● 摘要
精确自动聚焦是现代光学成像系统中必不可少的关键技术。随着计算机技术的进一步发展，在用计算机作数字图像采集时，可充分利用其处理数字信号的高速度和灵活性，针对数字图像进行自动聚焦。基于图像处理的自动聚焦技术使调焦更加智能化，聚焦判断更加灵活多样。同时，系统结构简单，容易实现。鉴于此，论文分析了基于图像处理的自动聚焦系统的发展现状，对存在的问题进行了研究，提出了有效的解决方法。本文首先介绍了自动聚焦技术的基本原理和几种传统的自动聚焦方法，着重研究了基于图像处理的自动聚焦原理和特点，并对常用的基于图像处理的聚焦评价函数作了比较和分析；其次研究了图像传感器的基本工作原理，深入分析了构成视觉系统的关键要素，建立了基于图像处理的自动聚焦系统硬件平台，包括工业数字相机、镜头选型，步进电机控制电路、驱动电路和接口电路设计，照明方案设计等；第三开发了自动聚焦软件，利用梯度和阈值对基于梯度的聚焦评价函数作了改进，同时优化了自动聚焦搜索算法，实现了自动聚焦功能；并在自动聚焦系统软硬件平台下做了大量的实验，对系统各项指标进行测试和分析。