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文檔簡介
1、隨著數字圖像處理技術的飛速發(fā)展,消費級數碼相機和拍照手機的設計愈發(fā)著重于提供友好的用戶體驗和簡易的產品操作。自動調焦作為成像的關鍵技術,能在盡可能少的用戶干預的情況下生成高質量、清晰、重點突出的圖像和視頻。經過多年的發(fā)展,盡管自動調焦方法已作為標準功能在數碼相機中得到了實際應用,然而在配備了高分辨率和高像素圖像傳感器的數碼相機和拍照手機中自動調焦技術依舊是一個相對較新的和必要的功能。從目前的情況來看,自動調焦技術存在著調焦速度較慢、功耗
2、較高和容易受到光照條件影響等問題。因此迫切需要對自動調焦技術進行廣泛深入的基礎理論和應用的研究。
本文主要針對可見光和低光照環(huán)境下自動調焦技術中的聚焦區(qū)域選擇、聚焦評價函數和峰值搜索算法等理論問題進行深入研究。具體工作及創(chuàng)新點歸納為以下四方面:
(1)基于信息熵的聚焦區(qū)域選擇方法
聚焦區(qū)域的選擇對基于圖像的自動調焦系統(tǒng)的運行速度、效率以及準確性都至關重要。在選擇聚焦區(qū)域的過程中,需要考慮光學成像
3、設備與目標區(qū)域之間的運動關系、光照條件的影響以及其它一些客觀因素。針對現有聚焦區(qū)域選擇方法存在的聚焦速度偏慢、系統(tǒng)實時性較差等問題,提出一種基于信息熵的聚焦區(qū)域選擇方法。首先將預覽圖像劃分成小的圖像塊,并分別計算各個圖像塊內的像素在拉普拉斯分布模型中的時序變化;然后分析各個圖像塊對應的信息熵及其對應圖像中的邊緣區(qū)域,從而分割出前景感興趣窗口并得到聚焦區(qū)域。
(2)基于改進信息熵的聚焦評價函數
準確評價圖像的清
4、晰程度是獲取高質量圖像的關鍵因素。聚焦評價函數需要充分利用圖像均勻區(qū)域的特性,并適應不同拍照環(huán)境對成像帶來的影響。為了克服成像設備抖動和噪聲等因素給自動調焦技術的準確性帶來的影響,提出一種基于改進信息熵的聚焦評價函數。利用此聚焦評價函數計算各個圖像塊的聚焦程度,并將相鄰鏡頭位置對應的圖像塊的數值進行加權平均,從而得到該圖像塊對應的聚焦測度特征值。這個方法能有效克服成像設備抖動和噪聲等因素的影響,通過減少函數曲線上的局部極值點和平原區(qū)域,
5、來增強函數曲線的單峰性特征。
(3)基于雙重聚焦區(qū)域的峰值搜索算法
自動調焦系統(tǒng)的運行速度和功耗均極大依賴于峰值搜索算法的性能。利用模糊的、含噪聲的圖像序列來確定焦點所在的位置是一項重要的研究內容?,F有基于爬山法的峰值搜索算法在應對成像設備抖動和噪聲影響方面存在著較大的不足,容易受初始搜索位置和局部極值點等因素的干擾。為了克服初始搜索位置和局部極值敏感的問題,提出了一種基于雙重聚焦區(qū)域的峰值搜索方法來提高算法
6、的速度和準確性。
(4)自動調焦技術在低光照環(huán)境下的應用
基于圖像的自動調焦技術在低光照條件下受到噪聲影響時,由于信噪比較低而可能影響到自動調焦系統(tǒng)的正常運行。本文研究并比較了現有的聚焦評價函數在低光照條件下的性能。在充分考慮低光照環(huán)境中圖像內容和噪聲之間關系的情況下,提出了兩種針對低對比度圖像的聚焦測度標準。此外,為了改進自動調焦技術在低光照環(huán)境下的性能,提出了一種魯棒的被動式自動調焦算法。首先使用改進的高
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