测量系统中自动调焦系统的实现 侯浩 2013.12

目录 立论依据 研究方案 论文大纲 研究基础

立论依据 论文的研究意义 在光学系统中，镜头对一定距离的目标成像 有一个最佳像面位置，这个位置通常满足物 像共扼关系，称为聚焦(Focus)；偏离了这个 位置，将导致系统离焦(Defocus)，造成图像 质量下降、成像模糊。光学系统的相对孔径 越大，离焦表现的效果越明显 能否准确快速调焦对于一个光学系统是非常 重要的

立论依据 3. 对光学镜头进行手动调焦，其调节过程长， 调焦精度受人员主观的影响较大，在工程实 践中，多种自动调焦的方案已被提出

立论依据 国内外研究现状分析 国内外研究的自动调焦系统主要有两种 （1）主动型自动调焦系统 （2）被动型调焦系统

立论依据 主要参考文献(略)‏ 基于数字图像处理的自动调焦系统 （1）在所给定的平台以及硬件环境下， 自 动调焦策略的选择 （2）图像评价函数的设计和实现 主要参考文献(略)‏

研究方案 研究目标、研究内容和拟解决的关 键问题 研究目标： 本文主要研究测量系统中自动调焦系统的实现，该系统的开发 平台是wince6.0，目的是使自动调焦软件可以用在移动设备的 硬件平台上，并能够完成自动调焦动作。 主要要求： （1）该系统实现望远镜自动调焦 （2）一次调焦时间控制在2秒内

研究方案 (1)主要的自动调焦系统的类型以及实现方法。 2. 研究内容： (2)本系统采用自动调焦方案。 (3)自动调焦算法代码的编写。 (4)本系统所具有的优势和有待改进的地方。

研究方案 3. 拟解决的关键问题 (1)在所给定的平台以及硬件环境下，自动调焦策略的选择。 3. 拟解决的关键问题 (1)在所给定的平台以及硬件环境下，自动调焦策略的选择。 (2)自动调焦系统中，自动调焦系统实现自动调焦的过程。 (3)图像评价函数的设计和实现 (4)在硬件平台上对软件经行测试以及对结果的分析。 (5)对自动调焦系统的性能分析。

研究方案 拟采取的研究方法、技术路线、实验方 案及可行性分析 研究方法和技术路线： (1)资料查新：运用网络查阅电子图书库，阅读国内外文献、相 关书籍等，搜集自动调焦方面的资料。 (2)自动调焦的方案选取：在现有的自动调焦系统模型中，选取 一种能满足硬件环境需求的模型，并完成自动调焦算法的设计 和编写 (3)代码的编写以及测试：在方案和算法确立后，完成整个自动 调焦系统的代码编写，并在编写完成后在硬件环境上经行测试

研究方案 (4)性能评估以及改进：经过测试后对整个系统进行性能评估， 并和预期的结果经行对比，是否能满足需求，以及对测试的结 果给出合理的解释和说明，最后能否对当前系统经行改进为后 续研发提供好的意见。 2. 实验方案： 自动对焦软件要求通过底层驱动提供的接口函数，实现对图像 数据进行分析计算出图片清晰度，根据图片清晰与否给出指令 给电机驱动器，电机移动目镜和物镜中间的镜片，使镜头聚焦。 输入:输入数据包括图像数据，即底层驱动提供获取图片的接口 函数即可。 输出：图像数据，马达指令

研究方案 本论文的特色与创新之处 3. 可行性分析： (1)该自动调焦算法基于嵌入式处理器，计算规模较小。。 3. 可行性分析： 本文设计的自动调焦系统是在已有的模型中选取适合特定硬件条件的 自动调焦模型，并开发最适合该系统的自动调焦算法并为成像系统提 供一定的支持，从原理上能较强的理论依据并且有很强的实用价值。 所以本文的研究内容是可行的。 本论文的特色与创新之处 (1)该自动调焦算法基于嵌入式处理器，计算规模较小。。 (2)一次调焦时间控制在2s内。 (3)该自动调焦系统是由课题组自主研发。

研究方案 预期的论文进展和成果 2013年6月～2013年7月：资料查新，阅读文献。 2013年7月～2013年8月：模型构建，算法设计以及代码的编写。 2013年9月～2013年10月：系统性能测试以及功能分析。 2013年11月～2014年5月：资料整理，撰写毕业论文，准备答辩

论文大纲 第一章 绪论 1.1 课题的意义 1.2 自动对焦技术的发展现状 1.2.1国外自动对焦研究现状 1.2.2国内自动对焦研究现状 1.3本课题的对焦系统设计方案 1.4 本课题的研究内容 第二章 自动对焦的原理和对焦评价函数研究 2.1 自动对焦的原理 2.1.1 成像原理 2.1.2 成像系统的自动对焦原理 2.2 自动对焦的基本方法 2.2.1自动对焦系统实现的传统方法 2.2.2 基于数字图像处理的自动对焦系统的实现方法 2.3 频谱评价函数 2.3.1 傅里叶变换在数字图象处理中的运用 2.3.2 数字图象处理中的离散余弦变换 2.3.3 频谱评价函数的修正

论文大纲 2.4梯度评价函数 2.4.1梯度评价函数中Tenengrad函数 2.4.2能量梯度函数 2.4.3 Brenner函数 2.4.4方差函数 2.5 熵信息函数在评价函数中的运用 2.6本章小结 第三章 自动调焦系统设计和具体实现 3.1 自动调焦系统的硬件平台和环境 3.1.1 硬件结构分析 3.1.3 操作系统的简介 3.2 搜索算法的选择 3.2.1 Fibonacci搜索法 3.2.2函数逼近法 3.2.3 爬山法 3.2自动对焦系统软件的设计和具体实现 4.2.1对焦评价函数的选取和该进 4.2.2 搜索算法的选择和优化 4.2.3 算法论证与分析 3.3 自动调焦系统软件流程 3.4 本章小结

论文大纲 第四章 自动对焦系统的测试与分析 4.1 自动对焦系统的测试结果 4.2 算法性能分析 4.3分析与讨论 4.4 本章小结 第五章 结论与展望 5.1结论 5.2展望  参考文献 致谢

谢谢大家