一种改进的离焦模型

针对常用的圆盘模型和高斯模型修复离焦图像时不能用于自动图像处理的问题,提出一种改进的离焦模型。该模型根据离焦图像的圆对称性,估算离焦的点扩散函数及其参数,以其描述离焦现象。基于该离焦模型实现了一种离焦模糊图像复原算法。实验结果表明,与采用圆盘模型和高斯模型的离焦模糊图像复原算法相比,该模型的图像复原结果更优。

传统相机的空间变化离焦去模糊

为解决传统相机空间变化离焦去模糊的难题,提出了一种基于模糊映射图和L1-2优化的空间变化离焦去模糊方法。首先对相机的离焦模型进行研究与分析,概括了圆盘离焦模型和高斯离焦模型的原理、特性和适用范围;然后利用边缘属性对局部对比度先验条件进行修改,结合模糊边缘的梯度信息得到模糊映射图,并利用一种向导滤波的方法去除边缘附近的歧义性和映射图中的噪声,获得一幅更好的模糊映射图;最后采用一种合并了类Tikhonov规整化和TV规整化的L1-2优化对图像进行去模糊,采用变量分裂和惩罚的方法完成L1-2的优化,并利用尺度选择和图像重构方法得到全聚焦图像。基于人工合成图像和实际拍摄图像的实验结果表明,所提方法性能优于当前技术条件下的空间不变去模糊方法和空间变化去模糊方法。

三轴视觉测量系统自动对焦技术

为了减少三轴视觉测量系统在对焦过程中的时间消耗和提高对焦的准确性,提出基于光学离焦模型的自动对焦算法。自动对焦算法评价函数采用Tenengrad梯度函数,搜索算法分两步:(1)将光学离焦模型分解成两个曲线函数,通过采集4张图像的清晰度值和x轴坐标求出两条曲线函数,最终得到两条曲线的交点位置,交点位置即为正焦位置粗定位位置;(2)在交点位置采集1张图像以及在交点左右两侧各采集2张图像,通过高斯函数拟合得到拟合高斯函数的均值,均值即为准确的正焦位置。为了验证本方法的有效性,首先进行10次重复性试验,验证算法粗定位的重复定位误差4.1μm。其次,在粗定位位置采集1张图像及其两边各采集2张图像,通过高斯拟合得到精确正焦位置,10次精确位置的重复定位误差为5.1μm。该算法只需采集9张图像,得到的合成标准不确定度为2.12μm。该方法提高了三轴视觉测量系统的对焦效率和精度。

基于多目标图像清晰度评价的LAMOST光谱仪离焦诊断方法

研究表明,当温度产生一定变化时,会导致大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)光谱仪的内部器件产生热诱导变形,引起CCD靶面上的图像离焦模糊,降低了天文数据测量精度,也大大增加了16台光谱仪的日常维护难度。基于LAMOST运行前拍摄的定标灯谱数据,提出了一种基于多目标图像清晰度评价的离焦诊断方法。该方法通过对不同离焦量下的定标灯谱图像进行分析,提取了一定数量的光斑的半高全宽(FWHM)及其总体分布情况,建立多目标图像清晰度与系统离焦量之间的离焦函数模型,实现对LAMOST成像像质的离焦诊断,为后续智能化主动补偿技术的实现提供了技术支撑。介绍了LAMOST光谱仪的工作原理及结构,给出了光谱仪对调焦精度的需求;详细介绍了光斑FWHM值的测量原理与多目标图像清晰度评价函数的构建方法。与传统图像清晰度评价函数的对比结果显示,文中方法具有更高的清晰度对比率与精度,对定标灯谱图像的离焦诊断误差在10μm以内,有效降低了人为局部诊断带来的误差,提高了16台光谱仪系统一致性,有望提高LAMOST日常运行效率与光谱仪的长期稳定性。

对地观测平台恒星敏感器离焦成像折中设计分析

从对地观测平台角秒量级姿态确定需求出发，在构建星敏感器惯性系成像模型的基础上指出，恒星在成像面上的定位误差是星敏感器姿态确定误差的主要来源。同时，结合理想光学系统离焦模型，分析了星敏感器主要性能指标间的量化关系，并给出了成像面定位误差最低限。仿真结果表明，从优化系统性能考虑，成像模糊区直径为2～3个像元的配置是利用星敏感器焦平面的“轻微离焦”来实现亚像元定位的最佳方案，定位误差可达0．2个像元，能够满足星敏感器惯性姿态确定精度4＂～5＂的要求。理论分析和数值仿真结果可为后续星敏感器指标的提出及仪器设计提供技术参考。

一种用于评价聚焦形貌恢复算法的图像离焦仿真技术

为了提高聚焦形貌恢复技术的重建精度,寻找最优的聚焦形貌恢复算法,提出一种图像离焦仿真技术,用于对聚焦形貌恢复算法的精度进行评估。绘制一个三维模型,并选择一幅纹理图,根据图像分辨率对模型表面进行等间距点采样,生成有序点云数据。对通过点采样获取的数据进行处理并映射纹理,生成一组理想的或者包含噪声的序列仿真图像。利用得到的序列图像对聚焦形貌恢复算法进行实验验证,将生成的深度数据与点采样得到的真实深度数据进行对比以准确地评价算法的质量。研究结果表明,图像离焦仿真技术能够有效评价聚焦形貌恢复算法的质量,并有助于寻找更稳定、精度更高的算法。