基于FPGA的圖像調(diào)焦系統(tǒng)研究

摘要：采用基于圖像技術(shù)的自動(dòng)調(diào)焦方法，根據(jù)圖像分析出圖形的質(zhì)量，完成圖像預(yù)處理、清晰度判別，獲得當(dāng)前的成像狀況。通過(guò)控制電機(jī)，完成調(diào)焦操作。其中核心技術(shù)是分析圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)。針對(duì)調(diào)焦算法計(jì)算量大、計(jì)算復(fù)雜等問(wèn)題，采用中值濾波和灰度線性變換的圖像預(yù)處理方法，流水線作業(yè)，“乒乓”操作，雙蝶形處理器復(fù)用，基-2FFT算法相結(jié)合的工作模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本方法解決了自動(dòng)調(diào)焦算法復(fù)雜系統(tǒng)控制的速度問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)調(diào)焦；圖像處理；調(diào)焦操作

基于圖像技術(shù)的自動(dòng)調(diào)焦方法，是從與傳統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)完全不同的角度出發(fā)，直接對(duì)拍攝的圖像采用圖像處理技術(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行成像質(zhì)量分析，得到系統(tǒng)當(dāng)前的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整成像系統(tǒng)鏡頭的焦距實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦過(guò)程。

1 調(diào)焦算法分析
一幅圖像是否聚焦，反映在空域上是圖像的邊緣及細(xì)節(jié)是否清晰，而圖像的邊緣及細(xì)節(jié)信息可以通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行微分來(lái)獲取。因此，利用信息作為聚焦的判據(jù)。這種提取圖像邊緣信息的函數(shù)稱為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)，圖像經(jīng)其處理后所得到的量值能夠反映圖像的清晰度。
聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)應(yīng)具有以下幾個(gè)特性：無(wú)偏性、單峰性、高靈敏度、較高信噪比、較小計(jì)算量。

因此，采用圖像處理方法實(shí)現(xiàn)自調(diào)焦，重要的就是找到一個(gè)理想的圖像清晰度評(píng)價(jià)依據(jù)，所以本系統(tǒng)的核心算法就是圖像的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)算法和調(diào)焦實(shí)現(xiàn)算法。在圖像的清晰度算法中主要對(duì)圖像進(jìn)行了圖像的預(yù)處理過(guò)程，清晰度評(píng)價(jià)算法，電機(jī)控制算法3個(gè)部分。