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1、光电经纬仪自动调焦新算法研究尹宏建,等光电经纬仪自动调焦新算法研究ResearchontheNovelAuto-focusingAlgorithmforPhotoelectricTheodolite1,21尹宏建高慧斌12(长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049)摘要:为了使光电经纬仪在目标跟踪过程中成像清晰稳定、调焦时间缩短,对现有的自动调焦方法进行了研究,提出了一种新的调焦评价函数,优化了爬山搜索算法。试验结果表明,采用对角像素差值作为调焦函数,对目标进行爬山搜索可以
2、提高实时性,避免陷入局部极值。自动调焦新算法对经纬仪调焦技术发展具有一定的现实参考意义。关键词:自动调焦图像处理经纬仪评价函数爬山算法中图分类号:TN911+.73文献标志码:AAbstract:Inordertoobtainclearimagesandshortfocusingtimeintrackingthetargetsforphotoelectrictheodolite,existingautomaticfocusingmethodsareresearched,anovelfocusingevaluation
3、functionisproposed,andthehillclimbingsearchingalgorithmisoptimized.Theexperimentalresultsshowthatusingthediagonalpixeldifferencevaluesasfocusingfunction,anddoinghillsearchingforthetargetcanimprovetherealtimeperformancetoavoidfallingintolocalextremevalue.Thenewa
4、uto-focusingalgorithmpossessesrealisticreferencesignificancetofocusingtechnologyoftheodolites.Keywords:Auto-focusingImageprocessingTheodoliteEvaluationfunctionHillclimbingalgorithm的图像各点间的灰度对比度更高,因此可以用提取图0引言像边缘信息的梯度算法作为评价函数,以衡量图像清[6-8]在光电经纬仪对动态目标进行捕获和跟踪的过程晰度。本文基
5、于第三类评价函数,提出了新方法。中,当目标运动时,目标与经纬仪的距离的变化会造成1.1梯度算法目标成像模糊,这不利于观察目标的特性。1.1.1能量梯度函数为了解决这一难题,需要经纬仪有自动调焦的能将水平相邻像素和垂直相邻像素的灰度值差值的[1]平方和,作为能量函数对整幅图像梯度变化的衡量标力。但现有的评价函数在调焦性能比较好时,计算量比较大,实时性差;当计算量小、实时性相对较好时,准。一幅M×N的图像的能量梯度函数公式为:[2-4]f(p)={[p(x+1,y)-p(x,y)]2+[p(x,y+1)-p(x,y)]2
6、}调焦性能不能令人满意。因此,本文提出了一种调焦评价函数。该函数在灵敏度下降不大的情况下,式中:f(p)为调焦评价函数;p(x,y)为图像第x列、第y大大减少了计算量,提高了实时性。最后在分析了传行像素的灰度值。统爬山算法理论以及存在的不足的基础上,提出了改能量梯度值f(p)能很好地反映图像的对焦情况。进的爬山算法。一幅图像越是离焦,像素间的对比度就越小,即能量函数值f(p)越小。因此,当检测到f(p)取极大值时,即1调焦评价函数寻找到了对焦点。调焦评价函数主要有3类:①一幅图像越清晰,1.1.2Tenengrad函
7、数它的灰度值曲线变化越剧烈,从频域上看就是越清晰Tenengrad函数的核心思想基于边缘检测的Sobel的图像,其高频分量越丰富,可以此为依据制定调焦评算子。一幅M×N的图像的Tenengrad函数公式为:[5]MN价函数;②熵和信息量有关,一幅清晰的图像的熵大f(p)=∑∑[S(x,y)2](1)x=1y=1于模糊图像的熵,因此可以用熵函数作为评价函数;22式中:S(x,y)=[A(x,y)+B(x,y)]称为Sobel算③眼睛能感受辨别出图像的清晰与否,这是因为清晰子,Sobel算子可以检测水平和垂直边缘;A(x
8、,y)=[p(x-1,y+1)-p(x-1,y-1)]+2[p(x,y+1)-p(x,y-1)]+修改稿收到日期:2013-07-24。[p(x+1,y+1)-p(x+1,y-1)],为Sobel算子垂直模板第一作者尹宏建(1988-),男,现为中国科学院大学机械电子过程专业在读硕士研究生;主要从事光学镜头自动调光调焦的研究。与像素卷积结果;B
