基于图像处理的机载光电平台自动调焦方法

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1、第２６卷第５期液晶与显示Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．５２０１１年１０月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓａｎｄＤｉｓｐｌａｙｓＯｃｔ．，２０１１文章编号：１００７２７８０（２０１１）０５０６７７０６基于图像处理的机载光电平台自动调焦方法杨权１，２，刘晶红３，马晓飞４（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林长春１３００３３，Ｅｍａｉｌ：ｙｑｕａｎｑｕａｎｙ＠１６３．ｃｏｍ；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．中国科学院长春光学精密机械与物理研究

2、所，吉林长春１３００３３；４．总装备部沈阳军事代表局驻长春地区军事代表室，吉林长春１３００３３）摘要：研究了图像处理的自动调焦方法在机载光电成像设备中的应用。提出了基于图像斜边、水平和垂直边缘检测的调焦评价算子———Ｂｅｖｅｌ算子和Ｍｉｘ算子。选取边缘检测算子和卷积算子分别作为调焦粗搜索和精搜索阶段的清晰度评价算子，设计了适合自动调焦的隔行隔列调焦区域选择方法。采用了变步长爬山搜索法、局部全局搜索法和综合搜索法３种调焦控制策略，使用调焦行程为１３１步，焦深为２步的变焦镜头，其调焦时间分别从全局搜索法的３７ｓ缩短至３～４ｓ、４～

3、６ｓ和３～５ｓ。实验结果表明，该方法能够满足机载光电成像设备的调焦实时性和精确性要求。关键词：机载光电成像设备；清晰度评价函数；边缘检测；调焦区域；调焦控制策略中图分类号：ＴＰ３９１；ＴＨ７６１文献标识码：Ａ犇犗犐：１０．３７８８／ＹＪＹＸＳ２０１１２６０５．０６７７犃狌狋狅犉狅犮狌狊犻狀犵犕犲狋犺狅犱犅犪狊犲犱狅狀犐犿犪犵犲犘狉狅犮犲狊狊犻狀犵犳狅狉犃犻狉犫狅狉狀犲犈犾犲犮狋狉狅犗狆狋犻犮犪犾犐犿犪犵犻狀犵犘犾犪狋犳狅狉犿１，２，ＬＩＵＪｉｎｇｈｏｎｇ３，ＭＡＸｉａｏｆｅｉ４ＹＡＮＧＱｕａｎ（１．犓犲狔犔犪犫狅狉犪

4、狋狅狉狔狅犳犃犻狉犫狅狉狀犲犗狆狋犻犮犪犾犐犿犪犵犻狀犵犪狀犱犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋，犆犺犪狀犵犮犺狌狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊，犉犻狀犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊犪狀犱犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，犆犺犻狀犪，犈犿犪犻犾：狔狇狌犪狀狇狌犪狀狔＠１６３．犮狅犿；２．犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００３９，犆犺犻狀犪；３．犆犺犪狀犵犮犺狌狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊，犉犻狀

5、犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊犪狀犱犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，犆犺犻狀犪；４．犕犻犾犻狋犪狉狔犚犲狆狉犲狊犲狀狋犪狋犻狏犲犗犳犳犻犮犲犛狋犪狋犻狅狀犲犱犻狀犆犺犪狀犵犮犺狌狀犃狉犲犪犫狔犛犺犲狀狔犪狀犵犕犻犾犻狋犪狉狔犚犲狆狉犲狊犲狀狋犪狋犻狏犲犅狌狉犲犪狌，犌犲狀犲狉犪犾犃狉犿犪犿犲狀狋犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｗｏｎｅｗｆｏｃｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｔｈｏｄｓ（ＢｅｖｅｌａｎｄＭｉｘｏｐｅｒａｔｏｒｓ）ｄ

6、ｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｇｒａｄｉｅｎｔｅｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅＢｅｖｅｌａｎｄＭｉｘｏｐｅｒａｔｏｒｓａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｏｒｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｃｈｏｓｅｎａｓｔｈｅｆｏｃｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏａｒｓｅｓｅａｒｃｈａｎｄｆｉｎｅｓｅａｒｃｈ．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｌｅｃｔｉｎｇｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｃｕｓｉｎｇｒｅｇｉｏｎｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｍｏｕｎｔａｉｎｃｌｉｍｂｉｎｇｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｙｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌ

7、ｅｓｔｅｐ（ＭＣＳ），ｌｏｃａｌｇｌｏｂａｌｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｙ（ＬＧＳ）ａｎｄｇｅｎｅｒａｌｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｙ（ＧＥＳ）ｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｕｓｉｎｇａｌｅｎｓｗｉｔｈｆｏｃｕｓｌｅｎｇｔｈｏｆ１３０ｓｔｅｐｓａｎｄｆｏｃｕｓｄｅｐｔｈｏｆ２ｓｔｅｐｓ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｃａｎｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｆｏｃｕｓｉｎｇｔｉｍｅｆｒｏｍｔｈｅｆｕｌｌｓｅａｒｃｈｓ３７ｓｔｏ３～４ｓ，４～６ｓａｎｄ３～５ｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔ

8、ｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆａｉｒｂｏｒｎｅｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｉｒｂｏｒｎｅｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎ