高灵敏度自动对焦系统的研究与实现

摘要

目前，电子信息技术发展日益迅速，网络技术发展不断成熟，数字图像和数字视频应用的范围也越来越广。在数码相机，数码摄像机等消费电子领域，视频监控安防领域，国防力量军事领域，农林火灾监测领域，工业生产领域，自动对焦技术都是作为一项关键技术越来越受到青睐。近些年来，基于数字图像处理技术来进行自动对焦的技术研究也取得了不小的成果。然而，成像目标的复杂性和成像条件的多变性，也使得自动对焦技术饱受考验，也暴露出了不少问题。在算法的选取上，要考虑选择合适的图像清晰度评价函数，对焦窗口区域以及电机搜索算法。在实际效果上，要考虑如何提高自动对焦系统的灵敏度和实时性。这些都是要解决的问题。
　　论文首先分析了该课题的背景和研究意义，介绍了国内外自动对焦技术的发展情况和现状，接着分析了传统的自动对焦技术和基于数字图像的自动对焦技术。然后从图像清晰度评价函数，对焦窗口区域和电机搜索算法三个方面分析了对自动对焦系统灵敏度的影响。重点研究的是图像清晰度评价函数。论文通过对几种常用的对焦窗口区域选择方法进行分析，然后为了保证自动对焦系统的实时性，选择了中央区域的对焦窗口。针对图像清晰度评价函数灵敏度不够高，计算量大等问题，在研究比较传统图像清晰度评价函数以及后人提出的改进的评价函数的基础上，提出了一种新的图像清晰度评价函数。该函数在传统的Brenner函数基础上进行了改进。通过仿真实验，改进的图像清晰度评价函数具有单峰性强，灵明度高，计算量小，稳定性强等特点。
　　为了验证算法的正确性，论文设计了一种基于PC的自动对焦系统实验平台来进行对焦实验。自动对焦实验平台的硬件框架包括电动三可变镜头，CCD图像传感器，图像采集卡以及直流电机控制驱动板。自动对焦实验结果表明本文提出的自动对焦方法对焦效果好，为产品化提供了一种可行的方案。

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第1章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究背景和意义

1.3国内外研究现状

1.4论文的主要工作及安排

第2章 自动对焦原理与灵敏度分析

2.1 自动对焦原理

2.2 自动对焦灵敏度分析

2.3 本章小结

第3章 影响自动对焦灵敏度的关键算法研究

3.1 图像清晰度评价函数研究

3.2 对焦窗口研究

3.3 本章小结

第4章 自动对焦系统设计及实验结果分析

4.1 实验平台的硬件设计

4.2 实验平台的软件设计

4.3 自动对焦实验及结果分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 研究工作总结

5.2 今后工作展望

致谢

参考文献