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影像测量仪自动对焦技术的研究与系统开发

作　者: 陈德军
导　师: 王平江；陈吉红
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 自动对焦图像清晰度评价函数搜索策略 CNC 运动控制
分类号: TH744
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 166次
引　用: 2次
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内容摘要

自动对焦技术是计算机视觉、数字成像系统和非接触精密测量仪器中的关键技术之一。由于数字成像器件的实用化,近年来人们对自动对焦技术的研究集中在数字图像处理的方法上,并取得了大量成果。随着运动控制技术的不断发展和完善,运动控制器作为一种独立的工业自动化控制产品,已经被应用在越来越多的产品领域中。很多原来手动的仪表仪器,加上运动控制器就可以轻易地进行CNC升级。而其中的一些基于图像的测量设备,在进行CNC升级以后,就可以方便地在设备上开发自动对焦功能。本文所阐述的自动对焦系统正是基于CNC而开发的。首先,本文讨论了自动对焦的三个基本要素,即清晰度评价函数,对焦窗口和搜索策略。在此基础上提出了一种三阶段复合的清晰度评价算法和区域最优法的搜索策略;其次,阐述了自动对焦系统的硬件构成和软件设计,在影像测量仪上开发了一套运动控制系统,控制摄像机沿光轴移动以实现焦距的调节。接着,详细介绍了自动对焦系统的软件设计,采用图像处理的手段实现了各种评价函数的清晰度评价,运用多线程编程实现了自动对焦的搜索过程,并说明了自动对焦模块的软件界面和使用方法。最后,本文通过大量的实验对系统性能进行测试,包括对焦曲线测试,对焦重复性测试,对焦速度测试等。通过测试,阐述了影响系统性能指标的因素,并对系统的相关参数进行合理的配置,使得系统稳定,对焦性能良好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-14
  1.1 课题来源  8
  1.2 自动对焦技术概述  8
  1.3 自动对焦技术的发展历程  8-9
  1.4 自动对焦技术的研究现状  9-13
  1.5 本课题研究内容  13-14
2 自动对焦算法研究  14-27
  2.1 清晰度评价函数  14-17
  2.2 评价性能对比分析  17-20
  2.3 对焦窗口  20-22
  2.4 自动对焦搜索算法  22-26
  2.5 本章小节  26-27
3 自动对焦系统的硬件设计  27-33
  3.1 整体硬件结构  27-28
  3.2 运动控制系统结构  28-29
  3.3 光源控制设计  29-32
  3.4 本章小结  32-33
4 自动对焦系统的软件实现  33-43
  4.1 自动对焦模块设计  33-35
  4.2 清晰度评价算法实现  35-37
  4.3 Windows 多线程设计  37-40
  4.4 软件界面设计  40-42
  4.5 本章小结  42-43
5 实验结果与分析  43-53
  5.1 对焦曲线测试  43-45
  5.2 对焦重复性测试  45-50
  5.3 对焦速度测试  50-51
  5.4 对焦性能对比  51-52
  5.5 本章小结  52-53
6 总结与展望  53-55
  6.1 全文总结  53
  6.2 本文创新点  53-54
  6.3 系统展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录I 梯度评价函数实现代码  59-61
附录II 搜索线程实现代码  61-63
附录III 作者攻读硕士学位期间发表的论文  63

影像测量仪自动对焦技术的研究与系统开发

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