红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210304
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院,北京100039
针对当前航空成像设备中自动调焦装置结构复杂、不利于集成的问题, 对基于图像处理的自动调焦方法在航空成像设备中的应用进行了研究。根据自然图像斜边缘多于水平和垂直边缘的特点, 提出了基于图像斜边缘检测的对焦评价算子(Lean算子)。通过对多种对焦评价算子进行试验比较, 分别选取斜边缘检测算子和卷积算子作为调焦粗搜索和精搜索阶段的对焦评价算子。针对航空成像设备光学系统的特点, 提出了局部全局搜索算法(LFS)和变步长的爬山搜索算法(CHS), 使用调焦行程为130步, 焦深为2步的变焦镜头, 分别将调焦时间由全局搜索算法的43 s缩短至7 s和5～8 s。实验结果表明：将所提出的对焦评价算子和搜索算法结合使用, 能够准确实现自动聚焦, 准确度达到95%以上。
航空成像设备 对焦评价函数 图像斜边缘检测 搜索策略 局部全局搜索法 爬山搜索法 airborne image equipment focus measure function image lean edge detection search strategy local full search hill-climb search
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
针对航空光电平台中可见光摄像机在高空中由于温度、气压等环境参数的变化所引起的光学系统离焦现象,对基于图像功率谱的清晰度评价算法和检焦搜索算法进行了研究。分析了不同场景的航拍图像的功率谱具有一定的不变性。根据离焦会引起功率谱高频分量的损失，提出了两种对功率谱和对焦评价算子(PSS)的改进。针对航拍易受到环境干扰的问题，提出了变步长的全局搜索算法（FS）。使用1 mm的搜索步长，调焦误差为0.3 mm，满足系统对误差的要求。所提出的两种基于图像功率谱的清晰度评价算法能够有效反映出实际航拍图像的离焦状态，并分别使对焦评价函数的饱和区特性和灵敏度得到改善。调焦实验的结果表明，小于镜头焦深的检焦步长才能保证检焦结果的正确。
成像系统 航空光电平台 自动调焦 图像功率谱 对焦评价函数 搜索策略
