红外与激光工程
2022, 51(12): 20220238
1 陕西理工大学 机械工程学院, 陕西 汉中 723000
2 陕西省工业自动化重点实验室, 陕西 汉中 723000
针对机器视觉中螺纹参数测量无法实现正确对焦的问题, 通过理论与实验相结合的方法研究了离焦成像对螺纹牙型角参数测量的影响。证实了离焦现象对螺纹参数测量会造成不可忽略的误差。并且通过螺纹图像清晰度评价值与离焦量关系的分析, 提出了螺纹牙型角误差修正的方法。首先对图像清晰度评价值与离焦量进行标定, 然后求取待测图像的清晰度评价值, 由评价值得出修正后的离焦量, 最后根据离焦量对选定区域的图像边缘长度和面积进行修正, 利用修正后的结果求取螺纹牙型角。实验结果表明, 对于M20×1.5-6H的螺纹塞规而言, 当离焦量小于0.5mm时, 经修正后的牙型角相对误差小于0.0425%。
离焦成像 清晰度评价 牙型角 误差修正 defocus imaging definition evaluation thread angle error correction
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
数字图像技术实现自动对焦的关键步骤是有效的图像清晰度评价。针对传统的灰度梯度算法抗噪性差和实时性低的问题,提出一种改进的清晰度评价算法。首先通过OSTU方法和全局方差计算出图像自适应分割阈值;然后比较自适应分割阈值和图像像素点局部方差以提取整幅图像中的边缘像素点;最后考虑人眼视觉特性,采用多方向的Tenengrad算子对图像进行评价运算,将图像中边缘像素点的评价运算值进行叠加,得到图像的清晰度量化值。为了衡量改进算法的性能,将其与传统的灰度梯度算法进行比较。实验结果表明,与传统的灰度梯度算法相比,所提算法具有实时性高、灵敏度强且抗噪能力好的优点。
成像系统 清晰度评价 自动对焦 自适应分割阈值 边缘像素点 多方向Tenengrad算子 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2211001
自动聚焦技术在红外热像仪监控领域有着非常重要的作用。目前业内红外自动聚焦技术存在聚焦成功率低、架构复杂、聚焦速度慢等状况，为此提出了一种基于 FPGA的红外镜头自动聚焦技术，采用单 FPGA实现了红外图像处理显示和自动聚焦的功能。鉴于红外图像普遍存在竖条纹噪声和随机噪声等特点，本文在实现聚焦过程中对红外清晰度评价算法和爬山算法做了改进和优化。实验结果表明本文提出的算法和实现方式能够很好地实现红外镜头的自动聚焦，同时具备集成度高、聚焦速度快、成功率高等特点，有比较广泛的应用前景。
红外 自动聚焦 清晰度评价 爬山算法 infrared, autofocus, FPGA, definition evaluation, FPGA
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
3 陆航驻洛阳地区军事代表室, 河南 洛阳 471000
分析了红外成像系统随温度变化而离焦的原理, 提出一种线列红外无热化检测系统。分析了线列红外成像的特点, 针对传统的SMD, TenenGrad, Laplacian等方法容易受到线列红外条纹噪声干扰的问题, 结合所采用靶板的形状, 提出了一种基于7个方向改进的Sobel算子的清晰度评判的方法。实验结果表明,该方法能够有效克服线列红外成像系统条纹随机噪声对清晰度评价因子带来的干扰。和传统算法对比发现, 所提算法的响应曲线变化趋势明显、波动小, 能够更好地满足自动调焦的单调和无偏性要求。
线列红外 成像系统 无热化检测装置 清晰度评价 linear infrare imaging system athermalization detection device definition evaluation
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海电缆研究所, 上海 200093
为了实现更为高效、准确的光纤端面自动对焦, 对现有图像的清晰度评价函数进行了研究, 并在此基础上, 提出了一种新的计算简便、抗噪性好的清晰度评价函数。采用光纤几何参数测试仪获得光纤端面清晰成像面前后等间隔的 24帧光纤端面图像, 利用不同的图像清晰度评价函数对这 24帧图像进行计算, 得到相应的调焦曲线并分析其单峰性、单调性和抗噪性。结果显示, 所提的新评价函数具有更好的表现, 对自动对焦技术具有一定的参考价值。
清晰度评价 抗噪性 单峰性 image definition evaluation function noise resistance unimodality
1 中国计量大学 信息工程学院 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室, 杭州 310018
2 中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州 310018
为根据参数精确获取分层位置的重聚焦像, 提出了基于阶梯尺的标定方法.用光场相机拍摄阶梯标尺, 利用重聚焦技术获得图像序列, 使用点锐度评价函数计算图像序列各刻度面最清晰图像, 完成重聚焦参数的标定.对标定结果进行评价, 采用刃边法计算重聚焦图像的高斯离焦参数, 阶梯标尺比刻度标尺标定方法减小25%以上, 可以有效提高光场相机重聚焦的准确度.进行分层成像实验, 对比两种标定方法下的分层重聚焦图像, 验证了阶梯标尺标定的重聚焦结果更清晰, 适用于光场分层成像系统.
光场相机 光学分层成像 数字重聚焦 重聚焦参数 清晰度评价 高斯离焦参数 Light field camera Optical sectioning tomography Digital refocusing Refocusing parameter Definition evaluation Gaussian defocusing parameter
1 91245部队, 辽宁 葫芦岛 125001
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了有效避免自动调焦算法在验证评估过程中需要依赖于调焦硬件机构的问题, 研制了一套基于离焦图像模拟的自动调焦性能评估与仿真系统。该系统通过生成不同离焦状态下的图像, 实现如下两方面的功能: 一方面可以实现不同清晰度评价函数的性能评估; 另一方面还可以根据调焦系统的设定参数, 对调焦过程调整以及调焦窗口选取进行效果仿真和性能评估。实验结果表明, 该系统可以根据设定的光机参数, 对自动调焦过程中清晰度评价函数性能、调焦效果、搜索路径、调整耗时等性能进行初步仿真和评估。也可以为调焦系统的光学系统、机械结构以及电机驱动的设计提供一定的参考依据。
自动调焦 性能评估 性能仿真 清晰度评价函数 搜索策略 auto-focus performance evaluation performance simulation definition evaluation function searching strategy
1 宁波永新光学股份有限公司, 浙江宁波 315040
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江杭州 310027
3 杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江杭州 310018
针对显微图像自动对焦和成像系统质量评价问题, 结合多尺度分解工具和梯度绝对值算子设计, 提出了一种显微图像清晰度评价算法。采用非下采样剪切波分解, 对输入的显微图像进行多尺度、多方向变换, 得到一幅低频子带图像和若干幅高频子带图像。结合抗噪阈值设置, 计算各子带图像的梯度绝对值算子和, 利用图像清晰度变化对于低频和高频子带系数影响的差异, 将高低频梯度绝对值算子的比值作为最终的显微图像清晰度评价数值。开展了仿真论证实验和实拍论证实验, 实验结果表明, 所提出的清晰度评价算法具有较好的单调性和抗噪特性, 和几种经典的评价算法相比, 本文方法得到的评价结果在灵敏度、稳定性和鲁棒性方面表现更为优异, 具有很好的实际应用价值。
显微图像 清晰度评价 非下采样剪切波变换 梯度绝对值算子 micro-images image definition evaluation non-subsampled Shearlet transform (NSST) gradient abso-lute value
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题, 提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性, 然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价, 最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中, 使用单核DSP处理速度为9 Hz, 基本满足实时性; 受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰; 在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区, 仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明, 本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性, 可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。
自动调焦 调焦评价函数 暗通道 清晰度评价 auto-focusing focus measure function dark channel definition evaluation
