在显微成像下准确、稳定、高效、实时地对光纤, 尤其是抛剥涂覆层的光纤直径进行测量, 需要采用优异的自动对焦技术。对焦窗口的选择是自动对焦的前提, 为了避免光纤侧面显微成像下中间透光或衍射亮带对对焦窗口的影响, 提出了一种改进的定域椭圆取窗方法,并比较了不同窗口形状对清晰度评价和计算速度的影响。将定域椭圆取窗方法应用于125 μm标准光纤的测量,结果表明标准误差在0.3 μm内, 测量精度与VM2.22精密测量软件的微米级相比提高了一个数量级。这种定域椭圆取窗方法实用性强, 速度快, 通用性好, 可以作为光纤直径显微测量中一种有效的自动对焦窗口选择法。

光电跟踪取证系统对运动目标进行跟踪拍摄时需要进行变焦和调焦，目标姿态和位置改变而产生调焦窗口偏离是导致传统自动调焦方法失效的主要原因。针对该问题，提出了一种针对跟踪目标动态建立调焦窗口的方法。该方法利用梯度能量评价函数提取目标特征，通过相关性处理和边界扩展建立调焦窗口，能克服调焦窗口偏离的缺陷。实验结果证明，对 704×576像元不同离焦状态的图像都可以在 20 ms内根据目标的位置和大小，构建准确有效的调焦窗口，满足光电跟踪取证系统对运动目标进行实时自动调焦的特殊要求。

自动聚焦是免散瞳眼底照相机的一项关键技术，在分析眼底照相机成像原理及眼底图像特点的基础上，提出了一种应用于免散瞳眼底照相机的粗精结合自动聚焦方法。提出结合眼底图像视场特点的内接正方形固定聚焦窗口选择方法，并结合Robert梯度函数实现粗聚焦。采用基于局部信息熵的自动聚焦窗口选择算法得到精聚焦中的聚焦窗口，并提出基于9 pixel×9 pixel尺寸泽尼克正交矩的图像清晰度评价函数实现精聚焦。实验结果表明该方法中基于内接正方形的固定聚焦窗口选择方法具有更好的稳定性，精聚焦中的图像清晰度评价函数具有更高的灵敏度与实时性。

用数字全息进行动态观测时, 由于不同物体记录距离不同, 且不断地变化, 再现像不能始终处于清晰状态。本文提出了利用同轴数字全息视频技术实现在三维空间内对运动物体进行连续动态观测的方法, 研究了其中的动态跟踪聚焦算法和视频处理算法。利用上一帧再现像中观测物体的中心位置作为下一帧全息再现中聚焦窗口的中心位置, 使聚焦窗口始终跟随观测目标移动, 从而保证处理全息视频时每一帧再现像都能准确自动聚焦, 使再现视频中要观测的目标始终处于清晰状态。采用上一帧的聚焦距离为下一帧再现距离的搜索中心、避免处理不同全息图时的重复运算等方式来提高数字全息视频的处理速度。实验结果表明, 本文提出的数字全息视频成像技术能实现在三维空间内对某一特定运动物体进行连续动态观测。

结合图像调焦系统的实际应用需求,提出一种基于OMAP(Open Multimedia Application Plant)处理器的图像调焦系统方案,给出了处理器与触摸显示屏的接口硬件设计,分析了在Linux系统下的接口驱动开发,讨论了实际应用中存在的图像分辨率变换及触点窗口形成两个关键问题,将输入的图像数据及对焦窗口成比例显示在液晶屏上。在自动选择的对焦窗口不满足要求时,使用触摸屏来重新调整对焦窗口,从而实现人工参与对焦窗口的快速选择及调整,满足了特定领域对图像调焦系统的特殊要求。

在使用图像分析进行自动聚焦时,聚焦的准确性和有效性至关重要。聚焦窗口过大不仅增加计算量,且背景图像太多会引起误判;窗口太小则会导致目标偏离窗口,亦会引起误判。深入研究了聚焦窗口的选择问题,提出了一种新的选择方法,有效解决了上述问题。引入非均匀采样,可以保证中央的高分辨率和较大的视场范围,既保证目标图像位于聚焦窗口之内,又显著减小了背景图像的负面影响。同时对采样参量做了进一步的研究,以获得更好的效果。实验结果表明该方法有效提高了对焦的准确性和有效性而且减少了数据量,没有影响系统的实时性。