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《国防科学技术大学》 2010年
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基于图像的自动调焦方法研究及系统实现

徐博泓  
【摘要】:在靶场测量、铁轨几何参数测量等的光测成像系统中,对成像系统进行精确调焦以获取清晰的图像对测量精度起决定性影响。传统光测成像设备的调焦主要依靠人眼观察进行手动调焦,效率低且受人为因素影响大。此时,成像设备的调焦系统并不能保证得到全程清晰的目标图像。根据这些相对模糊的图像进行测量、分析得到的结果,其精度和可靠性不可避免会受到影响。 本文在介绍国内外自动调焦研究现状的基础上,对数字式自动调焦的特性和原理进行了系统阐述,并根据摄像测量原理设计了基于图像的快速自动调焦系统结构。对于其中的两大关键技术:运动目标的跟踪定位和自动调焦算法的选择进行了深入的研究。通过实验结果对比分析,本文实现了跟踪窗口自适应的Mean Shift跟踪算法和一种粗调与精调相结合的快速搜索调焦算法,使用VC++编程语言编写了系统控制软件程序。根据系统的设计要求选取了合适的器件,搭建了基于图像的快速自动调焦系统。 针对轨道几何参数摄像测量中,近地面湍流条件下运动目标,由于其受大气湍流的影响导致图像清晰度随机抖动而无法进行自动调焦的问题,本文对电动镜头自动调焦部分进行了改进,提出了一种新的调焦方法:比例调焦。该调焦方法采用焦距与聚焦之间的比例关系实现对运动目标的调焦,无需对每一帧图像进行清晰度计算。系统的外场实验结果表明,该调焦方法对于近地面湍流条件下的运动目标能够实现实时准确调焦。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2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
2 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3条
1 陈参宁;基于ARM-Linux的数字自动对焦系统的研究与实现[D];华南理工大学;2012年
2 王珊珊;机器视觉大孔径大视场内调焦光学系统的研究[D];长春理工大学;2012年
3 刘春娟;基于ARM的自动调光调焦控制系统研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);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 刘力双;孙双花;吕乃光;;视觉系统中调焦函数的选择方法研究[J];北京机械工业学院学报;2008年01期
3 王欣;安志勇;杨瑞宁;;基于图像清晰度评价函数的CCD摄像机自动调焦技术研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年01期
4 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
5 黄剑琪,徐之海,冯华君,戴顺林,李奇,边美娟;基于分辨力空间变化的自动聚焦方法[J];光电工程;2001年01期
6 王立强,林斌,徐向东,陆祖康;基于USB Video Camera的自动对焦系统[J];光电工程;2001年05期
7 袁珂;徐蔚鸿;;基于图像清晰度评价的摄像头辅助调焦系统[J];光电工程;2006年01期
8 颜佳;吴敏渊;陈淑珍;张青林;;跟踪窗口自适应的Mean Shift跟踪[J];光学精密工程;2009年10期
9 梁耀,曹剑中,刘波,黄茹;测量电视的自动调焦系统实现[J];航空计算技术;2005年03期
10 杨再华,李玉和,李庆祥,郭阳宽;一种粗精结合的图像反馈自动调焦方法[J];计算机工程与设计;2005年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈前荣;目标图像的光学相关识别与运动模糊图像恢复[D];国防科学技术大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 蒋凤林;基于数字图像处理的自动调焦算法研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
2 李鹏飞;基于Mean Shift的目标跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 耿道鹏;基于图像的光测成像系统自动调焦方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴礼刚;何文荣;胡晋荪;周方洁;宋宝安;沈祥;王训四;戴世勋;徐铁峰;;日间电晕紫外照相机的研究[J];半导体光电;2010年03期
2 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
3 陈东生,陈翀,李尚政;非等温旋转曲面温度场的在线监测[J];兵工自动化;2002年06期
4 张晖;倪丽娜;于明飞;罗宽;;不规则物体投影面积测量系统[J];兵工自动化;2007年06期
5 刘力双;孙双花;吕乃光;;视觉系统中调焦函数的选择方法研究[J];北京机械工业学院学报;2008年01期
6 李震宇;;浅议数字图像处理时如何确定使用的分辨率[J];才智;2008年21期
7 马克军;离散系统单位冲激响应的直接确定[J];长春邮电学院学报;1994年03期
8 马克军;常见信号作用下连续系统完全响应的直接确定[J];长春邮电学院学报;1995年01期
9 马克军,姜万国,郑巍;连续系统传输算子的基本性质[J];长春邮电学院学报;1995年04期
10 杨楠;杨瑞宁;安志勇;曹维国;;枪用光学瞄具分划倾斜测试系统研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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];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2010年全体会议论文集[C];2010年
9 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];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2010年全体会议论文集[C];2010年
10 刘文超;范宜燕;王选择;;贴片机自动对准系统的硬件设计[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(2)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙晶华;提高水下激光成像衬度的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐洪梅;水下非均匀光场的目标探测研究[D];中国海洋大学;2009年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
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 齐海兵;可调谐光纤法布里—珀罗滤波器的理论与实验研究[D];华中科技大学;2011年
10 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011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 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
3 孙雪辉;利用多特征和软成像的手机图像盲取证技术[D];大连理工大学;2010年
4 王培红;水下运动目标大范围远距离成像技术研究[D];中国海洋大学;2010年
5 谢晓梦;水下目标激光扫描深度探测精度分析[D];中国海洋大学;2010年
6 赵兰兰;EDFA增益斜率影响因素的实验研究和数值模拟[D];江南大学;2010年
7 刘晓腾;基于JPEG压缩特性的彩色伪造图像盲取证[D];北京交通大学;2010年
8 赵羲;小天体撞击探测光学成像仿真技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
9 印杨松;机器视觉技术在玉米并肩杂、不完善粒检测中的应用研究[D];浙江大学;2011年
10 张万祯;流式图像赤潮监测仪光学系统设计[D];福建师范大学;2010年
【同被引文献】
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 祁琳;李凤苓;乔建社;;一种专用CCD摄像机的设计[J];半导体光电;2006年05期
3 王欣;安志勇;杨瑞宁;;基于图像清晰度评价函数的CCD摄像机自动调焦技术研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年01期
4 陈参宁;邓华秋;王剑华;;基于光圈控制的自动曝光算法研究[J];传感器与微系统;2011年11期
5 王剑华;邓华秋;陈参宁;;数字自动对焦中的搜索算法研究[J];传感器与微系统;2012年05期
6 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
7 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
8 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
9 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
10 林平;电视摄像中的白平衡与光圈控制[J];电视技术;2004年09期
中国博士学位论文全文数据库 前9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 修吉宏;基于图像功率谱的航空图像质量判别技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
5 付贤松;CMOS图像传感器动态范围扩展技术的研究[D];天津大学;2006年
6 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
7 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
8 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
9 卢振华;推扫式遥感相机基于图像的实时自动调焦研究[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 刘涛;基于FPGA的图像采集、显示与调焦系统设计[D];西北大学;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 赵志彬;机载光电平台可见光摄像机自动调焦技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
5 金雪;基于图像分析的光学参数测试技术研究[D];西安工业大学;2012年
6 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
7 田宜彬;数字成像系统的自动对焦算法研究[D];浙江大学;2002年
8 张洪文;空间相机调焦技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
9 惠守文;长焦距斜视实时航空相机自动调焦技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
10 刘斌;基于图像技术的自动调焦方法研究与实现[D];浙江大学;2004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1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
【二级参考文献】
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 任瑞治;郭树旭;顾玲嘉;蔡希昌;;CCD相机图像自动稳光技术的研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年02期
4 熊兴华;数字影像质量评价方法评述[J];测绘科学;2004年01期
5 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
6 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
7 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
8 刘琚,何振亚;盲源分离和盲反卷积[J];电子学报;2002年04期
9 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
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
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 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
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 钱雪彪;图像式远程目标微小位移监测系统的设计与实现[D];电子科技大学;2003年
2 魏崇奎;基于HVS图像质量评价模型的方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 杜锴;诺日士中国市场营销策略研究[D];对外经济贸易大学;2006年
4 徐以美;视频序列中运动目标检测与跟踪技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;自动调焦[J];电子工业专用设备;1977年02期
2 杜晓菡,曾庆宁;虹膜识别中图像采集的研究[J];电视技术;2004年12期
3 吴小翠;郭斯羽;易国;;基于边界梯度的自动调焦评价函数[J];计算机系统应用;2010年03期
4 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
5 姚源;谭广通;李长春;;基于图像处理的自动调焦的分析[J];科技信息;2009年19期
6 麻恒阔;魏国强;;基于图像处理自动调焦方法的稳定性研究[J];航空精密制造技术;2007年02期
7 贾晓艳;萧泽新;邓仕超;;基于聚焦评价函数的自动调焦方法的研究[J];光学技术;2007年S1期
8 王学影,张洪涛;基于图像处理的CCD摄像机自动调焦方法研究[J];计量技术;2005年08期
9 贾晓飞;李宜斌;陈德智;许家新;;非制冷红外热像仪的快速自动调焦算法设计[J];激光与红外;2009年06期
10 孙国强;白绳武;;基于FPGA的图像调焦系统研究[J];电子科技;2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 武星星;刘金国;;基于改进型BP算法的空间相机自动调焦研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
2 张闯;卢桂章;赵新;;面向微操作应用的自动寻针、调焦和针尖定位算法及其实现[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
3 曹茂永;孙农亮;郁道银;;离焦模糊图像清晰度评价函数的研究[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
4 孙安青;萧泽新;;自动显微镜实时快速调焦技术及其实现[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
5 张文成;毛清龙;唐崇丹;黄作明;;煤岩反射率自动测定和有机组分测定系统的研究[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年
6 范富明;程良伦;;基于宏微双驱结构的显微镜离焦在线检测及补偿[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
7 张运海;赵改娜;;兔散瞳眼底照相机的精密调焦[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
8 段瑞青;余烨;刘晓平;;基于图像的物体轮廓重建[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
9 董乔雪;王一鸣;杨卫中;杨丽丽;冯磊;石庆兰;徐云;;基于图像技术的温室光分布研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
10 杨培艳;李惠光;王振春;李欢;;基于图像视觉的电磁炮外弹道实验研究[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 龙云怒;模仿人眼自动调焦距的液体镜头问世[N];医药经济报;2006年
2 本报记者 聂翠蓉;液体镜头让手机拍照更清晰[N];科技日报;2006年
3 本报记者 徐鹏飞;农民发明家张其高[N];中国知识产权报;2006年
4 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
5 ;酷品T形台[N];电脑报;2005年
6 ;傻瓜相机[N];中国计算机报;2005年
7 刘爽;中科院光电所研制出新型光刻机[N];中国企业报;2008年
8 ;当手机爱上名片:OCR名片识别功能全导读[N];电子资讯时报;2007年
9 束搏夏时洪;实现建模技术的3种方法[N];计算机世界;2007年
10 徐明华;家用DC 越“快”越好[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于秋水;基于图像处理方法的光学瞄具自动调焦技术研究[D];长春理工大学;2011年
2 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
3 徐新;数字图像自动调焦技术及其在低光照环境下的应用研究[D];上海交通大学;2012年
4 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
5 卢振华;推扫式遥感相机基于图像的实时自动调焦研究[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
6 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
7 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
8 刘瑞安;单摄像机视线跟踪技术研究[D];天津大学;2007年
9 周晓谋;尿液显微颗粒自动检测与图像处理研究[D];中国矿业大学;2012年
10 卢慧卿;惰性气体同位素测量系统的智能化研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 赵志彬;机载光电平台可见光摄像机自动调焦技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
3 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
4 谢小华;风洞光电测量系统自动调焦软件设计与实现[D];电子科技大学;2013年
5 吴冬冬;全自动尿沉渣分析仪的显微自动调焦系统设计与实现[D];武汉理工大学;2012年
6 吴小翠;全自动尿沉渣检验仪自动调焦方法研究[D];湖南大学;2010年
7 姚珺;红外热像仪自动调焦和图像采集技术的研究[D];南京理工大学;2012年
8 梁炎锋;无热化设计效果检测仪自动调焦系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 姜晓博;基于嵌入式系统的摄像头自动调焦关键技术研究[D];沈阳航空航天大学;2013年
10 陶敏;果蝇复眼病变图像识别的自动调焦技术研究[D];中南大学;2010年
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