基于图像清晰度的自动聚焦算法

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1、基于图像清晰度的自动聚焦算法1,211,3王　蔚　宁新宝　张　胜1(南京大学电子科学与工程系　南京210093)2(南京师范大学电教系　南京210024)3(南京师范大学物理系　南京210024)摘　要　　在数字监控和机器视觉中,摄像头的焦距可以由计算机根据图像的清晰度自动控制。本文针对监控系统在目标跟踪时对自动聚焦的速度和精度的要求,提出了两次定位、单向搜索的快速精确的聚焦算法。在聚焦精度方面首先针对全局图像进行第一次粗略的聚焦,图像的清晰度判断采用计算速度较快的相邻象素差分法的判断函数;然后再对图像中的目标区域进行第二次精确的聚焦,图像清晰度判断采用对清晰

2、度变化敏感的基于Laplacian边缘检测的判断函数。调焦过程采用最佳焦距位置的单向搜索法,以提高聚焦的速度。实验证明该算法具有较好的实时性和精确性。关键词　　自动聚焦　清晰度函数　图像特征THEFASTAUTO2FOCUSINGALGORITHMSBASEDONIMAGEOBJECT1,211,3WangWeiNingXinbaoZhangSheng1(DepartmentofElectronics&Engineering,NanjingUniversity,Nanjing210093)2(DepartmentofModernEducationalTechn

3、ology,NanjingNormalUniversity,Nanjing210024)3(DepartmentofPhysics,NanjingNormalUniversity,Nanjing210024)AbstractIntheapplicationrelatedtothemachinevisionandthedigitalsupervising,theauto2focusofthecameraplaysanimportantrole.Theresearchfocusesontheauto2focusingalgorthmsbasedonthesharp

4、nesscharacteroftheimagefromCCDcamerasystems.Thepapersuggestsafastalgorithmtofocusonanobjectregionoftheimagerapidlyandaccurately.Anefficientandpracticalalgorithmispresentedinthepaper.Thealgorithmadaptstwostepstofocusontheobjectregion.Firstly,thecamerafocusesonthewholeimageaccordingto

5、thedifferentofpixelsasasharpnessfunction.Secondly,itfocusesontheobjectregionwhilethesharpnessfunctionisbasedonLaplacianedgedetection.Thealgorithmisfastinrealtimeandaccurateinfocusingdegree.Theexperimentismadesuccessfullyindigitalsupervisingsystem.KeywordsDigitalauto2focusSharpnessfu

6、nctionImagesupervising单向搜索的方法。实验证明这种算法可以满足实时的需要,在1　前　言精度方面相对于常规的将焦距预制的方法有更大的灵活性。在数字监控系统中,摄像头一般采用焦距、变倍和亮度可2　二次聚焦的原理调的三可变摄像镜头和万向云台实现方向和图像的控制,这些控制信号由计算机发出。而在摄像场景大或者需要对目标进211二次聚焦的方法行跟踪的视频监控应用中,摄像头的固定景深不能满足跟踪的本文提出的实时自动调焦的粗细两次聚焦方法是在对目要求,摄像头的焦距必须进行较大的调整才能获得清晰的图标区域进行聚焦时首先对全景图像进行第一次聚焦,然后针对像,

7、这就要求具备一个根据摄像头获得的图像的清晰度进行自目标区域进行第二次聚焦。两次聚焦的关键在于聚焦的清晰[1～3]动聚焦的系统,这种方法在聚焦的速度和精度方面必须根度判断函数的选择。步距的大小根据图像的精度和速度的要据具体情况设计。求、图像的信噪比、镜头的灵敏度等实际情况设定,实验建议一本文对针对视频监控中对目标跟踪的需要,提出了单向搜般可考虑在焦距最小进动步距D2为015mm附近调整。第一次索、粗细两次定位的聚焦算法以提高自动聚焦的速度和焦距调聚焦要求定位速度快,焦距变换范围为摄像头焦距的全部范围整的精确度。在聚焦精度方面根据对全景图像和目标区域进[A,B](

8、如图1所示),设置每次焦距调整步距D1