數(shù)字自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的理論及實(shí)現(xiàn)方法研究.pdf

1、作為數(shù)字成像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)對(duì)于提升中國(guó)數(shù)字成像產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的作用.該文結(jié)合教育部高校骨干教師計(jì)劃"CCD成像頻譜分析與對(duì)焦算法研究",針對(duì)現(xiàn)有對(duì)焦方法存在的問(wèn)題,主要就自動(dòng)對(duì)焦理論與方法、對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)及算法、對(duì)焦窗口的智能規(guī)劃等理論問(wèn)題進(jìn)行深入研究,并設(shè)計(jì)制作了基于計(jì)算機(jī)和DSP的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)樣機(jī).該論文的主要成果有如下幾點(diǎn).首先,該文研究了基于數(shù)字圖像處理自動(dòng)對(duì)焦的基本理論與方法--對(duì)焦深度法和離焦深度法

2、.首次提出用維納濾波和圖像亮度歸一化對(duì)圖像做預(yù)處理,使對(duì)焦深度法的評(píng)價(jià)曲線形狀得到明顯的改善.離焦深度法估計(jì)離焦距離或者進(jìn)行圖像恢復(fù)的依據(jù)是成像系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)及它所產(chǎn)生的模糊圓.通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),探討并證實(shí)了用模糊圖像恢復(fù)清晰圖像和計(jì)算準(zhǔn)焦位置的可行性.利用單幅圖像,用圖像恢復(fù)的手段得到了準(zhǔn)焦位置圖像的最佳恢復(fù);利用在兩個(gè)位置所得圖像,用模糊圓半徑估計(jì)出準(zhǔn)確對(duì)焦位置,對(duì)焦誤差小于5％.同時(shí),該文提出一種逐漸逼近的離焦深度法,先通過(guò)少量對(duì)焦

3、位置不同的圖像計(jì)算出近似準(zhǔn)焦位置,再用小步長(zhǎng)在其附近搜索最佳位置.該方法具有離焦深度法的速度優(yōu)勢(shì),同時(shí)保持對(duì)焦深度法的高精度優(yōu)點(diǎn),對(duì)于具有直邊特征的成像目標(biāo)具有很好的性能.其次,該文從頻譜函數(shù)、梯度函數(shù)、熵函數(shù)等方面詳細(xì)分析了對(duì)焦深度法中常用的對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù).提出用交流分量到直流分量的距離作為加權(quán)因子對(duì)頻譜評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn),有效地提高了對(duì)焦評(píng)價(jià)曲線的靈敏度.同時(shí)該文深入分析了圖像探測(cè)器的插值機(jī)制,提出兩種對(duì)焦分析法.再次,該文研究了智能化

4、的對(duì)焦窗口規(guī)劃技術(shù).對(duì)焦窗口選取得是否合適是對(duì)焦成敗的重要因素,其關(guān)鍵是在對(duì)焦窗口中包含盡可能多的成像主體,使背景的影響盡可能小.我們從多方面進(jìn)行探討,提出用統(tǒng)計(jì)手段分析成像主體最可能被放置的區(qū)域,有效地減少了成像主體不在中心時(shí)引起的誤對(duì)焦;提出用分辨率空間變化的手段對(duì)圖像進(jìn)行非均勻采樣,達(dá)到分辨率與視場(chǎng)的協(xié)調(diào);提出通過(guò)顏色、形狀和細(xì)節(jié)三方面進(jìn)行人臉探測(cè),有效地克服了單純靠皮膚進(jìn)行探測(cè)的局限;提出基于光流場(chǎng)的方法分割圖像中的人臉,適用于