红外热像仪自动调焦和图像采集技术的研究

【摘要】：自动调焦技术是图像采集系统中保证图像清晰度的重要技术,最早应用于摄像设备。国内外对自动调焦技术都有很广泛的研究。从早期的测距法、相位法和对比度法,到基于数字图像处理的调焦方式,自动调焦技术越来越趋于数字化和智能化。 近年来,红外热成像技术得到迅猛发展,成为夜视技术领域的重要课题,本实验室长期从事红外热成像系统的研究。在红外热成像系统中,由于手动调焦操作流程复杂、主观性强、对操作者要求较高和容易产生视觉疲劳,造成调焦得到的图像不稳定且不清晰,并且手动调焦耗时较长,不能适应现代成像系统自动化的要求。因此,实现红外热成像系统的自动调焦功能变得至关重要,它直接关系到红外热成像系统的成像质量。 本文致力于自动调焦和图像采集功能的研究,帮助红外热像仪在最短时间内获得最清晰的图像。文中主要介绍红外热像仪自动调焦和图像采集技术的基本理论、现状和发展；对各种常用的图像清晰度评价算法进行分析和研究,并提出基于灰度分割的图像清晰度评价算法；对自动调焦中的关键技术进行研究,并且设计了适合本文系统的调焦窗口选择方法和电机搜索策略；完成以FPGA为核心的自动调焦和图像采集解决方案；最后对实验结果进行分析。 本文提出的基于灰度分割的图像清晰度评价算法具有灵敏度高、实时性好等优点,在红外热像仪自动调焦系统的硬件平台上实现,得到了比较满意的结果。