显微视觉测量系统的自动对焦技术研究
发布时间：2021-02-20 12:49
在基于数字图像处理的自动对焦研究中,图像评价和搜索算法是该过程的重要环节。要实现系统准确、快速的自动对焦,选取一个评价性能良好的评价算法和高效优化的搜索算法是我们亟待解决的关键问题。本文针对常用算法所存在的对焦成功率不高、对焦速度缓慢等问题,提出基于“三邻域”图像清晰度评价的改进算法和变步长全域搜索的优化算法,开发实现显微视觉系统的自动对焦技术,搭建检测平台,验证自动对焦算法的有效性。论文主要研究内容如下:1.提出基于主动式的对焦深度法的自动对焦方案,并基于实验室现有设备搭建该系统的硬件平台,其中包括一些硬件的选型及整个平台系统的具体实现,为整个系统的开发实现奠定硬件基础。2.开展图像评价算法的研究,针对灰度变化类算法存在的误判问题,提出一种“三邻域”图像评价新算法,通过实验得到本文所提算法与各常用灰度类算法的评价函数曲线图,实验结果表明,本文所提算法评价性能最佳,为后续自动对焦的实现奠定理论基础。3.针对常用的自动对焦搜索算法所存在的对焦速度慢和局部极值干扰问题,提出自适应变步长搜索算法和四步试探法,通过自动对焦搜索过程分析,结合图像评价算法在自动对焦平台上进行了自动对焦实验,实验结...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文组织结构图
并且在不同的成像系统中，以及不同的工作条件下，该方法上也没有一个绝对的、统一的建模方法，所以导致其在实际应用中想。焦深度法[72,73]（DFF,Depth From Focus）是一种通过在对焦区间寻的对焦方法。它先通过数字图像采集系统获取图像，并对图像进，判断其是否清晰，如若模糊，则将信号反馈给计算机，计算机再制镜头运动，再采集图像（一般为 10 幅以上，步距越小，采集的对焦精度越高）进行分析，直至采集到的图像最清晰，对焦完成深度法的调焦示意流程图如图 2-1 所示。由以上工作过程可知，这图像清晰度的实时评价，这就避免了离焦深度法中由于数学模型的及检测环境变化而造成的对焦误差，这种方法对焦效果较好，但同一种搜索的方式，所以在对焦时间上就比较长，效率较低。
（2）聚焦深度法与离焦深度法相比，应用更加灵活，对于不同的硬件平台我们只需通过修改相应的参数即可，可移植性强，而且基于聚焦深度法的自动调焦系统性能的提升比较大的程度上是依赖于算法设计与改进，而不需要增额外的硬件设备。考虑到在通常情况下，工厂生产线的检测环境比较恶劣，且不可控因素多，本文基于这一情况选择主动式对焦法来为系统提供光源以减少外界因素响；而从实际的工程应用出发，为减少资源的浪费以及系统精度的提升，本主要采用聚焦深度法来进行自动调焦系统的设计。综上所述，本文最终选择自动对焦方法是主动式的聚焦深度法。2.2 自动对焦方案的制定对焦深度法又称为聚焦深度法，其测量原理示意图[4]如图 2-2 如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]光显微成像系统自动对焦技术的研究[J]. 商艳芝,江旻珊. 光学仪器. 2016(02)
[2]基于双目立体视觉的目标测距系统[J]. 沈彤,刘文波,王京. 电子测量技术. 2015(04)
[3]刀具磨损的自动检测及检测系统[J]. 秦国华,易鑫,李怡冉,谢文斌. 光学精密工程. 2014(12)
[4]简单图像的快速聚焦[J]. 陈芳,张存继,韩延祥,史金飞. 光学精密工程. 2014(01)
[5]一种适用于任意目标的离焦深度快速自动聚焦技术[J]. 黄德天,吴志勇,刘雪超,张红胜. 光电子.激光. 2013(04)
[6]大尺度三维几何尺寸立体视觉测量系统实现[J]. 张旭苹,汪家其,张益昕,王顺,谢飞. 光学学报. 2012(03)
[7]弱磁探测技术发展现状[J]. 陈正想,卢俊杰. 水雷战与舰船防护. 2011(04)
[8]数字图像清晰度评价函数的研究与改进[J]. 申勤. 微型机与应用. 2011(01)
[9]基于微分图像自相关的自动对焦法[J]. 黄艳,徐巧玉,叶东,车仁生. 光学学报. 2010(12)
[10]机械制造领域测量技术的发展研究[J]. 裘祖荣,石照耀,李岩. 机械工程学报. 2010(14)
博士论文
[1]基于图像处理技术的自动调焦方法研究[D]. 路朋罗.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]数字自动对焦技术的理论及实现方法研究[D]. 李奇.浙江大学 2004
硕士论文
[1]显微镜快速自动对焦技术研究[D]. 张勇贞.华侨大学 2017
[2]细胞筛选平台显微自动对焦系统研究[D]. 李斯文.河南科技大学 2017
[3]DNA芯片电泳检测中的自动对焦和定位研究[D]. 朱晨旭.东南大学 2015
[4]基于DSP的自动对焦算法研究[D]. 彭方.西安电子科技大学 2011
[5]显微图像拼接系统设计与实现[D]. 张伟.北京邮电大学 2009
[6]基于DSP的显微镜自动对焦系统设计[D]. 吴建平.浙江大学 2008
[7]图像式三坐标测量仪大范围快速自动调焦策略的研究[D]. 陈琛.上海交通大学 2008
[8]CCD图像检测系统自动调焦的研究[D]. 张辉.哈尔滨工业大学 2007
[9]数字CMOS自动对焦系统研究[D]. 李媛媛.浙江大学 2007
[10]基于数字图像处理的自动对焦技术研究[D]. 刘兴宝.中国工程物理研究院 2007
本文编号：3042795
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文组织结构图
并且在不同的成像系统中，以及不同的工作条件下，该方法上也没有一个绝对的、统一的建模方法，所以导致其在实际应用中想。焦深度法[72,73]（DFF,Depth From Focus）是一种通过在对焦区间寻的对焦方法。它先通过数字图像采集系统获取图像，并对图像进，判断其是否清晰，如若模糊，则将信号反馈给计算机，计算机再制镜头运动，再采集图像（一般为 10 幅以上，步距越小，采集的对焦精度越高）进行分析，直至采集到的图像最清晰，对焦完成深度法的调焦示意流程图如图 2-1 所示。由以上工作过程可知，这图像清晰度的实时评价，这就避免了离焦深度法中由于数学模型的及检测环境变化而造成的对焦误差，这种方法对焦效果较好，但同一种搜索的方式，所以在对焦时间上就比较长，效率较低。
（2）聚焦深度法与离焦深度法相比，应用更加灵活，对于不同的硬件平台我们只需通过修改相应的参数即可，可移植性强，而且基于聚焦深度法的自动调焦系统性能的提升比较大的程度上是依赖于算法设计与改进，而不需要增额外的硬件设备。考虑到在通常情况下，工厂生产线的检测环境比较恶劣，且不可控因素多，本文基于这一情况选择主动式对焦法来为系统提供光源以减少外界因素响；而从实际的工程应用出发，为减少资源的浪费以及系统精度的提升，本主要采用聚焦深度法来进行自动调焦系统的设计。综上所述，本文最终选择自动对焦方法是主动式的聚焦深度法。2.2 自动对焦方案的制定对焦深度法又称为聚焦深度法，其测量原理示意图[4]如图 2-2 如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]光显微成像系统自动对焦技术的研究[J]. 商艳芝,江旻珊. 光学仪器. 2016(02)
[2]基于双目立体视觉的目标测距系统[J]. 沈彤,刘文波,王京. 电子测量技术. 2015(04)
[3]刀具磨损的自动检测及检测系统[J]. 秦国华,易鑫,李怡冉,谢文斌. 光学精密工程. 2014(12)
[4]简单图像的快速聚焦[J]. 陈芳,张存继,韩延祥,史金飞. 光学精密工程. 2014(01)
[5]一种适用于任意目标的离焦深度快速自动聚焦技术[J]. 黄德天,吴志勇,刘雪超,张红胜. 光电子.激光. 2013(04)
[6]大尺度三维几何尺寸立体视觉测量系统实现[J]. 张旭苹,汪家其,张益昕,王顺,谢飞. 光学学报. 2012(03)
[7]弱磁探测技术发展现状[J]. 陈正想,卢俊杰. 水雷战与舰船防护. 2011(04)
[8]数字图像清晰度评价函数的研究与改进[J]. 申勤. 微型机与应用. 2011(01)
[9]基于微分图像自相关的自动对焦法[J]. 黄艳,徐巧玉,叶东,车仁生. 光学学报. 2010(12)
[10]机械制造领域测量技术的发展研究[J]. 裘祖荣,石照耀,李岩. 机械工程学报. 2010(14)
博士论文
[1]基于图像处理技术的自动调焦方法研究[D]. 路朋罗.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]数字自动对焦技术的理论及实现方法研究[D]. 李奇.浙江大学 2004
硕士论文
[1]显微镜快速自动对焦技术研究[D]. 张勇贞.华侨大学 2017
[2]细胞筛选平台显微自动对焦系统研究[D]. 李斯文.河南科技大学 2017
[3]DNA芯片电泳检测中的自动对焦和定位研究[D]. 朱晨旭.东南大学 2015
[4]基于DSP的自动对焦算法研究[D]. 彭方.西安电子科技大学 2011
[5]显微图像拼接系统设计与实现[D]. 张伟.北京邮电大学 2009
[6]基于DSP的显微镜自动对焦系统设计[D]. 吴建平.浙江大学 2008
[7]图像式三坐标测量仪大范围快速自动调焦策略的研究[D]. 陈琛.上海交通大学 2008
[8]CCD图像检测系统自动调焦的研究[D]. 张辉.哈尔滨工业大学 2007
[9]数字CMOS自动对焦系统研究[D]. 李媛媛.浙江大学 2007
[10]基于数字图像处理的自动对焦技术研究[D]. 刘兴宝.中国工程物理研究院 2007
本文编号：3042795
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