基于自動調焦的智能化糧庫監(jiān)測裝置的研究.pdf

1、智能化糧庫監(jiān)測系統(tǒng)可以對糧庫進行計量，對糧庫安全管理具有重大意義。本文研究了一套基于自動調焦的智能化糧庫監(jiān)測裝置。在自動調焦的基礎上，根據正焦狀態(tài)的系統(tǒng)參數擬合的函數進行測距，系統(tǒng)的圖像采集裝置可以實時監(jiān)控，實現了糧庫實時監(jiān)測和自動計量的全面管理。論文具體的研究工作包括：
　?。?）對比了五種計量技術，選取適用糧庫靜態(tài)環(huán)境的基于測距傳感技術的計量法；介紹了基于圖像處理的自動調焦技術原理和方法。
　?。?）在自動調焦原理的基礎

2、上提出了糧庫測距系統(tǒng)的原理。分析了光學成像系統(tǒng)成像的原理，根據高斯公式選擇了通過改變焦距實現系統(tǒng)清晰成像；通過分析對比離焦深度法和聚焦深度法兩種自動調焦方法，采用適合糧庫測距系統(tǒng)的聚焦深度法實現自動調焦；在聚焦深度法的基礎上提出了測距系統(tǒng)的改進步驟。
　?。?）圖像清晰度評價和搜索算法制定是聚焦深度法的兩個關鍵步驟。介紹了圖像清晰度計算的預處理方法，即彩色圖像轉換為灰度圖像；通過實驗擬合四類評價函數曲線，根據單峰性、無偏性、靈敏度

3、高、魯棒性和實時性五個標準，選取Brenner函數；介紹了四種典型的搜索算法的原理和步驟，根據準確性、計算量、可行性等標準，選擇爬山搜索算法；針對爬山搜索法在實際應用中搜索速度和精度降低的問題，提出了設置合理的調焦步長的優(yōu)化方法，保證了系統(tǒng)測距的速度和精確度。
　?。?）設計了基于自動調焦的糧庫監(jiān)測裝置測距系統(tǒng)的總體方案：上位機顯示監(jiān)控畫面，處理圖像，下位機采集圖像，電機搜索等。分別設計了系統(tǒng)的五個模塊，圖像采集模塊選取USB攝像

4、機，圖像傳感器為CMOS；圖像處理模塊采用MATLAB軟件來實現圖像清晰度評價；電機搜索模塊選取兩個步進電機控制鏡頭變焦環(huán)和聚焦環(huán)，通過改變光學系統(tǒng)中鏡組的位置實現調焦，并設計了傳動方案和機械固定結構；單片機控制模塊通過設置五級步距角實現爬山搜索；通過20組實驗測得對應的變焦環(huán)和聚焦環(huán)的脈沖數，擬合出物距曲線，得到計算物距的分段函數。最后根據測距系統(tǒng)原理說明了測距實驗的過程。
　?。?）通過40組實驗測得系統(tǒng)的相對誤差不超過10％