选取多区域聚焦窗口,利用改进的Roberts聚焦评价函数进行评价,最后采用全局搜索和二分查找相结合的方法进行快速焦点定位。试验结果表明该方法兼顾了灵敏性、稳定性,可快速实现自动对焦。

基于OMAP处理器图像调焦系统的触摸显示屏接口设计

结合图像调焦系统的实际应用需求,提出一种基于OMAP(Open Multimedia Application Plant)处理器的图像调焦系统方案,给出了处理器与触摸显示屏的接口硬件设计,分析了在Linux系统下的接口驱动开发,讨论了实际应用中存在的图像分辨率变换及触点窗口形成两个关键问题,将输入的图像数据及对焦窗口成比例显示在液晶屏上。在自动选择的对焦窗口不满足要求时,使用触摸屏来重新调整对焦窗口,从而实现人工参与对焦窗口的快速选择及调整,满足了特定领域对图像调焦系统的特殊要求。

同轴数字全息视频动态跟踪处理实验

用数字全息进行动态观测时,由于不同物体记录距离不同,且不断地变化,再现像不能始终处于清晰状态。本文提出了利用同轴数字全息视频技术实现在三维空间内对运动物体进行连续动态观测的方法,研究了其中的动态跟踪聚焦算法和视频处理算法。利用上一帧再现像中观测物体的中心位置作为下一帧全息再现中聚焦窗口的中心位置,使聚焦窗口始终跟随观测目标移动,从而保证处理全息视频时每一帧再现像都能准确自动聚焦,使再现视频中要观测的目标始终处于清晰状态。采用上一帧的聚焦距离为下一帧再现距离的搜索中心、避免处理不同全息图时的重复运算等方式来提高数字全息视频的处理速度。实验结果表明,本文提出的数字全息视频成像技术能实现在三维空间内对某一特定运动物体进行连续动态观测。

一种具有抗噪声能力的图像清晰度评价函数

针对对焦过程中常用的图像清晰度评价函数对噪声敏感的问题,提出了一种新的清晰度评价函数。利用4方向Scharr算子进行梯度累加计算实现双区域对焦窗口的选择,以减小算法的计算量并提高检测结果的准确性;将对焦窗口进行二维经验模态分解,提取出包含较多图像细节的前2个尺度分量,用以加权计算能量梯度值,得到清晰度评价函数值;为了实现清晰度评价函数的定量分析,提出了精细对焦阶段灵敏度评价指标。实验结果表明,与常见的清晰度评价函数相比,在有噪声的情况下,该方法具有更高的灵敏度,抗噪能力更强,在保证对焦准确性的同时,每帧图像的计算时间更少,适合作为精细对焦阶段的清晰度评价函数,也适用于对实时性要求较高的应用场合。

红外成像系统中自动对焦功能优化方法研究

为了在红外成像系统中实现高效的自动对焦功能,深入分析和讨论了红外成像系统中自动对焦功能的优化方法及特点。结合具体的工程化应用,提出了一种对图像清晰度评价函数局部随机起伏噪声的估计方法,该方法可以提高自动对焦功能的可靠性,通过将图像清晰度评价函数的灵敏度作为反馈量引入爬坡过程,优化了爬坡算法的收敛速度。其优化方法在工程应用中的实施效果,验证了设计的正确性,优化方法的有效性。

自动聚焦区域选择算法

由于兴趣区域为前景图像区域,聚焦区域选择算法需要选择前景图像区域作为聚焦窗口,目前大多采用对前景图像区域进行估计的方案.论文分析了中心取窗、多点取窗等方式的优缺点,并提出了图像非均匀采样窗口区域选择算法.

提高石英表面聚焦离子束微纳直写精度的方法

针对聚焦离子束在绝缘材料表面直写微纳图形时因电荷积聚原因导致加工效果差的情况,将单晶硅湿法各向异性腐蚀工艺应用于单晶硅片表面制备倒金字塔形通孔,作为微窗硅基盖板覆盖于绝缘衬底表面。当聚焦离子束穿过通孔在非导电衬底表面进行溅射刻蚀时,微窗硅基盖板的导电特性可提高溅射出的带电粒子的迁移率,降低电荷积聚-放电的频率,从而有助于聚焦离子束在绝缘衬底表面进行微纳加工。试验在具备高分辨率扫描电子显微镜成像和聚焦离子束微纳加工功能的双束系统中进行。试验结果显示被微窗硅基盖板的通孔环绕的石英表面的刻蚀结果与未被环绕的对比,刻蚀效果有显著改善,甚至部分刻蚀结果与单晶硅表面的刻蚀结果一致。

一种变物距的自动对焦方法

针对像距无法改变的特定环境,提出了一种变物距的自动对焦方法。首先通过设置标志矩形,采用SUSAN算法中的角点获取算法,取得对焦窗口;其次建立对焦窗口转换函数,使不同物距下的对焦窗口包括相同的成像信息;最后使用能量梯度对焦评价函数,取得最佳对焦位置。实验表明,该系统适用于像距无法改变的环境,并且具有良好的自动对焦精度、速度以及鲁棒性。

基于图像技术的光电测量设备智能调焦方法

针对当前方法对光电测量智能设备调焦时间长,得到的聚焦位置与实际聚焦位置之间的偏差较大,存在调焦效率低和调焦精准度低的问题,提出了基于图像技术的光电测量设备智能调焦方法,采用Meanshift算法通过计算初始目标特征、计算候选区域特征、判定目标特征相似性和目标定位4个步骤构建调焦窗口。以获得的调焦窗口为基础,引入动态调焦因子修正清晰度评价函数受目标变化的影响,根据修正结果提出适应变步长爬山算法,通过小步长细调和大步长粗扫的策略搜索聚焦点,实现光电测量设备的智能调焦。分析实验结果可知,所提方法的聚焦偏差均低于0.04 mm,明显低于现有方法,表明该方法的调焦效率高、调焦精准度高,充分验证了其具有较强的应用价值。

基于图像清晰度评价函数与自动取窗对焦的目标视觉调焦算法

为了解决当前显微视觉系统在视场小、景深短和聚焦精度要求高的状况下存在离焦问题,难以满足精密制造业的高精度测量的要求,分别从清晰度评价、聚焦窗口动态选择和对焦搜索的角度出发,提出了基于清晰度评价函数与自动取窗对焦的工业显微视觉调焦系统。根据灰度梯度函数和频域分析函数,设计了耦合空间域与频域的清晰度评价算法,全面评价图像清晰度。对图像进行分块处理,根据子块灰度梯度变化程度,分离感兴趣区域与背景,实现动态智能选择聚焦窗口的目的。根据像方焦平面的单峰性特征,动态调整多步长与单步长,改进了爬山搜索算法,准确定位焦平面,提高聚焦准确度。实验测试结果显示:与当前显微视觉调焦技术相比,本文算法具有更高的准确性与实时性。

VTK中二维图像显示窗口焦点外框的实现方法

医学三维可视化系统中,要求同时显示三维体数据的的轴向、冠状面与矢状面的二维序列图像。当显示二维图像的某一窗口获得焦点时,绘制具有特定颜色的外接矩形框,以标识用户当前所选择的图像。讨论了如何扩展VTK中有关捕获鼠标与键盘事件的类来实现绘制焦点窗口外接矩形框的方法,并给出了程序运行结果。

刀具预调仪的调焦区域探究

本文通过CCD图像采集技术提出了一种以灰度值的差的平方和作为图像是否聚焦的评价函数的自动调焦方法,通过研究比较常用调焦评价函数和对焦窗口,提出了一种适用于刀具预调仪的自动聚焦技术,选择改进的对焦评价函数以及改进的调焦窗口,保证刀具预调仪自动聚焦技术的精度和时间。通过实验验证,不同的调焦区域对调焦特性曲线影响不同,根据调焦特性曲线分析聚焦区域选择的基本原则,使用灰度差分法以及倒L型调焦窗口能够得出良好的调焦评价曲线图。