圖像式自動(dòng)聚焦系統(tǒng)及其測(cè)量技術(shù)的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字成像系統(tǒng)中的精確自動(dòng)聚焦及其測(cè)量問題受到人們的普遍關(guān)注，自動(dòng)聚焦及其測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用顯得越來越重要，這對(duì)進(jìn)一步提高測(cè)量精度，測(cè)量速度及自動(dòng)化程度，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本論文根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展水平，針對(duì)自動(dòng)聚焦和端面跳動(dòng)測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，在普通光學(xué)儀器的基礎(chǔ)上提出了一種基于CCD圖像處理技術(shù)的圖像式自動(dòng)聚焦及其測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有速度快、精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)

2、現(xiàn)了快速、精確、大范圍的自動(dòng)聚焦和對(duì)工件端面跳動(dòng)進(jìn)行非接觸、在線測(cè)量的要求。聚焦范圍可達(dá)幾十上百毫米，聚焦時(shí)間為5秒鐘，重復(fù)精度為7μm。 在自動(dòng)聚焦過程中，本論文采用了圖像的灰度差分的平方和作為焦距評(píng)價(jià)函數(shù)，解決了自動(dòng)聚焦過程中是否正確聚焦的判斷問題；提出了一種行之有效的基于閾值和曲線擬合的自動(dòng)聚焦搜索方式，使聚焦速度和精度都得到了很大的提高。對(duì)由于光照不均以及安裝等存在的系統(tǒng)線性誤差，采用最小二乘法線性擬合加以消除；對(duì)由于圖

3、像采集、傳輸、量化過程中產(chǎn)生的熱電子噪聲，利用了鄰域平均和加權(quán)中值濾波方法來有效地減小。減小系統(tǒng)誤差，是進(jìn)一步提高自動(dòng)聚焦測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度和可靠性的保證。 該系統(tǒng)在工件端面跳動(dòng)測(cè)量過程中，采用了基于可分性的最大類間方差法和形態(tài)學(xué)邊緣提取以及基于邊界分割的Marr算法，使圖像分割和邊緣提取的準(zhǔn)確性得到了很大的提高；用壓縮矩形的最小二乘法擬合工件端面圖像的邊緣以及用DFT變換對(duì)工件端面的跳動(dòng)量進(jìn)行測(cè)量，使端面跳動(dòng)測(cè)量的準(zhǔn)確性得到了很