检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：林兆华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

光电经纬仪对目标进行跟踪测量过程中，目标与设备的相对距离不断发生变化，会造成目标像面离焦，降低了背景与目标成像的对比度，影响了成像质量。现有的光电经纬仪的调焦是依靠人眼观察手动调焦,或根据距离信息来实现距离调焦，这种... 详细信息

光电经纬仪对目标进行跟踪测量过程中，目标与设备的相对距离不断发生变化，会造成目标像面离焦，降低了背景与目标成像的对比度，影响了成像质量。现有的光电经纬仪的调焦是依靠人眼观察手动调焦,或根据距离信息来实现距离调焦，这种传统调焦方式具有精度不高等缺点。同时由于受温度变化使得经纬仪焦面发生变化，为了减小环境温度变化对经纬仪成像系统的影响，目前主要利用温度经验公式补偿温度引起的离焦量，况且每台经纬仪都需要进行外场温度补偿标定，工作量很大。因此自动调焦问题是光电经纬仪亟待解决的问题。随着现代计算技术的发展和数字图像处理理论的日益成熟，越来越多的自动调焦算法运用的是图像处理理论。基于图像处理自动调焦技术在光电经纬仪等大型光测设备中是非常具有应用前景的，在此背景下本文对基于图像处理理论的自动调焦技术进行了相关研究。本文首先根据图像处理自动调焦的原理及其关键技术，给出了基于图像处理的自动调焦技术在经纬仪中的应用的系统组成和工作流程，对目前基于图像处理的清晰度评价函数进行了分类阐述，并且对某些评价函数进行改进，选取几种代表性调焦评价函数进行计算与实验，得到并分析其函数曲线，选出最优的清晰度评价函数。本文将经纬仪自动调焦过程分为粗调和细调两个过程，通过实验得到本文提到的改进的Kirsch清晰度评价函数适合作为粗调清晰度评价函数，基于小波变换的清晰度评价函数适合作为细调清晰度评价函数。针对小波变换清晰度评价函数计算量大，实时性不高的特点，本文采用提升小波变换的清晰度评价函数，采用提升方法构造小波函数，并提出基于提升小波变换的清晰度评价函数。本文提出了一种经纬仪自动调焦窗口的选择方法——基于目标脱靶量计算调焦窗口，该方法能跟踪运动目标，计算量较小，满足调焦准确性的要求，另外还减少了背景对调焦过程的影响。在聚焦搜索过程中，本文提出一种适合经纬仪自动调焦的搜索算法——爬山搜索与曲线拟合相结合的搜索算法，在粗调焦过程中，使用爬山搜索算法，在细调区内，采用爬山算法与曲线拟合相结合的调焦方式。本文对爬山搜索算法存在的问题进行多项改进，实验证明了该方法的有效性。最后对基于图像处理的自动调焦系统在经纬仪上进行了验证，实验表明本文算法能够做到对经纬仪图像的自动调焦，系统的调焦精度为±0.015mm。稳定性较高，该自动调焦系统完全能够满足光电经纬仪实时跟踪以及事后数据处理和分析对图像清晰度的要求。

关键词：图像处理自动调焦小波提升变换清晰度评价函数搜索算法

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基于单目视觉的散焦测距算法的研究

基于单目视觉的散焦测距算法的研究

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作者：董杰中国海洋大学

学位级别：博士

基于图像的三维测量技术因其装置简便而适合机器人视觉系统,长期以来一直是计算机视觉中的热点问题。其中最具代表性的双目视觉技术和辐射立体视觉技术已被广泛研究。近些年来,基于散焦的物体深度算法逐渐受到重视。它属于单目视觉,不... 详细信息

基于图像的三维测量技术因其装置简便而适合机器人视觉系统,长期以来一直是计算机视觉中的热点问题。其中最具代表性的双目视觉技术和辐射立体视觉技术已被广泛研究。近些年来,基于散焦的物体深度算法逐渐受到重视。它属于单目视觉,不存在立体视觉中目前尚未解决的特征点匹配以及遮挡等问题,在某些领域具有更好的实用性。目前的散焦测距算法(Depth from defocus,简称DFD)需要两幅以上的图像,根据同一物体散焦成像的差异来确定所测物体表面的深度。二次成像的约束增加了单目测距操作的复杂度,限制了其应用实时性。实际上,目前DFD的算法中并没有利用图像的整体灰度信息关联。而利用辐射立体视觉原理,二维图像的灰度分布在重建物体三维形状的同时,也提供了替代二次成像要求的约束条件,从而使基于单目单幅图像的物体表面测距在理论上成为可能。本论文结合图像的灰度信息,对基于单幅图像的散焦测距这一探索性课题进行了研究。本论文的主要工作是研究单幅图像的散焦测距算法,主要分为两部分,第一部分是在求取点扩散函数的过程中引入清晰度评价函数,通过对原图像进行复原的方法来得到点扩散函数；第二部分则是利用图像的二维灰度信息,通过灰度梯度法来解决单幅图像散焦测距算法中难以确定聚焦像面与具体成像面位置关系的问题。本论文的主要研究内容如下： 1.对目前在自动调焦过程中应用较多的几种清晰度评价函数进行了比较,根据单目散焦测距的要求,主要针对局部区域图像清晰度评价函数的性能进行了分析,并通过实验验证选取适合的清晰度评价函数。 2.对散焦模糊采用高斯函数模型的点扩散函数描述,以清晰度评价函数作为优化准则,通过图像滤波复原方法求取物体表面不同位置处的局部散焦模糊参数。 3.为了确定物体的具体成像面位置,利用图像的二维灰度信息替代经典的DFD算法中的二次成像约束。通过解灰度约束方程确定物体上相邻两物点的相对位置关系。在此基础上,结合此两物点在图像中的点扩散函数以及透镜成像模型来确定物体成像面的具体位置。这是本论文的主要创新点之一。 4.为了实现灰度约束方程的稳定解,本项研究中提出将物体连续表面的局部区域进行平面近似,某测量区域内的所谓像素点被认为处在同一平面,拥有相同的法向,因此可以方便地求解灰度方程。这一假设不仅仅是单纯为解方程而加的数学约束。其物理意义在于：(1)单目散焦测距原理本身是依据物体表面局部区域的模糊程度实现物距测量的,因此严格来说此类方法不能实现逐点测量；(2)从应用的角度,多数情况下机器人视觉的任务并不是对环境目标的精确重建,而是诸如避障、导航、识别等不需要致密测量的操作。所以,本论文所提出的算法是以牺牲精度为代价换取更为简便的实用性。这是本论文进行探索研究的意义所在。 5.通过实验验证了算法的可行性,为机器人视觉应用提供了一种基于单幅图像测距的新思路。

关键词：散焦测距算法清晰度评价函数点扩散函数灰度梯度法机器人视觉

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相干衍射成像系统的快速自动聚焦方法研究

相干衍射成像系统的快速自动聚焦方法研究

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作者：周旭阳哈尔滨工业大学

学位级别：博士

自动聚焦技术是依据清晰度评价函数,为使成像系统达到清晰、准确成像目的而不可或缺的自动调节技术。该技术源于传统光学显微镜,在新一代显微成像系统中推广普及,在计算显微成像技术中应用更为广泛。从光学显微镜载物台移动过程中的聚焦... 详细信息

自动聚焦技术是依据清晰度评价函数,为使成像系统达到清晰、准确成像目的而不可或缺的自动调节技术。该技术源于传统光学显微镜,在新一代显微成像系统中推广普及,在计算显微成像技术中应用更为广泛。从光学显微镜载物台移动过程中的聚焦,到计算成像技术中距离参数的计算,显微成像都与自动聚焦技术密不可分。实现显微成像系统快速且智能的自动聚焦性能是应用计算机视觉自动检测系统的相关学科亟待解决的研究难题。本论文分析了自动聚焦技术的发展历程,总结了当前自动聚焦领域感兴趣区域提取、清晰度评价函数和智能搜索算法三方面技术特点与实现方式。从精准确定光学显微成像系统像距和计算显微成像系统的衍射距离出发,旨在解决显微成像系统聚焦精度与快速计算之间的矛盾,以及鲁棒性差等实际问题。针对上述研究任务,本文开展了如下研究工作: (1)为满足光学显微镜在高分辨率成像时小景深范围内快速精准自动聚焦需求,研究了光学显微镜中彩色显微成像的自动聚焦方法。针对彩色显微成像因复杂颜色变化而导致自动聚焦结果不准确和灵敏度低的问题,提出基于谷本系数的自动聚焦方法。以离焦数据集双色通道图像经归一化和阈值处理后的像素值作为像素差异的评价对象,分别以奥林巴斯显微镜和简易的自动聚焦显微实验平台获取离焦图像堆栈作为实验数据,实验结果充分证明新方法在噪声鲁棒性、焦点识别灵敏度和算法效率方面的优势。基于单波长照明下像素差异与距离的关联性,验证了新方法对单色光照明的显微成像系统仍然有效。 (2)研究了多距离相干衍射成像技术中多衍射面的感兴趣区域提取方法以实现快速精准自动聚焦。针对多衍射面自动聚焦计算负荷大的缺点,提出基于角点密度最大区域的显著特征区域提取算法。为了减小计算量,该算法用于提取样本中最具代表性的特征区域作为清晰度评价函数的输入。在清晰度评价算法方面,充分利用图像多向特征,将多向最大梯度作为图像清晰度判据以提高自动聚焦灵敏度。设计不等间隔记录衍射强度图像和迭代策略,实现多距离相干衍射成像系统的快速、灵敏、准确的自动聚焦与样本重建。 (3)对于多距离相干衍射成像,自动聚焦的大计算量主要来自均匀搜索(遍历搜索)策略。针对这一问题,提出基于细分搜索的智能搜索策略以实现快速、准确地获取多幅衍射图像的衍射距离。智能搜索算法可以为自动聚焦技术提供更加精准和高效的搜索方式,进而提高显微成像系统的成像质量和效率。新方法在搜索范围和搜索精度相同的情况下,计算速度是遍历搜索的30倍。 (4)解决了单透镜相干衍射成像系统中物面和像面位置同时确定的问题。现有清晰度评价函数无法同时计算成像系统中物面和像面位置的计算,使用均方误差和结构相似性作为清晰度评价方案。讨论了像面位置已知和未知的两种情况,证实了成像系统中增设散射片利于自动聚焦性能的提升以及新方法的可行性。同时,设计新型级联迭代引擎模式用于样本图像重建。本文研究工作为光学显微镜和计算显微成像系统的自动聚焦技术和样本重构等方面提供解决方案,为光学显微成像系统的轻量型、便携化、高效能发展奠定基础。

关键词：显微成像计算成像自动聚焦清晰度评价函数感兴趣区域提取智能搜索算法

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单唇密封圈检测装置自动对焦策略研究

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机械设计 2020年第8期37卷 78-84页

作者：郑琪琪赵娟孙庆泽朱红伟刘松年尹硕郑秋梅霍怡洁青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266500

为了解决单唇密封圈内径尺寸检测装置中镜头精确对焦的问题,设计了一种基于图像处理的自动对焦策略。将相机固定在直线滑台上,计算机控制电机转动,带动滑台上的相机移动并采集图像,利用改进的清晰度评价函数对采集的图像进行评价,然后... 详细信息

为了解决单唇密封圈内径尺寸检测装置中镜头精确对焦的问题,设计了一种基于图像处理的自动对焦策略。将相机固定在直线滑台上,计算机控制电机转动,带动滑台上的相机移动并采集图像,利用改进的清晰度评价函数对采集的图像进行评价,然后电机驱动模块带动相机移动到图像清晰度最佳的位置,完成系统的自动对焦功能。将一种引入阈值的“四邻域”能量梯度算法作为改进的清晰度评价函数,通过与频域函数、灰度方差函数、Tenengrad梯度函数及熵函数等多种图像清晰度评价函数对比,验证了该函数的优越性。试验结果表明:使用改进算法设计的自动对焦策略能实现快速、准确的自动对焦。自动对焦策略解决了检测装置中镜头对焦的问题,并可以应用于多规格单唇密封圈内径尺寸检测。

关键词：单唇密封圈自动对焦清晰度评价函数能量梯度算法

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热超声倒装键合中温度对对准精度的影响

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计算机测量与控制 2009年第4期17卷 757-759,769页

作者：张丽娜韩雷中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室湖南长沙410083

针对热超声倒装键合过程中芯片与基板的对准精度受温度影响,采用了6参数仿射模型分层搜索算法分别研究了温度影响下序列图像间平移、伸缩、旋转参数的分布规律;分析结果显示,随着温度的升高,湍流强度增强,图像间平移、伸缩、旋转运动越... 详细信息

针对热超声倒装键合过程中芯片与基板的对准精度受温度影响,采用了6参数仿射模型分层搜索算法分别研究了温度影响下序列图像间平移、伸缩、旋转参数的分布规律;分析结果显示,随着温度的升高,湍流强度增强,图像间平移、伸缩、旋转运动越剧烈,对应参数的离散程度也越高;在键合温度下,伸缩与旋转对对准精度影响不大,可以忽略;平移最大可达6个像素,必须将平移量控制在亚像素级范围内才能满足芯片与基板的对准精度要求。

关键词：热超声倒装键合仿射变换分层搜索清晰度评价函数

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自动对焦过程中图像清晰度评价算法研究

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组合机床与自动化加工技术 2019年第1期 52-55页

作者：项魁高健广东工业大学微电子精密制造技术与装备教育部重点实验室广州510006

文章详细讨论了现有的几种图像清晰度评价算法,在综合比较各算法性能的基础上,提出一种基于图像像素操作的梯度评价算法,建立该评价方法的数学模型,并采用VS2015与OpenCV编程实现其算法流程。对该评价函数进行一组由模糊到清晰再到模糊... 详细信息

文章详细讨论了现有的几种图像清晰度评价算法,在综合比较各算法性能的基础上,提出一种基于图像像素操作的梯度评价算法,建立该评价方法的数学模型,并采用VS2015与OpenCV编程实现其算法流程。对该评价函数进行一组由模糊到清晰再到模糊样本的实验,并与其它评价函数进行比较分析,结果表明,所提出的评价算法具有单峰性强及更高的灵敏度,可有效实现图像检测过程中自动对焦的图像清晰度判断。

关键词：数字图像处理清晰度评价函数自动对焦

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基于相邻像素差与NRSS的自动对焦算法

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计算机工程 2015年第9期41卷 261-265页

作者：陈浩陈健叶轻舟蔡志明福建工程学院信息科学与工程学院福州350108

针对传统无参考模糊图像质量评价算法实时性和有效性较差的问题,在改进无参考结构清晰度(NRSS)算法的基础上,结合相邻像素差,提出一种应用于自动对焦的无参考图像清晰度评价算法。利用最邻近重采样法对原始图像进行预处理,分别计算原始... 详细信息

针对传统无参考模糊图像质量评价算法实时性和有效性较差的问题,在改进无参考结构清晰度(NRSS)算法的基础上,结合相邻像素差,提出一种应用于自动对焦的无参考图像清晰度评价算法。利用最邻近重采样法对原始图像进行预处理,分别计算原始图像的NRSS和相邻像素差清晰度(APDS),并将2个清晰度加权求和得到图像最终的清晰度。仿真实验结果表明,与APDS和NRSS算法相比,该算法运算速度更快,且评价结果与主观评价结果具有更高的一致性。

关键词：自动对焦清晰度评价函数图像质量评价均值滤波无参考结构清晰度算法

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基于八面梯度均方差的跟踪系统自动调焦方法

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电视技术 2013年第9期37卷 183-186,191页

作者：刘璞王春平付强王暐军械工程学院电子与光学工程系河北石家庄050003

为了实现目标跟踪系统的自动调焦,针对其实时性、准确性的要求,提出了基于八面梯度均方差的自动调焦方法。该方法以像素周围8个方向的梯度均方差作为清晰度评价函数,对消除噪声及光线波动的影响效果很好,能够准确地计算图像清晰度。同时... 详细信息

为了实现目标跟踪系统的自动调焦,针对其实时性、准确性的要求,提出了基于八面梯度均方差的自动调焦方法。该方法以像素周围8个方向的梯度均方差作为清晰度评价函数,对消除噪声及光线波动的影响效果很好,能够准确地计算图像清晰度。同时,制定了强制连续调焦与精确调焦相结合的调焦策略。通过对几种评价函数的研究仿真,验证了八面梯度均方差函数在单峰性、灵敏性和稳定性等方面的优越之处;通过反复进行自动调焦实验,说明了调焦策略在克服评价函数局部峰值和精确聚焦方面的良好表现。该方法已应用于目标跟踪系统的自动调焦。

关键词：目标跟踪系统自动调焦清晰度评价函数八面梯度均方差调焦策略

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基于图像处理的自动聚焦技术及应用

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计算机仿真 2009年第7期26卷 256-259页

作者：杨涛左勇陈晓梅中国人民解放军63898部队国防科工委第一计量测试中心北京长城计量测试技术研究所

自动聚焦技术是提高压痕直径测量系统测量精度、智能化和自动化的重要手段。介绍了采用图像处理法实现压痕直径测量系统的自动聚焦技术,核心就是选择一个合适的图像清晰度评价函数。在研究了众多图像清晰度评价函数的基础上,提出了基于... 详细信息

自动聚焦技术是提高压痕直径测量系统测量精度、智能化和自动化的重要手段。介绍了采用图像处理法实现压痕直径测量系统的自动聚焦技术,核心就是选择一个合适的图像清晰度评价函数。在研究了众多图像清晰度评价函数的基础上,提出了基于向量模型和改进DCT变换的图像清晰度评价函数,实验表明,提出的算法具有良好的单峰性、准确性、稳定性、可靠性和快速性。最后通过基于COM组件技术的Matlab与VB混合编程来保证算法实现和软件设计。

关键词：自动聚焦压痕直径测量清晰度评价函数混合编程

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基因芯片荧光靶点显微成像自动调焦控制

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仪表技术与传感器 2011年第5期 103-105页

作者：刘军冯艳君刘伟军王天然沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110159 中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016

在基因芯片荧光靶点阵列图像CCD扫描采集系统中,显微成像自动调焦控制是进行芯片杂交信号荧光靶点图像采集的先决条件。在定义图像清晰度评价函数的基础上,通过对实时采集的显微图像进行清晰度评价函数计算,采用基于粗精结合原则的自动... 详细信息

在基因芯片荧光靶点阵列图像CCD扫描采集系统中,显微成像自动调焦控制是进行芯片杂交信号荧光靶点图像采集的先决条件。在定义图像清晰度评价函数的基础上,通过对实时采集的显微图像进行清晰度评价函数计算,采用基于粗精结合原则的自动调焦控制策略,实现了荧光靶点显微成像自动调焦控制。调焦控制实验表明,该方法显著提高了基因芯片荧光靶点图像聚焦和采集的效率。

关键词：自动调焦控制基因芯片显微成像图像处理清晰度评价函数

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