本文關(guān)鍵詞：基于圖像處理的光電測量設(shè)備自動調(diào)焦方法研究

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【摘要】：清晰的圖像是光電測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)目標(biāo)彈道、飛行姿態(tài)的測量和實(shí)況景象的記錄的重要保障。然而,光電測量設(shè)備與目標(biāo)的相對距離不斷發(fā)生變化,將導(dǎo)致目標(biāo)離焦,使目標(biāo)成像模糊。離焦是光電測量設(shè)備在靶場測量中無法避免的問題,嚴(yán)重影響了圖像信息的提取與分析,導(dǎo)致目標(biāo)彈道與飛行狀態(tài)測量的精度嚴(yán)重降低。因此,對光電測量設(shè)備進(jìn)行自動調(diào)焦使目標(biāo)清晰成像,對提高光電測量設(shè)備的性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的光電測量設(shè)備調(diào)焦方法通常是對目標(biāo)進(jìn)行測距并根據(jù)距離信息進(jìn)行調(diào)焦或根據(jù)人眼觀察進(jìn)行手動調(diào)焦,調(diào)焦精度低,且對設(shè)備硬件平臺要求較高,成本較大。因此,光電測量設(shè)備的自動調(diào)焦是靶場測量中亟待解決的問題。本文從圖像處理的角度出發(fā),圍繞調(diào)焦窗口構(gòu)建、圖像質(zhì)量評價和聚焦位置搜索對基于圖像處理的自動調(diào)焦方法進(jìn)行深入研究,并結(jié)合實(shí)際工程任務(wù)要求,提出了一種適用于光電測量設(shè)備的自動調(diào)焦算法。調(diào)焦窗口的構(gòu)建是基于圖像處理的自動調(diào)焦方法的首要步驟,為整個調(diào)焦過程確定目標(biāo)范圍,克服了背景對調(diào)焦精度的影響,并降低了運(yùn)算量。針對靶場測量中目標(biāo)大小、位置時時變化的問題,本文從目標(biāo)跟蹤的角度出發(fā),提出一種自適應(yīng)目標(biāo)變化的調(diào)焦窗口構(gòu)建方法。利用Mean-shift算法獲取目標(biāo)位置信息,并進(jìn)行視覺顯著性檢測,以視覺顯著性特征確定目標(biāo)區(qū)域,邊界擴(kuò)展后構(gòu)建自適應(yīng)目標(biāo)變化的調(diào)焦窗口,并結(jié)合Epanechnikov核函數(shù)為Mean-shift算法構(gòu)建自適應(yīng)核函數(shù),降低目標(biāo)尺度變化及背景對跟蹤性能的影響,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效跟蹤。圖像質(zhì)量評價是基于圖像處理的自動調(diào)焦方法的關(guān)鍵,為聚焦位置的搜索提供依據(jù),評價效果的準(zhǔn)確與否直接決定了自動調(diào)焦的精度。針對靶場目標(biāo)動態(tài)變化的特點(diǎn),本文結(jié)合非下采樣剪切波變換與自然圖像統(tǒng)計的無參考圖像質(zhì)量評價方法,在shearlet域提取自然圖像的統(tǒng)計特性,并通過支持向量回歸實(shí)現(xiàn)圖像的質(zhì)量評價,評價結(jié)果與人眼主觀評價具有較高的相關(guān)性,并克服了圖像內(nèi)容對評價結(jié)果的影響,僅需一幀圖像便能實(shí)現(xiàn)調(diào)焦?fàn)顟B(tài)的判斷,適用于自動調(diào)焦過程的粗調(diào)焦階段。同時為了保證調(diào)焦精度,本文提出一種結(jié)合圖像二次模糊與奇異值分解的微小模糊度圖像質(zhì)量評價方法,通過構(gòu)建二次模糊圖像和奇異值分解將模糊度評價轉(zhuǎn)化為圖像相似度和能量變化的測量,結(jié)合視覺顯著性進(jìn)行加權(quán),實(shí)現(xiàn)微小模糊度圖像的質(zhì)量評價,對精調(diào)焦區(qū)域的微小模糊度圖像質(zhì)量變化具有較高的靈敏性,并克服了圖像內(nèi)容對評價結(jié)果的影響,提高了自動調(diào)焦的精度。聚焦位置搜索是自動調(diào)焦過程的執(zhí)行階段,本文對爬山搜索法進(jìn)行改進(jìn),并與曲線擬合相結(jié)合,提出了一種適用于光測設(shè)備的粗、精結(jié)合的聚焦位置搜索策略。粗調(diào)焦階段采用自然圖像在shearlet域特性統(tǒng)計的方法實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量評價,并利用改進(jìn)的爬山算法對調(diào)焦步長進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,確定精調(diào)焦區(qū)域;精調(diào)焦階段采用二次模糊及奇異值分解的評價方法進(jìn)行評價,以小步長進(jìn)行調(diào)焦并記錄調(diào)焦位置及圖像質(zhì)量評價值,最終在精調(diào)焦區(qū)域內(nèi)以曲線擬合的方法確定最佳聚焦位置。針對提出的自動調(diào)焦方法,本文設(shè)計了自動調(diào)焦系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,并在光電測量設(shè)備上進(jìn)行了大量的自動調(diào)焦實(shí)驗(yàn),對系統(tǒng)的調(diào)焦精度、穩(wěn)定性、實(shí)時性以及誤差來源進(jìn)行了詳細(xì)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計的自動調(diào)焦系統(tǒng)能夠有效地對靶場目標(biāo)進(jìn)行調(diào)焦,為實(shí)際工程應(yīng)用提供了解決方案。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 原育凱;光學(xué)系統(tǒng)的自動調(diào)焦方法[J];紅外;2004年06期

2 楊再華,李玉和,李慶祥,郭陽寬;一種粗精結(jié)合的圖像反饋?zhàn)詣诱{(diào)焦方法[J];計算機(jī)工程與設(shè)計;2005年09期

3 胡濤;陳世哲;劉國棟;浦昭邦;;大范圍自動調(diào)焦快速搜索算法[J];光電子·激光;2006年04期

4 包琳;李文虎;李剛;;紅外系統(tǒng)自動調(diào)焦技術(shù)的研究與工程實(shí)現(xiàn)[J];激光與紅外;2012年10期

5 ;可拍照的太陽鏡[J];紅外技術(shù);1990年06期

6 安德烈;;自動調(diào)焦顯微鏡裝置與日本同類產(chǎn)品比較有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)[J];半導(dǎo)體光電;1992年03期

7 賈曉飛;李宜斌;陳德智;許家新;;非制冷紅外熱像儀的快速自動調(diào)焦算法設(shè)計[J];激光與紅外;2009年06期

8 姚源;譚廣通;李長春;;基于圖像處理的自動調(diào)焦的分析[J];科技信息;2009年19期

9 李明明;王新賽;李堅;張勇;;紅外成像自動調(diào)焦中動目標(biāo)對焦窗口選擇研究[J];紅外;2010年06期

10 劉軍;馮艷君;劉偉軍;王天然;;基因芯片熒光靶點(diǎn)顯微成像自動調(diào)焦控制[J];儀表技術(shù)與傳感器;2011年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 梁敏華;曹永剛;;圖像法自動調(diào)焦的動態(tài)調(diào)焦區(qū)域設(shè)計[A];第七屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 張文成;毛清龍;唐崇丹;黃作明;;煤巖反射率自動測定和有機(jī)組分測定系統(tǒng)的研究[A];中國金屬學(xué)會第一屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2002年

3 李寶柱;李淳;;基于VC++和Matlab混合編程的自動調(diào)焦技術(shù)研究[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 龍云怒;模仿人眼自動調(diào)焦距的液體鏡頭問世[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報;2006年

2 willin;看圖說背景虛化[N];中國電腦教育報;2004年

3 willin;菜鳥玩DC心得[N];中國電腦教育報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 路朋羅;基于圖像處理技術(shù)的自動調(diào)焦方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

2 王冠軍;基于圖像處理的光電測量設(shè)備自動調(diào)焦方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2016年

3 徐新;數(shù)字圖像自動調(diào)焦技術(shù)及其在低光照環(huán)境下的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2012年

4 于秋水;基于圖像處理方法的光學(xué)瞄具自動調(diào)焦技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2011年

5 胡濤;機(jī)器視覺中的自動調(diào)焦及形貌恢復(fù)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

6 劉雪超;基于數(shù)字圖像處理的自動調(diào)焦技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

7 黃德天;基于圖像技術(shù)的自動調(diào)焦方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

8 林兆華;基于圖像處理自動調(diào)焦技術(shù)在經(jīng)緯儀中應(yīng)用的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

9 王健;基于圖像處理的自動調(diào)焦技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭晶晶;太陽望遠(yuǎn)鏡的高精度自動導(dǎo)行和自動調(diào)焦方法的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 趙志彬;機(jī)載光電平臺可見光攝像機(jī)自動調(diào)焦技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2010年

3 李成;視頻監(jiān)控系統(tǒng)中自動調(diào)焦技術(shù)的研究[D];長沙理工大學(xué);2009年

4 吳小翠;全自動尿沉渣檢驗(yàn)儀自動調(diào)焦方法研究[D];湖南大學(xué);2010年

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