基于FPGA的圖像調焦系統研究

摘要：采用基于圖像技術(shù)的自動(dòng)調焦方法，根據圖像分析出圖形的質(zhì)量，完成圖像預處理、清晰度判別，獲得當前的成像狀況。通過(guò)控制電機，完成調焦操作。其中核心技術(shù)是分析圖像質(zhì)量評價(jià)函數。針對調焦算法計算量大、計算復雜等問(wèn)題，采用中值濾波和灰度線(xiàn)性變換的圖像預處理方法，流水線(xiàn)作業(yè)，“乒乓”操作，雙蝶形處理器復用，基-2FFT算法相結合的工作模式。實(shí)驗結果證實(shí)，本方法解決了自動(dòng)調焦算法復雜系統控制的速度問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)調焦；圖像處理；調焦操作

基于圖像技術(shù)的自動(dòng)調焦方法，是從與傳統的自動(dòng)調焦技術(shù)完全不同的角度出發(fā)，直接對拍攝的圖像采用圖像處理技術(shù)，對圖像進(jìn)行成像質(zhì)量分析，得到系統當前的對焦狀態(tài)，然后通過(guò)驅動(dòng)機構調整成像系統鏡頭的焦距實(shí)現自動(dòng)調焦過(guò)程。

1 調焦算法分析
一幅圖像是否聚焦，反映在空域上是圖像的邊緣及細節是否清晰，而圖像的邊緣及細節信息可以通過(guò)對圖像進(jìn)行微分來(lái)獲取。因此，利用信息作為聚焦的判據。這種提取圖像邊緣信息的函數稱(chēng)為聚焦評價(jià)函數，圖像經(jīng)其處理后所得到的量值能夠反映圖像的清晰度。
聚焦評價(jià)函數應具有以下幾個(gè)特性：無(wú)偏性、單峰性、高靈敏度、較高信噪比、較小計算量。

因此，采用圖像處理方法實(shí)現自調焦，重要的就是找到一個(gè)理想的圖像清晰度評價(jià)依據，所以本系統的核心算法就是圖像的清晰度評價(jià)函數實(shí)現算法和調焦實(shí)現算法。在圖像的清晰度算法中主要對圖像進(jìn)行了圖像的預處理過(guò)程，清晰度評價(jià)算法，電機控制算法3個(gè)部分。