數(shù)字自動對焦技術(shù)的理論及實現(xiàn)方法研究.pdf

1、作為數(shù)字成像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,自動對焦技術(shù)對于提升中國數(shù)字成像產(chǎn)品的競爭力具有十分重要的作用.該文結(jié)合教育部高校骨干教師計劃"CCD成像頻譜分析與對焦算法研究",針對現(xiàn)有對焦方法存在的問題,主要就自動對焦理論與方法、對焦評價函數(shù)及算法、對焦窗口的智能規(guī)劃等理論問題進行深入研究,并設計制作了基于計算機和DSP的自動對焦系統(tǒng)樣機.該論文的主要成果有如下幾點.首先,該文研究了基于數(shù)字圖像處理自動對焦的基本理論與方法--對焦深度法和離焦深度法

2、.首次提出用維納濾波和圖像亮度歸一化對圖像做預處理,使對焦深度法的評價曲線形狀得到明顯的改善.離焦深度法估計離焦距離或者進行圖像恢復的依據(jù)是成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)及它所產(chǎn)生的模糊圓.通過仿真實驗,探討并證實了用模糊圖像恢復清晰圖像和計算準焦位置的可行性.利用單幅圖像,用圖像恢復的手段得到了準焦位置圖像的最佳恢復;利用在兩個位置所得圖像,用模糊圓半徑估計出準確對焦位置,對焦誤差小于5％.同時,該文提出一種逐漸逼近的離焦深度法,先通過少量對焦

3、位置不同的圖像計算出近似準焦位置,再用小步長在其附近搜索最佳位置.該方法具有離焦深度法的速度優(yōu)勢,同時保持對焦深度法的高精度優(yōu)點,對于具有直邊特征的成像目標具有很好的性能.其次,該文從頻譜函數(shù)、梯度函數(shù)、熵函數(shù)等方面詳細分析了對焦深度法中常用的對焦評價函數(shù).提出用交流分量到直流分量的距離作為加權(quán)因子對頻譜評價函數(shù)進行改進,有效地提高了對焦評價曲線的靈敏度.同時該文深入分析了圖像探測器的插值機制,提出兩種對焦分析法.再次,該文研究了智能化

4、的對焦窗口規(guī)劃技術(shù).對焦窗口選取得是否合適是對焦成敗的重要因素,其關(guān)鍵是在對焦窗口中包含盡可能多的成像主體,使背景的影響盡可能小.我們從多方面進行探討,提出用統(tǒng)計手段分析成像主體最可能被放置的區(qū)域,有效地減少了成像主體不在中心時引起的誤對焦;提出用分辨率空間變化的手段對圖像進行非均勻采樣,達到分辨率與視場的協(xié)調(diào);提出通過顏色、形狀和細節(jié)三方面進行人臉探測,有效地克服了單純靠皮膚進行探測的局限;提出基于光流場的方法分割圖像中的人臉,適用于