基于数字图像处理的自动聚焦系统算法研究

【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。