數字自動對焦技術的理論及實現方法研究.pdf

1、作為數字成像系統(tǒng)的關鍵技術之一,自動對焦技術對于提升中國數字成像產品的競爭力具有十分重要的作用.該文結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是成像系統(tǒng)的點擴散函數及它所產生的模糊圓.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、梯度函數、熵函數等方面詳細分析了對焦深度法中常用的對焦評價函數.提出用交流分量到直流分量的距離作為加權因子對頻譜評價函數進行改進,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.對焦窗口選取得是否合適是對焦成敗的重要因素,其關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;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