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显微自动调焦系统的研究及其在工件表面纹理分析中的应用

作　者: 陈茂军
导　师: 熊四昌
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 自动调焦 聚焦评价函数 小波变换 方向测度
分类号: TH742
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 211次
引　用: 1次
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内容摘要


在数字成像系统中,如何快速并且有效地实现显微自动调焦是成像系统研究中的关键。随着视觉系统应用范围的不断拓展,调焦问题也越来越受到相关研究领域研究人员的关注,特别是在一些需要快速、频繁调焦的应用场合。 本文主要研究了数码显微自动调焦系统,并进行了相应的显微纹理分析。 文章首先总结了前人所作的大量工作,介绍了国内外自动调焦技术的发展情况以及本课题所设计的显微自动调焦系统的工作原理。然后主要讨论了利用数字图像处理的自动调焦方法,对常见的聚焦评价函数进行分类描述和分析。通过大量的实验对本文选取的几种聚焦评价函数的聚焦特性进行了对比分析,同时,根据实验数据及其相应的聚焦曲线图分析函数的可行性。 本文设计的显微自动调焦系统由两部分组成的,先是通过测距传感器对显微系统进行粗调焦距,使显微镜镜头到被测物表面的距离满足透镜成像公式;完成了粗调焦距后,系统对拍摄到的显微图像采用数字图像处理法,按照聚焦函数的评价值,进行细调焦距。同时实现了基于USB外设和PC机的显微图像的采集,并研究了步进电机控制系统和利用软件设计消除系统机构存在的回程差。 最后,本文研究了基于显微自动聚焦所得的纹理图像,并进行了纹理分析。应用小波算法对纹理进行了去噪研究,同时基于方向测度法研究了工件表面纹理与刀具磨损之间的内在关系。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-19
  §1.1 背景和意义  9-10
  §1.2 自动调焦技术的发展  10-11
  §1.3 调焦技术的分类及其优缺点  11-13
    §1.3.1 测距法  11-12
    §1.3.2 焦点检测法  12
    §1.3.3 图像处理法  12-13
  §1.4 国内外自动调焦技术的研究现状  13-16
    §1.4.1 国外自动调焦研究现状  13-14
    §1.4.2 国内自动调焦研究现状  14-15
    §1.4.3 调焦实现方式和调焦算法研究  15-16
  §1.5 本论文的调焦系统设计方案  16-17
  §1.6 本文所研究的内容  17-18
  §1.7 本章小结  18-19
第二章 显微摄像调焦系统  19-31
  §2.1 显微调焦系统  19-20
  §2.2 光学成像系统  20
  §2.3 CCD的成像设备  20-25
  §2.4 CCD的分类  25
  §2.5 图像数据采集和传送  25-30
    §2.5.1 USB的特点  26-27
    §2.5.2 通信原理  27-28
    §2.5.3 数据传输  28-30
  §2.6 本章小结  30-31
第三章 系统平台的软件和硬件设计  31-43
  §3.1 引言  31
  §3.2 USB设备驱动程序  31-33
  §3.3 主机HID类应用程序  33-34
  §3.4 VB框架下的图像通信的实现  34-37
    §3.4.1 应用程序编程  34-36
    §3.4.2 图像采集系统的实现  36-37
  §3.5 驱动部件的选择  37-42
    §3.5.1 步进电机的工作原理  37-39
    §3.5.2 步进电机的控制  39-40
    §3.5.3 消除回程间隙  40-42
  §3.6 本章小结  42-43
第四章 显微系统的自动调焦方法  43-60
  §4.1 引言  43
  §4.2 自动调焦系统的原理  43-47
    §4.2.1 成像系统模型  43-45
    §4.2.2 显微镜自动调焦原理  45-47
  §4.3 自动调焦算法  47-50
    §4.3.1 边缘检测法  48
    §4.3.2 基于Sobel梯度算子的Tenengrad函数  48-49
    §4.3.3 图像标准差法  49
    §4.3.4 拉普拉斯像能函数法  49
    §4.3.5 图像灰度差分绝对值和法  49-50
  §4.4 显微调焦的实现  50-51
    §4.4.1 显微调焦流程分析  50-51
    §4.4.2 显微调焦实现的策略  51
  §4.5 显微调焦实验和结果分析  51-59
    §4.5.1 显微调焦的实验过程  51-54
    §4.5.2 实验结果对比分析  54-59
  §4.6 本章小结  59-60
第五章 显微纹理图像的分析研究  60-74
  §5.1 引言  60
  §5.2 纹理图像的预处理  60-61
  §5.3 基于小波理论的纹理去噪  61-68
    §5.3.1 小波变换理论  61-62
    §5.3.2 傅立叶分析的缺陷  62
    §5.3.3 连续小波变换  62-64
    §5.3.4 多分辨率  64-66
    §5.3.5 小波去噪  66-68
  §5.4 车削实验的纹理图像  68-71
  §5.5 基于方向测度的纹理分析  71-73
  §5.6 本章小结  73-74
第六章 总结和展望  74-76
  §6.1 全文总结  74-75
  §6.2 进一步研究和展望  75-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间完成的论文  81

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 显微镜
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