基于FPGA的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、自動(dòng)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(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，基于圖像信號(hào)分析的自動(dòng)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(dòng)聚焦和數(shù)字自動(dòng)聚焦。模擬自動(dòng)聚焦是通過(guò)分析從圖像模擬視頻信號(hào)中提取的反映圖像清晰度的高頻分量，控制聚焦電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)聚焦；數(shù)字自動(dòng)聚焦則是從圖像的數(shù)字信號(hào)中提取高頻分量，通過(guò)對(duì)其分析來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)聚焦。數(shù)字自動(dòng)聚焦比模擬自動(dòng)聚焦有著聚焦精確、硬件電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)了一種基于CCD圖像傳感器和FPGA的自動(dòng)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(shí)際中得到驗(yàn)證。 采用一種改進(jìn)的灰度差分法作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)，即將一場(chǎng)圖像的所有像素的亮度值與周圍像素的亮度值差的絕對(duì)值的和作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)，根據(jù)相鄰?fù)瑘?chǎng)的聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的比較結(jié)果，配合相應(yīng)的搜索策略來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)聚焦

3、。 (2)分析了變焦的跟蹤算法并加以驗(yàn)證通過(guò)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(lái)改變變焦位置。最終去控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jì)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(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。完成了圖像信號(hào)采集、信號(hào)處理及輸出和控制部分的硬件電路設(shè)計(jì)。 (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(dòng)聚焦