镜头调芯关键技术研究与全自动调芯机研发

摘要

镜头调芯是一种改善镜头成像品质的技术，它通过图像处理获得被测镜头的成像参数，并对参数进行理解与判断，最终根据该成像参数的特征，调节敏感镜片的位置，使镜头的成像质量达到最佳状态。
　　自动数字调芯机利用数字图像处理技术与运动控制技术实现镜头装配的调芯自动化。它工作效率高、人为干扰因素少，对镜头制造的品质控制和生产效率提高有重要的意义。
　　围绕自动调芯机的技术需求、总体方案、硬件与软件设计、图像质量评价、调芯算法等关键技术开展了研究，并研发了高清镜头自动数字调芯机，主要工作概括如下：
　　第一，分析了高清镜头的生产现状以及关键技术，现有调芯技术的优缺点。并对图像匹配算法、图像质量的评价算法以及曲线拟合算法等关键技术进行研究，为数字调芯机的设计提供了设计方向。
　　第二，通过对传统调芯机的功能、性能、自动化程度、人性化程度等方面进行分析，提出了高清镜头自动数字调芯机设计需求；详细分析了投影调芯、波面调芯、数字调芯技术的原理，并对三种调芯方案进行对比，提出了一种全新的调芯方案。该方案提高了设备的调芯效率、降低了图像质量评价算法对调芯的影响、彻底解决了人为因素对调芯良率的影响。
　　第三、选用一款具有代表性的镜头，开发了高清镜头自动数字调芯机，该机具有多种采集接口，提高了调芯机的兼容性；使用了亮度均匀、精细度高的图像标靶，提高图像判定的准确性；选用了高精度的运动平台及控制器，保证了调芯机精度；优化了调芯抓结构，提高了调芯机的部署效率。
　　第四、完成了系统软件的整体设计，阐述了图像质量评价的原理以及数学模型，给出了高斯曲线以及多项式曲线拟合的数学模型，并对不同拟合方法的曲线进行了对比。最后，给出了软件设计的流程图以及详细代码。
　　第五，对高清镜头自动数字调芯机进行了测试，测试结果表明，高清镜头自动数字调芯机符合设计要求，实现了准确、快速的调芯目标。
　　本文的研究成果不仅适用于普通镜头，还适用于大广角，高像素等特殊种类镜头，具有适用范围广、价格便宜等优势，市场前景广阔。

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1. 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究内容与章节安排

2. 调芯机需求分析

2.1 调芯机功能需求分析

2.2 调芯机性能需求分析

2.3 调芯机自动化程度分析

2.4 调芯机人性化设计分析

2.5 系统设计要求

2.6 本章小结

3. 调芯机整体方案设计

3.1 三种调芯机的方案阐述

3.2 三种调芯机方案的对比

3.3 本文设计的调芯机方案

3.4 本文调芯机方案改进

3.5 系统设计框图

3.6 本章小结

4. 调芯机的硬件设计

4.1 基于本系统的镜头选择

4.2 基于本系统的PC配置

4.3 调芯机的电子组件

4.4 控制电路设计

4.5 调芯机结构设计

4.6 本章小结

5. 软件设计

5.1 系统软件整体设计

5.2 图像采集模块

5.3 图像匹配与定位模块

5.4 图像多模板学习模块

5.5 图像的边缘检测与清晰度评价模块

5.6 曲线拟合模块

5.7 串口通信

5.8 数据储存模块

5.9 参数储存模块

5.10镜头调芯模块

5.11本章小结

6. 整机测试与结论

6.1 调芯机硬件测试

6.2 调芯机软件测试

6.3 调芯机整机性能

6.4 本章小结

7. 结论

7.1 全文工作总结

7.2 对今后工作的展望

参考文献

致谢