基于图像处理的自动检焦技术在航空相机中的应用研究

发布时间：2017-12-14 18:38

  本文关键词：基于图像处理的自动检焦技术在航空相机中的应用研究

  更多相关文章： 航空相机 自动检焦 图像法检焦 信噪比 像移 分区域检焦

【摘要】：实时精确的自动检调焦技术是保证航空相机清晰成像的关键技术。由于航空环境复杂多变,长焦距航空相机在成像过程中受到温度、大气压力、成像距离变化等因素的影响,导致系统产生离焦,成像分辨率降低,需要在航空相机中设置自动检调焦系统,对航空相机进行实时检调焦。目前航空相机采用的基于自准直的检调焦方法无法满足现代航空相机快速检调焦的要求,基于图像处理的自动检调焦技术在航空相机中的应用研究受到越来越多的重视,本文基于这种应用需求,针对基于图像处理的自动检焦技术应用于航空相机中遇到的图像评价函数选择、图像信噪比低、图像像移、提高检焦精度等问题展开研究。在对基于图像处理的自动检焦评价函数算子进行了深入分析的基础上,建立了一种通用的评价函数模型,并对目前存在的多种评价函数算子进行比较,对基于小波变换的评价函数算子进行了改进,作为航空相机的自动检焦评价函数算子。该算子对图像中的噪声有较好的抑制作用,并且检焦灵敏度高,适合于航空相机的自动检焦应用。提出了一种定量分析图像信噪比与航空相机自动检焦精度关系的方法,并给出了信噪比与检焦精度之间关系的数学关系表达式。以评价函数的方差和检焦不确定函数(AUM)作为衡量检焦精度的标准,通过计算图像评价函数的方差和AUM值,得出系统检焦精度和图像信噪比的关系曲线。利用改进的小波变换的评价函数作为检焦算子,当图像的信噪比由29dB升高到62d B时,AUM由0.1428mm降低到0.0391mm,系统自动检焦的准确性升高了大约30%。分析了像移对评价函数的影响,图像的像移量越大,检焦评价函数曲线的峰值下降越显著,系统检焦精度越低;提出在检焦范围内探测器快速移动连续成像,降低图像中的像移量;同时,提出对根据图像直接计算的评价函数进行二次函数拟合,减弱像移对自动检焦精度的影响,通过拟合曲线的极大值点得出最佳对焦位置;当图像中像移量小于3个像元时,利用上述方法使得自动检焦精度提高了大约40%,满足航空相机自动检焦精度要求。提出利用图像分区域自动检焦的方法提高航空相机自动检焦的速度和检焦精度。图像分区域自动检焦方法通过采用并行计算和剔除无用子区域的方法,在保证系统检焦精度的同时,有效地提高了航空相机自动检焦的速度,实现了航空相机的实时性自动检焦。以上研究工作所取得的成果使得基于图像的自动调焦方法在航空相机中的应用向前迈进了一大步。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;V245.6

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本文编号：1288971