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基于图像处理的自动调焦技术研究

作　者: 莫春红
导　师: 刘波
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 信号与信息处理
关键词: 自动调焦清晰度评价 DM6437 图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
引　用: 0次
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内容摘要

本文通过介绍国内外自动调焦技术的发展及应用情况，分析自动调焦的基本原理，在总结各种自动调焦方法的基础上研究基于图像处理的自动调焦方法，以达芬奇(DaVinCi)系列的一款低成本的专用视频处理器TMS320DM6437为开发平台，实现基于图像处理的自动调焦。基于图像处理的自动调焦的关键是图像的清晰度评价函数，本文对各种评价函数进行分析，提出了一种梯度阈值评价函数，提高调焦的实时性和抗噪性，此外还分析了调焦窗口的选择和调焦搜索策略对自动调焦的影响，指出自适应选择调焦窗口的重要性，并针对实际应用中调焦曲线存在的局部极值的情况，提出一种改进的爬山算法进行调焦搜索，减少局部极值的影响。本文在CCS3.3软件开发平台上完成自动调焦程序的编写，并搭建硬件平台，在TMS320DM6437评估板上完成基于图像处理的自动调焦的验证。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 课题背景及选题意义  10-11
  1.2 国内外发展与现状  11-12
  1.3 本论文研究的内容和结构安排  12-14
2 自动调焦的原理和方法  14-19
  2.1 光学成像的基本原理  14-15
  2.2 自动调焦的基本原理  15
  2.3 自动调焦的基本方法  15-19
    2.3.1 传统的自动调焦方法  15-16
    2.3.2 基于图像处理的自动调焦方法  16-19
3 图像清晰度评价函数的研究  19-41
  3.1 图像预处理  19-21
  3.2 图像清晰度评价函数的评价准则  21-22
  3.3 基于空间域的图像清晰度评价函数  22-24
    3.3.1 传统的梯度函数  22-23
    3.3.2 灰度熵函数  23-24
    3.3.3 梯度函数与灰度熵函数的调焦曲线  24
  3.4 梯度阈值评价函数  24-30
    3.4.1 阈值的选择  25-26
    3.4.2 梯度阈值评价函数的计算步骤  26-27
    3.4.3 实验结果分析  27-30
  3.5 频率域的图像清晰度评价函数  30-41
    3.5.1 频谱函数  31-37
    3.5.2 功率谱评价函数  37-41
4 调焦窗口的选择  41-49
  4.1 选择调焦窗口必要性  41-42
  4.2 选择调焦窗口的方法  42-44
    4.2.1 中心取窗法  42-43
    4.2.2 多点取窗法  43
    4.2.3 非均匀采样取窗法  43-44
  4.3 自适应选择调焦窗口  44-49
    4.3.1 最大类间方差准则  44-45
    4.3.2 粒子群优化算法  45-46
    4.3.3 自适应调焦窗口选择流程  46-47
    4.3.4 实验结果分析  47-49
5 调焦搜索策略简介  49-56
  5.1 常用的调焦搜索方法  49-53
    5.1.1 Fibonacci 搜索法  49-50
    5.1.2 黄金搜索法  50-51
    5.1.3 函数逼近搜索法  51
    5.1.4 爬山搜索法  51-53
  5.2 本文的调焦搜索算法  53-56
6 自动调焦系统设计  56-73
  6.1 DSP 系统概述及其开发平台简介  56-62
    6.1.1 DSP 芯片的结构及特点  56
    6.1.2 达芬奇（DaVinci）处理器  56-57
    6.1.3 TMS320DM6437 简介  57-60
    6.1.4 DSP 软件开发平台  60-62
  6.2 自动调焦系统设计  62-69
    6.2.1 系统硬件平台结构  62-63
    6.2.2 系统软件程序设计  63-69
  6.3 实验结果分析  69-73
7 总结与展望  73-75
  7.1 总结  73
  7.2 展望  73-75
参考文献  75-78
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果  78

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