基于光学自准直的航空相机自动调焦系统.pdf

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1、第33卷第2期2011年4月光学仪器0PTICALINSTRUMENTSV01．33，No．2April，2011文章编号：1005—5630(2011)02一0052一05基于光学自准直的航空相机自动调焦系统*许兆林，赵育良，张玉叶(海军航空工程学院青岛分院，山东青岛266041)摘要：分析了摄影环境的大气压力和温度的变化对航空相机离焦的影响，介绍了基于光学自准直的自动调焦系统的硬件电路原理和软件流程设计。基于光学自准直的检焦技术，选用两种图像清晰度评价函数，运用爬山搜索法采用变步长进行检焦控制，不仅有效地节省了检焦时图像处理的时间，而且提高了检

2、焦的精度。通过引入高度和摄影角度数据，进行离焦量计算，通过控制驱动电路调整CCD的位置来完成自动调焦过程。经过光学测试和试飞证明，该系统满足了航空相机调焦精度要求。关键词：航空相机；离焦；自动调焦；自准直；图像清晰度评价函数中图分类号：V475．3；TP391文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2011．02．012AutofocusingsystembasedonopticalautocollimatingforaerialcameraXUZhaolin，ZHAOYuliang，ZHANGYuye(Qingda

3、oBranch，NavalAeronauticalEngineeringInstitute，Qingdao266041，China)Abstract：Fortheoutoffocusinaerialcameracausedbythechangesofatmosphericpressureandtemperatureduringaerialphotographisanalyzed．Theprincipleofhardwaretheoreticelectriccircuitandthesoftwaredesignofautofocusingsystem

4、basedonopticalautocollimatingareintroduced．Theautofocusingmethodbasedonopticalautocollimatingchoosedsteplengthchangingcontrolbyemployingthehill-climbingalgorithmwithtwoimagedefinitioncriterionfunction，whichnotonlyreducestheloadfordataprocessing，butalsoenhancestheaccuracyoffocu

5、sing．Byreceivingthedataofaltitudeandphotographicangletocalculateoutoffocus，thesystemcanadjusttheCCDpositiontorealizeautofocusingbycontrollingadrivingcircuit．Theconclusionoftheopticalmeasurementandflightindicatesthatthesystemmeetstherequirementsoftheaccuracyoffocusingofaerialca

6、mera．Keywords：aerialcamera；outoffocus；autofocusing；autocollimating；imagedefinitioncriterionfunction引言摄影中的调焦就是拍摄不同距离的物体时，调节镜头与感光材料的距离，使成像最清楚。在航空摄影过程中，由于航空相机工作环境的大气压力和温度的变化使成像位置发生变化，造成影像模糊，分辨力降低，不考虑大气压力和温度影响的调焦无法获得高分辨力的图像。目前航空相机采用的自动调焦方式。收稿日期：2010-08-25作者简介：许兆林(1961一)，男，山东烟台人，教授

7、，硕士，主要从事航空相机方面的研究与教学。第2期许兆林，等：基于光学自准直的航空相机自动调焦系统·53·有两种：一种是根据温度、压力和摄影斜距对成像位置影响的计算公式和实验数据进行调焦[1]，这种系统控制简单，由于需要对各型号相机进行大量的实验研究，以获得此型号相机温度和压力变化的调焦数据，所以通用性差；另一种为光电自准直调焦方法[2’3]，具有通用性好控制精度高的特点，但由于需要控制扫描反射镜反复摆动通过光电探测器来获得光强的数据，存在控制复杂和速度慢的不足。目前，许多学者在基于图像处理的自动调焦技术领域做了大量的工作[4’5]，并在摄像机、地面

8、数码相机、经纬仪等精密仪器得到应用，但由于航空相机工作环境问题，尚未在航空相机得到应用。针对现有航空相机自动调焦技术仍存在