基于DSP的自動(dòng)對焦系統

基于DSP的自動(dòng)對焦系統
杭州浙江科技學(xué)院(310012)鄭玉珍
杭州浙江大學(xué)(310027)吳 勇
 
　　摘　要：介紹了一種基于DSP芯片TMS320F206進(jìn)行數值計算和實(shí)施控制的自動(dòng)對焦系統。給出了系統的硬件構成和軟件設計。該系統不僅充分發(fā)揮了DSP芯片的數值計算優(yōu)勢,而且拓展了其在人機對話(huà)和電機控制等輸入輸出方面的應用。
　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)對焦 DSP 爬山搜索算法

　　現代社會(huì )是一個(gè)高度信息化的社會(huì ),多媒體技術(shù)的發(fā)展使圖像信息的獲取及其傳輸手段倍受矚目。自動(dòng)對焦技術(shù)是計算機視覺(jué)和各類(lèi)成像系統的關(guān)鍵技術(shù)之一,在照相機、攝像機、顯微鏡、內窺鏡等成像系統中有著(zhù)廣泛的用途。傳統的自動(dòng)對焦技術(shù)較多采用測距法,即通過(guò)測出物距,由鏡頭方程求出系統的像距或焦距,來(lái)調整系統使之處于準確對焦的狀態(tài)。隨著(zhù)現代計算技術(shù)的發(fā)展和數字圖像處理理論的日益成熟,自動(dòng)對焦技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的數字時(shí)代,越來(lái)越多的自動(dòng)對焦方法基于圖像處理理論對圖像有關(guān)信息進(jìn)行分析計算,然后根據控制策略驅動(dòng)電機,調節系統使之準確對焦。
　　本文利用數字式CMOS圖像傳感器作為感像器件,運用DSP芯片采集圖像信息并計算系統的對焦評價(jià)函數,根據優(yōu)化的爬山搜索算法控制驅動(dòng)步進(jìn)電機,調節系統光學(xué)鏡頭組的位置,使系統成像清晰,從而實(shí)現自動(dòng)對焦。這是一種數字式的自動(dòng)對焦方法,其準確性和實(shí)時(shí)性使其在視頻展示臺和顯微鏡等設備中的應用具有廣泛的前景。
1 系統的硬件構成
　　一個(gè)典型的自動(dòng)對焦系統應具備以下幾個(gè)單元:成像光學(xué)鏡頭組、成像器件、自動(dòng)對焦單元、鏡頭驅動(dòng)單元。在本系統中,成像光學(xué)鏡頭組包括光學(xué)濾波器、變焦透鏡組和對焦透鏡組;成像器件是CMOS數字式圖像傳感器,輸出圖像信息的數字量;自動(dòng)對焦單元由DSP芯片作為核心器件,圖像信息的采集、計算、控制策略的選擇和控制信號的產(chǎn)生都在這個(gè)單元中進(jìn)行;鏡頭驅動(dòng)單元包括步進(jìn)電機及其驅動(dòng)電路,該單元接受自動(dòng)對焦單元的控制,驅動(dòng)成像光學(xué)鏡頭組中的變焦透鏡組和對焦透鏡組進(jìn)行位置調節,最終使圖像傳感器輸出準確對焦的圖像。系統的硬件結構如圖1所示。

圖1 自動(dòng)變焦系統結構圖

1.1 數字式CMOS圖像傳感器
　　圖像傳感器是把光信號轉換成電信號的裝置。本系統采用1/3英寸數字式CMOS圖像傳感器OV7620,總有效像素單元為664(水平方向)