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《哈尔滨工业大学》 2009年
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基于数字图像处理的自动聚焦系统算法研究

樊攀  
【摘要】: 自动聚焦是图像获取中的一项关键技术。随着相机、摄像机等数码产品的流行,电子扫描仪、医学显微镜等精密仪器的发展,以及卫星导航、计算机视觉等高端技术的需要,自动聚焦技术己经越来越受到重视。近年来,随着计算机硬件水平以及数字图像处理技术的发展,一种新兴的、基于数字图像处理的自动聚焦技术开始蓬勃发展起来。目前国内外对这一领域投入的大量的研究,已经有了很多成熟的可供直接使用的成果,但同时仍有很多问题尚未解决,有待进一步的研究。 本文主要研究的是基于数字图像处理的自动聚焦系统所使用的各种自动聚焦算法。一个完善的自动聚焦系统软件应包含聚焦评价算法、聚焦区域选择算法以及聚焦搜索算法。本文即是从这三个方面入手进行研究,具体包含以下几个部分: (1)本文对课题的来源和背景进行了详细的描述,介绍了目前自动聚焦的发展现状。对课题所涉及到的一些基本理论原理进行了的介绍,阐述了课题的主要研究内容。 (2)本文从处理方式的不同将聚焦评价算法分为了三类(空域、频域以及小波域处理方法),将文献中出现过的主要聚焦评价算法进行了阐述,同时在此基础上,提出了一种新的聚焦评价算法。本文详细地描述了自动聚焦区域选择算法的原理,以及目前现有的几种自动聚焦算法,如中心取窗法、多点取窗法以及采样取窗法等方法的实现方式。对目前流行的几种自动聚焦搜索算法进行了简要的介绍,对算法的流程进行了说明。 (3)采用仿真实验的方法分析了各种聚焦评价算法在噪声抗性、精度以及运算速度等方面的优劣。将本文所提出的新聚焦评价算法和现有的各类聚焦评价算法进行了详细的比较和分析,实验证明该算法在精度及噪声抗性等性能上比现有的一些梯度算法有明显的提高。此外,经过文献查询和仿真实验,本文提出了几种简单的去噪方法。实验证明,配合适当的聚焦区域选择算法,完全可以实现自动聚焦系统精度和准度的进一步提高。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 林兆华;基于图像处理自动调焦技术在经纬仪中应用的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 史萌;基于刀具检测仪的数字图像自动聚焦技术研究[D];西安工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡涛;陈世哲;刘国栋;浦昭邦;;显微视觉系统中自动调焦评价函数的选取[J];半导体光电;2006年02期
2 祝世平,房建成,周锐;一种新的能量谱熵图像聚焦评价函数[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
3 王宏志;胡艳君;赵爽;;一种混合噪声图像去噪的平滑算法[J];东北师大学报(自然科学版);2008年02期
4 李美志;摄像机的自动聚焦方式及克服存在问题的方法[J];电视技术;1994年10期
5 瞿蓬 ,林喜荣;一种基于图像处理的自动调焦系统[J];电子技术应用;2002年10期
6 康宗明,张利,谢攀;一种基于能量和熵的自动聚焦算法[J];电子学报;2003年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 胡洋;张颖;熊成基;陈雪波;;基于小波收缩阈值和维纳滤波的去噪方法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
4 来五星;史铁林;杨叔子;;嵌入式激光器能量实时控制系统的开发[J];半导体光电;2006年03期
5 周传璘;肖永军;苏贵坡;曾庆栋;;基于双DSP的光电目标跟踪控制系统设计[J];半导体光电;2010年06期
6 孙荣春;孙俊喜;宋雪;;基于DSP的CMOS图像采集与处理系统[J];半导体光电;2011年06期
7 李建新;;哈特曼像差自动测量系统设计与开发[J];半导体技术;2009年04期
8 赵立新;胡松;王肇志;罗正全;严伟;胡翔宇;;激光共聚焦生物芯片扫描中的自动调焦[J];微纳电子技术;2006年11期
9 张春梅;余勇;;基于面阵CCD的刀具预调测量系统研制[J];微纳电子技术;2007年02期
10 唐成辉,朱森元,王旭辉;计算机控制下的显微镜自动调焦技术[J];兵工自动化;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鲁剑锋;;多模板相关跟踪算法在DSP系统上的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 谢家兴;刘洪山;王建;代秋芳;;基于Authorware的工程光学多媒体教学系统的制作[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 黎新;黄国亮;李强;陈圣依;;钻石多面体几何结构特征的频谱分析及应用研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 贾大功;赵振;马彩缤;张红霞;张以谟;;基于ARM的嵌入式光纤端面检测仪的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 吕且妮;崔宇明;蔡怀宇;王强;;“工程光学实验”教学平台的设计与建立[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 周广梅;郭峰;李宏升;;润滑油膜厚度测量彩色光干涉图像的复现[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 何平安;张剑;陈海波;;基于图像处理的自动调焦系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
8 王建东;徐伯夏;;基于DM642的实时图像编解码系统研究[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
9 彭婧;赵保军;;基于VC++6.0的同步串行电路和异步串行电路控制[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
10 蒋凌颖;张冬仙;郑晓东;林逸群;毛小兰;闻春敖;;自组装光栅光谱仪实验[A];2006—2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2009年全体会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 杨承;日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究[D];电子科技大学;2010年
3 王鑫;数字图像盲取证技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
4 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
5 陈龙江;曲面激光直写中若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
6 刘钦晓;波前编码成像系统解码算法理论研究及其应用[D];浙江大学;2010年
7 雷华;基于金字塔反射镜的视场无缝拼接技术研究[D];浙江大学;2010年
8 孙鸣捷;微型投影显示系统中混合光源照明技术和激光散斑消除技术的研究[D];浙江大学;2010年
9 孙韶杰;模糊图像中感兴趣信息的盲复原方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 马捷;一类散焦图像快速复原方法及其应用研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 左宗鹏;基于DSP的车牌识别系统研究[D];安徽工程大学;2010年
2 王敏君;基于图像的自动聚焦方法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张君通;基于FPGA的图像采集处理系统研究[D];长春理工大学;2010年
4 曹自然;大型板类零件孔形位尺寸检测系统[D];长春理工大学;2010年
5 李玉瑶;航空相机物镜的设计研究[D];长春理工大学;2010年
6 张亚军;有限状态设备的移动监视与识别方法的研究[D];浙江理工大学;2010年
7 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 汤继伟;超短基线定位系统数字信号处理硬件和软件的实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 程鹏;图像声纳发射与控制模块的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝世平,房建成,周锐;一种新的能量谱熵图像聚焦评价函数[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
2 孙明磊,宗光华,余志伟,毕树生,于靖军;基于图像分析的显微视觉自动聚焦系统[J];北京航空航天大学学报;2005年02期
3 刘焕雨;熊文卓;万秋华;赵长海;慕志国;;基于图像处理方法的自动调焦系统的研制[J];测试技术学报;2007年01期
4 王昕;刘畅;;基于提升小波变换的图像清晰度评价算法[J];东北师大学报(自然科学版);2009年04期
5 梁翠萍;李清安;乔彦峰;朱玮;;简析光学系统自动调焦的方法[J];电光与控制;2006年06期
6 林兆华;刘鑫;王岚;张淑梅;;采用MSP430单片机的自动调焦控制系统在经纬仪上的应用[J];电光与控制;2011年01期
7 陈加卿;高永毅;黄锡鹏;;工业电视摄象机的微机控制[J];电视技术;1985年05期
8 李美志;摄像机的自动聚焦方式及克服存在问题的方法[J];电视技术;1994年10期
9 瞿蓬 ,林喜荣;一种基于图像处理的自动调焦系统[J];电子技术应用;2002年10期
10 康宗明,张利,谢攀;一种基于能量和熵的自动聚焦算法[J];电子学报;2003年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王卫卫;小波与提升及其在图像数字水印中的算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
2 李奇;数字自动对焦技术的理论及实现方法研究[D];浙江大学;2004年
3 王丽荣;基于小波变换的目标检测方法研究[D];吉林大学;2006年
4 刘力双;电子摄像式刀具预调测量仪的研究[D];天津大学;2006年
5 胡涛;机器视觉中的自动调焦及形貌恢复技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 陈国金;数字图像自动聚焦技术研究及系统实现[D];西安电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏君;基于图像的自动聚焦方法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 周敬;刀具预调仪图像测量软件系统开发[D];中北大学;2011年
3 王剑华;基于嵌入式Linux的数字自动对焦系统研究[D];华南理工大学;2011年
4 徐博泓;基于图像的自动调焦方法研究及系统实现[D];国防科学技术大学;2010年
5 任四刚;图像式自动聚焦系统及其测量技术的研究[D];重庆大学;2002年
6 侯学智;数字图像刀具测量机[D];电子科技大学;2004年
7 袁珂;数字成像系统的自动调焦理论和技术研究[D];长沙理工大学;2006年
8 朱孔凤;数字图像处理在自动聚焦系统中的应用[D];山东大学;2006年
9 周贤;自动聚焦算法研究与验证平台设计[D];山东大学;2006年
10 高真真;基于提升方案的自适应小波变换算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邵明礼;;自动调焦方法在机载光电成像设备中的应用[J];电子科技;2013年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 史红伟;显微图像处理理论及其在食品微生物识别中的应用[D];吉林大学;2012年
2 王健;基于图像处理的自动调焦技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年
3 黄德天;基于图像技术的自动调焦方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李晓杰;食品微生物自动检测系统的光学显微镜自动调焦技术研究[D];吉林大学;2013年
2 莫春红;基于图像处理的自动调焦技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭军,曾文涵,谢铁邦;弹头发射痕迹计算机图像比对系统研究[J];兵工学报;2003年04期
2 杨鑫;高红;;基于遗传算法的散焦模糊图像辨识及恢复方法[J];长春师范学院学报;2007年08期
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4 田万成;朴宗根;;电视摄象机光学镜头自动聚焦的研究[J];电视技术;1987年04期
5 瞿蓬 ,林喜荣;一种基于图像处理的自动调焦系统[J];电子技术应用;2002年10期
6 吴玉莲;冯象初;;基于方向信息的图像椒盐噪声的非迭代滤除[J];电子技术应用;2005年12期
7 王晖,张基宏;图像边界检测的区域对比度模糊增强算法[J];电子学报;2000年01期
8 康宗明,张利,谢攀;一种基于能量和熵的自动聚焦算法[J];电子学报;2003年04期
9 袁晓松,王秀坛,王希勤;基于人眼视觉特性的自适应的图像增强算法的研究[J];电子学报;1999年04期
10 许盛,李见为;基于智能化自动调焦的高级显微镜系统[J];光电工程;2000年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周曲;显微组织数字图像处理及自动测试[D];广东工业大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王蔚,宁新宝,张胜;基于图像清晰度的自动聚焦算法[J];计算机应用与软件;2003年12期
2 姚萍,陈冰冰,王贞松;采用方位向自适应滤波器提高SAR自聚焦的性能[J];电子与信息学报;2003年08期
3 张起贵;张雪梅;程永强;王玉宏;;基于小波提升的自动聚焦评价函数[J];太原理工大学学报;2009年03期
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5 李郁峰;陈念年;张佳成;;一种快速高灵敏度聚焦评价函数[J];计算机应用研究;2010年04期
6 申勤;;数字图像清晰度评价函数的研究与改进[J];微型机与应用;2011年01期
7 贺锋涛;冯晓强;郝爱花;时坚;;固体浸没透镜静态光存储技术研究[J];西安邮电学院学报;2007年05期
8 张成胜;梁春英;;透镜检测仪中自动聚焦方法的研究[J];中国新技术新产品;2011年12期
9 田万成;朴宗根;;电视摄象机光学镜头自动聚焦的研究[J];电视技术;1987年04期
10 姜志国,韩冬兵,袁天云,赵宇,谢凤英,陈进;基于全自动控制显微镜的自动聚焦算法研究[J];中国图象图形学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李明明;王新赛;李坚;;基于图像处理的自动聚焦清晰度函数比较研究[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
2 海明;闫卫平;姜楠;李伟;;共聚焦式LIF系统中的自动聚焦和跟踪的实现[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 李勇滔;韩立;;基于小波变换的SEM自动聚焦技术[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
4 李阳超;熊显名;;嵌入式自动聚焦系统的设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
5 杨涛;左勇;;基于图像处理和Matlab混合编程的自动聚焦技术及应用[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
6 韩柯;蒋雪梅;冯荃;朱秀昌;;多物距下基于自适应评价函数的自动聚焦方法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
7 李阳超;熊显名;;光学自动聚焦系统实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 王华英;梁宝社;韩锐;赵宝群;;基于预放大数字全息术的三维信息获取与处理[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 张希坤;刘瑞安;侯洁;李文清;;视线追踪系统中CCD物镜的自动调节[A];全国首届数字(虚拟)科技馆技术与应用学术研讨会论文集[C];2007年
10 郭晓东;陈华旺;王晨晟;张智杰;;基于红外图像边缘特性的自动对焦技术[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈蕾;新一代康耐视DATAMAN手持式ID读码器提供工业以太网连接及自动聚焦功能[N];中国包装报;2010年
2 郭铁成 编译;定格飞鸟的基本攻略[N];中国摄影报;2009年
3 李梅;不透光的魔术匣子[N];中国文化报;2010年
4 内蒙古乌兰察布市集宁一中 李林萍;高效课堂为什么需要模式和规则[N];中国教师报;2011年
5 刘文;加拿大研究人员设计出全聚焦摄像机[N];中国质量报;2010年
6 陈蕾;新康耐视基于图像的条码读码器为超越激光扫描仪而专门设计[N];中国包装报;2011年
7 刘霞;加研究人员研制出全聚焦摄像机[N];科技日报;2010年
8 本报记者 周静;手机短片获大奖 智能终端创全民导演时代[N];通信信息报;2011年
9 陈杰;NEC推出全球最轻高亮全自动商务投影机[N];科技日报;2008年
10 本报记者 邓健;摄像机市场:“网络”声音大,“模拟”出货多[N];计算机世界;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋宇;面向微操作的微小型机器人视觉伺服技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 朱铮涛;基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D];华南理工大学;2004年
3 陈国金;数字图像自动聚焦技术研究及系统实现[D];西安电子科技大学;2007年
4 张赞超;全自动尿液粒子分析系统核心技术研究[D];浙江大学;2008年
5 宗亚宁;棉麻纤维图像分析及自动检测技术的研究[D];东华大学;2006年
6 陈叶金;创新型微纳米测量探头机理的研究[D];合肥工业大学;2007年
7 卞晓东;基于机器视觉的车辆几何尺寸测量系统研究[D];东南大学;2005年
8 李丽宏;基于显微视觉的刀具磨损状态监测技术研究[D];河北工业大学;2013年
9 黄伟;像素级图像融合研究[D];上海交通大学;2008年
10 闵俊伟;相移数字全息显微的理论与实验研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于鹏;一体化摄像机中自动聚焦技术的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2012年
2 黄喜成;基于网络平台下的显微镜自动聚焦技术研究[D];南昌航空大学;2011年
3 张荐;自动聚焦控制集成电路的关键技术研究[D];太原理工大学;2010年
4 范富明;多倍数光学自动聚焦系统的研究与实现[D];广东工业大学;2011年
5 张英健;基于无热化检测系统的自动聚焦算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 王家川;基于图像处理的自动聚焦理论研究[D];重庆大学;2012年
7 史萌;基于刀具检测仪的数字图像自动聚焦技术研究[D];西安工业大学;2012年
8 王敏君;基于图像的自动聚焦方法研究[D];南昌航空大学;2010年
9 李抵非;基于分段式策略的图像自动聚焦研究[D];吉林大学;2012年
10 马书晓;基于提升小波变换的自动聚焦算法研究[D];山东大学;2013年
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