基于視覺圖像的光學(xué)顯微自動對焦技術(shù)研究.pdf

1、自動對焦技術(shù)是在機器智能化、自動化的驅(qū)動下發(fā)展起來的光機電交叉技術(shù)，在日常生活、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、軍事應(yīng)用等需要成像的地方被廣泛地應(yīng)用，是現(xiàn)代光電系統(tǒng)中必不可少的重要技術(shù)。自20世紀(jì)初期以來，國內(nèi)外專家學(xué)者圍繞自動對焦技術(shù)做了大量的研究，使得自動對焦技術(shù)的各種理論和方法得到快速地發(fā)展，但是因為成像目標(biāo)和測試條件的多樣性，現(xiàn)有光學(xué)成像系統(tǒng)中的自動對焦技術(shù)并不十分成熟，還需要對其進行完善。如何選擇合適的清晰度評價函數(shù)和參與計算的區(qū)域、如何

2、兼顧對焦精度和速度等方面，還存在許多問題需要解決。本文對基于視覺圖像的顯微鏡自動對焦的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，使顯微鏡自動對焦的效率和工作性能得到改善和提高。
　　本文針對圖像的清晰度評價函數(shù)進行比較與分析，針對上述提出的問題，采用一種圖像法與對比度法相結(jié)合的快速自動對焦方法，并對實驗方案中的參數(shù)進行仿真，設(shè)計基于對比度檢測的顯微鏡自動對焦系統(tǒng);最后搭建實驗裝置驗證該方法的可行性。完成的工作主要包括以下幾個方面:
　　(1)總結(jié)了

3、國內(nèi)外專家學(xué)者所作的大量研究成果，介紹了自動對焦技術(shù)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。給出了光學(xué)對焦的結(jié)構(gòu)模型與基本原理，分析了基于對比度檢測的顯微鏡自動對焦的原理，并建立了對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
　　(2)研究自動對焦中的清晰度評價函數(shù)，進行比較分析。自動對焦系統(tǒng)中清晰度評價函數(shù)的選擇對對焦的準(zhǔn)確性和計算效率的影響很大。本文對數(shù)字圖像預(yù)處理的方法進行討論，編制了算法并通過實驗比較了濾波算法，重點研究分析了多種具有代表性的清晰度評價算子，并比較分析

4、不同算法的單峰性、無偏性、靈敏度以及計算效率，分析不同清晰度評價算子的差異，尋找最優(yōu)算法。
　　(3)對基于數(shù)字圖像處理的光學(xué)顯微自動對焦技術(shù)存在的缺陷進行改進，采用了一種基于對比度檢測的顯微鏡自動對焦方法，通過在光路中加入光程差棱鏡，并采用投影條紋的方法，可以實時的獲取離焦的方向和離焦量。同時利用Zemax光學(xué)仿真軟件對系統(tǒng)使用的參數(shù)進行仿真，優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，以得到最佳的實驗參數(shù)。
　　(4)設(shè)計了基于對比度檢測的顯微