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平显视差检测仪自动控制系统设计

作　者: 张清
导　师: 高明
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 平视显示器视差图像评价函数搜索算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
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内容摘要

平视显示器视差的存在会直接影响到机载光电瞄准系统的瞄准精度。传统视差检测方法受观测者的主观影响较大,存在检测精度不高、检测效率低等问题。针对传统检测方法的不足,本文结合CCD图像采集技术,研究了一种基于DSP的平视显示器视差自动检测方法。阐述了该方法的测量原理、基本组成及核心算法,并对视差检测仪的自动反馈控制部分进行了详细设计。论文主要包括以下内容：1.根据视差检测仪的测量原理,分析和推算出调焦量、离焦量、视差角的数学关系式。2.通过分析图像处理的自动调焦原理,确立了图像评价函数为视差检测的核心算法。根据各种图像评价函数的仿真数据,结合拉普拉斯函数,研究了一种检测平视显示器分划图像的灰度梯度图像评价函数。3.为了提高检测效率和检测精度,分析了国内外常用的调焦窗口智能规划方法。针对平视显示器分划图像高亮度的特点,研究了一种基于高亮度的调焦窗口智能规划。4.为了更好的完成视差的自动检测过程,分析传统爬山搜索算法的不足,并且针对这些不足对优化的爬山搜索算法进行改进,大幅度减少搜索算法对系统造成的误差。5.根据视差检测仪中的主要技术参数,设计了满足测量要求的嵌入式DSP反馈控制系统,并完成了反馈控制部分的软件实现。通过实验验证了所有算法的可行性与精度,设计的控制系统满足平显视差检测要求。控制系统配合后期的CCD及光学系统,即组成平视显示器视差自动检测系统。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题的背景、意义  8-11
    1.1.1 课题的背景  8-9
    1.1.2 课题的意义  9-11
  1.2 平视显示器视差检测技术研究现状  11-14
    1.2.1 传统检测方法成果简述  11-13
    1.2.2 该领域研究发展趋势  13-14
  1.3 研究内容  14-15
    1.3.1 课题研究的主要内容  14-15
    1.3.2 本人在课题中承担的工作  15
  1.4 论文章节安排  15-16
2 平显视差自动检测系统测量原理  16-22
  2.1 建立视差检测的数学模型  16-20
    2.1.1 调焦量与线视差之间的关系  17-18
    2.1.2 线视差与视差值之间的关系  18-20
  2.2 系统的模块组成  20
  2.3 系统的测量原理  20-21
  2.4 本章小结  21-22
3 图像评价函数的选择  22-32
  3.1 图像清晰度的评价  22-26
    3.1.1 频域函数  22-24
    3.1.2 灰度梯度函数  24-26
    3.1.3 信息学函数  26
    3.1.4 统计学函数  26
  3.2 调焦评价函数的选取  26-29
    3.2.1 各类调焦评价函数单峰性与灵敏度的分析  27-28
    3.2.2 各类调焦评价函数运算时间分析  28-29
  3.3 图像的预处理  29-31
  3.4 本章小结  31-32
4 调焦窗口的规划及调焦搜索算法的选取  32-41
  4.1 调焦窗口选取  32-38
    4.1.1 基于黄金分割的调焦窗口规划  32-33
    4.1.2 非均匀采样的调焦窗口规划  33-36
    4.1.3 基于光流场的调焦窗口规划  36
    4.1.4 高亮度调焦窗口规划  36-38
  4.2 搜索算法  38-40
    4.2.1 传统的爬山搜索算法  38-39
    4.2.2 改进的爬山算法  39-40
  4.3 本章小结  40-41
5 自动调焦系统的嵌入式DSP电路设计及软件实现  41-53
  5.1 硬件实现  41-43
  5.2 主要芯片简介  43-50
    5.2.1 DSP芯片  44-45
    5.2.2 CPLD芯片  45-46
    5.2.3 DRAM芯片  46-47
    5.2.4 Flash Memory芯片  47-48
    5.2.5 开关电压调节器和电源转换芯片  48-49
    5.2.6 电机驱动电路  49
    5.2.7 RS232串口电路和USB接口电路  49-50
  5.3 基于DSP系统自动控制系统软件设计  50-52
  5.4 本章小结  52-53
6 自动控制系统软件与实验  53-64
  6.1 清晰度评价系统软件的开发  53-57
    6.1.1 开发环境  53
    6.1.2 软件的开发  53-57
  6.2 清晰度评价系统软件的功能介绍  57-59
  6.3 清晰度评价系统的仿真实验验证  59-62
  6.4 检测精度分析  62-63
  6.5 本章小结  63-64
7 结论与展望  64-66
  7.1 结论  64-65
  7.2 展望  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70-71
致谢  71-73

平显视差检测仪自动控制系统设计

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