北京航空精密机械研究所 精密制造技术航空科技重点实验室，北京 100076
为了减少三轴视觉测量系统在对焦过程中的时间消耗和提高对焦的准确性，提出基于光学离焦模型的自动对焦算法。自动对焦算法评价函数采用Tenengrad梯度函数，搜索算法分两步：（1）将光学离焦模型分解成两个曲线函数，通过采集4张图像的清晰度值和x轴坐标求出两条曲线函数，最终得到两条曲线的交点位置，交点位置即为正焦位置粗定位位置；（2）在交点位置采集1张图像以及在交点左右两侧各采集2张图像，通过高斯函数拟合得到拟合高斯函数的均值，均值即为准确的正焦位置。为了验证本方法的有效性，首先进行10次重复性试验，验证算法粗定位的重复定位误差4.1 μm。其次，在粗定位位置采集1张图像及其两边各采集2张图像，通过高斯拟合得到精确正焦位置，10次精确位置的重复定位误差为5.1 μm。该算法只需采集9张图像，得到的合成标准不确定度为2.12 μm。该方法提高了三轴视觉测量系统的对焦效率和精度。
自动对焦 光学离焦模型 高斯拟合 Tenengrad梯度函数 auto-focusing optical defocus model Gaussian fitting Tenengrad gradient function 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210141
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 江苏省数字化设计制造工程技术研究中心, 江苏 南京 210016
为了提高聚焦形貌恢复技术的重建精度,寻找最优的聚焦形貌恢复算法,提出一种图像离焦仿真技术,用于对聚焦形貌恢复算法的精度进行评估。绘制一个三维模型,并选择一幅纹理图,根据图像分辨率对模型表面进行等间距点采样,生成有序点云数据。对通过点采样获取的数据进行处理并映射纹理,生成一组理想的或者包含噪声的序列仿真图像。利用得到的序列图像对聚焦形貌恢复算法进行实验验证,将生成的深度数据与点采样得到的真实深度数据进行对比以准确地评价算法的质量。研究结果表明,图像离焦仿真技术能够有效评价聚焦形貌恢复算法的质量,并有助于寻找更稳定、精度更高的算法。
成像系统 聚焦形貌恢复 离焦模型 清晰度评价 仿真算法 光学学报
2019, 39(11): 1111001
1 第二炮兵工程大学，西安710025
2 中国人民解放军96215部队，广西 柳州 545616
3 成都军区联勤部后勤信息中心，成都610015
为解决传统相机空间变化离焦去模糊的难题, 提出了一种基于模糊映射图和L1 2优化的空间变化离焦去模糊方法。首先对相机的离焦模型进行研究与分析, 概括了圆盘离焦模型和高斯离焦模型的原理、特性和适用范围;然后利用边缘属性对局部对比度先验条件进行修改, 结合模糊边缘的梯度信息得到模糊映射图, 并利用一种向导滤波的方法去除边缘附近的歧义性和映射图中的噪声, 获得一幅更好的模糊映射图;最后采用一种合并了类Tikhonov规整化和TV规整化的L1 2优化对图像进行去模糊, 采用变量分裂和惩罚的方法完成L1 2的优化, 并利用尺度选择和图像重构方法得到全聚焦图像。基于人工合成图像和实际拍摄图像的实验结果表明, 所提方法性能优于当前技术条件下的空间不变去模糊方法和空间变化去模糊方法。
景深 空间变化离焦去模糊 高斯离焦模型 模糊映射图 线扩展函数 depth of field spatially - varying out-of-focus deblurring Gaussian defocusing model blur map line spread function
1 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2 国家卫星气象中心, 北京 100081
从对地观测平台角秒量级姿态确定需求出发,在构建星敏感器惯性系成像模型的基础上指出,恒星在成像面上的定位误差是星敏感器姿态确定误差的主要来源。同时,结合理想光学系统离焦模型,分析了星敏感器主要性能指标间的量化关系,并给出了成像面定位误差最低限。仿真结果表明,从优化系统性能考虑,成像模糊区直径为2～3个像元的配置是利用星敏感器焦平面的“轻微离焦”来实现亚像元定位的最佳方案,定位误差可达0.2个像元,能够满足星敏感器惯性姿态确定精度4″～5″的要求。理论分析和数值仿真结果可为后续星敏感器指标的提出及仪器设计提供技术参考。
成像系统 星敏感器 离焦模型 折中设计 姿态确定 亚像元定位
