监控摄像机的自动聚焦系统设计与实现

摘要

近年来，网络数字监控摄像机已成为安防监控系统中不可缺少的设备。自动聚焦技术是利用监控摄像机成像系统在获取图像过程中的一个关键技术。随着嵌入式技术的快速发展和数字图像处理技术的改进，自动聚焦技术进入了崭新的阶段，数字图像处理法的自动聚焦技术开始发展起来，因此对数字图像处理的自动聚焦算法的研究具有很好的现实意义。本文在对自动聚焦算法的研究分析基础之上，设计并实现了一个自动聚焦系统。
　　本文首先介绍了自动聚焦的基本原理、分类及其特点;然后对自动聚焦技术中的三个核心技术:图像清晰度评价函数、聚焦窗口（区域）选择算法和焦点搜索算法进行了研究与分析，本文以改进的爬山搜索算法作为本课题设计的自动聚焦系统的焦点搜索算法;最后，以松下公司的UniphierS+平台为核心，设计了自动聚焦系统的硬件和软件，并完成了自动聚焦系统的实现。
　　系统完成后，对该系统进行测试和性能分析。功能测试和精度测试结果表明，该系统能准确、稳定的完成自动聚焦，满足设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及其意义

1．2 自动聚焦技术的国内外研究现状

1．3 本文的研究内容与结构

第二章

2．1 自动聚焦的光学原理

2．2 自动聚焦的基本方法

2．2．1 传统的自动聚焦方法

2．2．2 数字图像处理的方法

2．4 本章小结

第三章 自动聚焦的三个核心算法

3．1 图像清晰度评价函数的评价准则

3．2 图像清晰度评价函数的分类

3．2．1 空域分析法

3．2．2 频域分析法

3．3 聚焦窗口(区域)选择算法

3．3．1 一维区域选择算法

3．3．2 中心取窗

3．3．3 多点取窗

3．3．4 非均匀采样取窗区域选择法

3．3．5 其他聚焦窗口(区域)选择算法

3．4 焦点搜索算法

3．4．1 焦点搜索算法的选择原则

3．4．2 焦点搜索算法的方法

3．5 本章小结

第四章 自动聚焦系统的设计与实现

4．1 硬件电路设计

4．1．1 电源设计

4．1．2 光学镜头的选择

4．1．3 图像采集模块

4．1．4 图像处理主模块

4．1．5 电机马达驱动模块

4．2 自动聚焦系统的软件设计

4．3 自动聚焦系统的实现

4．3．1 系统硬件实物

4．3．2 解决的课题

4．3．3 自动聚焦系统的功能测试

4．3．4 自动聚焦系统的精度测试

4．3．5 实验结果分析

4．4 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 论文总结

5．2 今后展望

参考文献

附录1 系统原理图

致谢