基于图像处理技术的自动调焦方法研究

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1、：密级：邏中国科学院乂学胃？ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｓ＂博±学位论文基于图像处理技术的自动调焦方法研究ｍｍｍ作者姓名：路朋罗ａＨ：＾指导教师：金龙化研究员中国科学院长春光学精密化械与物理研究所学位类别：工学博±学科专业：光学工程＿８＊？＿－－＊｜－一节培养单位＇：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所２０化年３月密级:博士学位论文基于图像处理技术的自动调焦方法研究作者姓名：路朋罗指导教师

2、:金龙旭研究员长春光学精密机械与物理研究所学位类别:工学博士学科专业:光学工程培养单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2016年3月StudyonAuto-focusingMethodsBasedonImageProcessingTechnologyByLuPeng-LuoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofengineeringChangchun

3、InstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciencesMarch，2016独创性声明木人郑巧声明：所提交的学位论文是木人么导师指导Ｋ独立进行研究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加Ｗ称注和致谢的论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，均己在。对木人的研究做出重要贡献的个人和集体文中作了明确的说明。木声明的法律结果由木人承担。、系各巧巧罗曰期■各少学位论文作者签名：：学位论文使用授权书木学位论文作者充全了解中围科学院大学及中围科学院长春光

4、学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编木学位论文。（保密的学位论文在解密后适用木授权书）学位论文作者签名：雜月巧梦指导教师签名；、少期、日期：个日：化巳学位论文作者毕业后去向：工作单位：：电话

5、通讯地址：：邮编摘要基于图像处理技术的自动调焦方法研究路朋罗（光学工程）导师：金龙旭研究员摘要图像是信息传递的重要载体，如何获取清晰、高质量的图像画面一直是人们探索的方向与目标，图像质量直接关系着后续的图像处理与应用。自动调焦技术作为光学成像系统的关键技术之一，广泛应用于医学显微镜、扫描仪等精密仪器，以及卫星导航、空间探测、机器人视觉、自动监控等领域。基于图像处理的自动调焦技术不同于传统调焦技术，该技术仅依赖于获取的图像信息，不需要额外的光电检测设备，按照图像信息处理方式可分为两大类：离焦深度法和聚焦深度法。本文主要就聚焦深度法进行了深入研究

6、。基于聚焦深度法的调焦过程是一个闭环控制过程，集光、机、电于一体，主要包括三个重要环节：调焦窗口的构建、调焦评价函数的选取、搜索算法对调焦电机的反馈控制。本文在研究国内外自动调焦技术发展现状基础上，针对这三个重要环节，并结合实际应用开展了一系列研究。首先，建立了光学成像系统的离焦模型，介绍了离焦状态下的点扩散函数与光学传递函数，通过分析离焦造成图像模糊的本质原因，奠定了自动调焦技术的理论基础。其次，对调焦评价函数进行了深入研究。调焦评价算法的选取是调焦过程中一个至关重要的步骤。离焦会造成图像高频分量的流失，在空间域上表现为图像边缘及细节变模糊、图像质量

7、下降。本文分析了常见的基于图像梯度、频率域、信息熵、统计学的调焦评价函数。基于傅里叶变换的图像功率谱具有场景不变性的特点，有着广泛应用。小波分析克服了傅里叶单一分辨率的缺陷，具有多分辨率分析的特点。小波功率谱函数是对基于傅里叶变换的功率谱函数的改进。结合人类视觉系统（HVS）的低通滤波特性，对小波功率谱法进行加权处理。使得评价结果更加符合人眼视觉感知特性。为了验证算法的有效性及通I中国科学院大学博士学位论文：基于图像处理技术的自动调焦方法研究用性，在LIVE数据库上进行了相关实验。同时，针对大型光测设备的特点，本文又提出一种基于自适应阈值分割的改进SM

8、L清晰度评价函数，在原有的SML函数基础上增加两个对角方向的梯度值，并取最大值作为该点空间滤波