基于FPGA的自動聚焦系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、自動聚焦在光學(xué)成像系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，隨著電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，基于圖像信號分析的自動聚焦技術(shù)已廣泛應(yīng)用于攝像系統(tǒng)，其聚焦方式主要分為模擬自動聚焦和數(shù)字自動聚焦。模擬自動聚焦是通過分析從圖像模擬視頻信號中提取的反映圖像清晰度的高頻分量，控制聚焦電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)圖像的自動聚焦；數(shù)字自動聚焦則是從圖像的數(shù)字信號中提取高頻分量，通過對其分析來實現(xiàn)圖像的自動聚焦。數(shù)字自動聚焦比模擬自動聚焦有著聚焦精確、硬件電路簡單等優(yōu)點，已廣

2、泛應(yīng)用于數(shù)字成像系統(tǒng)中。 本論文詳細(xì)研究并設(shè)計了一種基于CCD圖像傳感器和FPGA的自動聚焦和變焦系統(tǒng)。所做的主要工作有: (1)分析了灰度差分聚焦算法并進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)而在實際中得到驗證。 采用一種改進(jìn)的灰度差分法作為聚焦評價函數(shù)，即將一場圖像的所有像素的亮度值與周圍像素的亮度值差的絕對值的和作為聚焦評價函數(shù)，根據(jù)相鄰?fù)瑘龅木劢乖u價函數(shù)的比較結(jié)果，配合相應(yīng)的搜索策略來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動方向，從而實現(xiàn)圖像的自動聚焦

3、。 (2)分析了變焦的跟蹤算法并加以驗證通過系統(tǒng)中提供的鍵盤按鈕并設(shè)置相應(yīng)的變焦查找表來改變變焦位置。最終去控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動，從而改變鏡頭中的透鏡至聚焦清楚、倍率適當(dāng)?shù)奈恢谩?(3)完成了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件方面主要包括圖像傳感器、FPGA系統(tǒng)和可變焦鏡頭及步進(jìn)電機的驅(qū)動系統(tǒng)等。完成了圖像信號采集、信號處理及輸出和控制部分的硬件電路設(shè)計。 (4)完成了系統(tǒng)軟件描述軟件方面主要包括數(shù)據(jù)采集處理、一種改進(jìn)的自動聚焦