【正文】 京航空航天大學(xué)根據(jù)DSP的運(yùn)動特點(diǎn)，提出x/y向Tenengrad函數(shù)算法，每幅圖像的聚焦判據(jù)的計算時間減少為25ms；中國科學(xué)院提出漸變步長的思想，到處計算聚焦量的三個快速算法公式，優(yōu)化了系統(tǒng)的實(shí)時性能；南京航空航天大學(xué)提出灰度差分算子和算法在聚焦速度、對焦可靠性及對焦結(jié)果等方面具有一定的優(yōu)越性；重慶大學(xué)提出基于圖像高頻成分統(tǒng)計的聚焦判別法，實(shí)現(xiàn)了反射式與透射式與透射式光學(xué)顯微鏡的自動對焦、提出了基于灰度差分法的的自動對焦和將改進(jìn)的Laplacian算法、步長和閾值兩個參數(shù)引入自動對焦系統(tǒng)；華中科技大學(xué)提出一種基于邊緣灰度的顯微圖像處理函數(shù)的快速自動對焦方法實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的聚焦要求，而且具有較好的魯棒性。目前，隨著自動對焦技術(shù)理論研究的不斷完善和CCD／CMOS技術(shù)的迅速發(fā)展，國外利用CCD／CMOS用于工業(yè)圖像監(jiān)控和對焦領(lǐng)域也越來越廣泛。它的上層可以在水平面內(nèi)沿作精密移動和轉(zhuǎn)動，一般都把被觀察的部位調(diào)放到視場中心。當(dāng)然擋光從空氣中經(jīng)過凸鏡在進(jìn)入空氣中的時候其傳播方向也會發(fā)生改變，這便是凸鏡成像的基本原理。當(dāng)fu2f時，成倒立、放大的實(shí)像，對應(yīng)應(yīng)用如幻燈機(jī)。如放大鏡。途凸鏡是顯微鏡的中核心組成部分，其在顯微鏡中的作用是極其重要的。 對焦方式的分類根據(jù)對焦過程能否自動進(jìn)行、能否實(shí)時進(jìn)行，對焦方式分為兩類：傳統(tǒng)的對焦方式和自動對焦。其優(yōu)點(diǎn)是對焦裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。相機(jī)上的紅外線發(fā)生器、超聲波發(fā)生器發(fā)出紅外光或超聲波到被攝體而被物體反射回來，相機(jī)上的接受器接受反射回來的紅外光或超聲波進(jìn)行對焦，其光學(xué)原理類似三角測距對焦法。 對焦方式的選擇從其定義出發(fā)很容易得到各自的優(yōu)缺點(diǎn)。主動式由于是相機(jī)主動發(fā)出光或波，所以可以在低反差、弱光線下對焦。對具有一定亮度的被攝體能理想的自動對焦，在逆光下也能良好的對焦。在低反差，弱光下的對焦困難。自動對焦從能否實(shí)時進(jìn)行分為靜態(tài)對焦和動態(tài)對焦。4 對焦窗口的選擇為何要進(jìn)行對焦區(qū)域的選擇呢？其原因有二:(1)因?yàn)閷乖u價函數(shù)對圖像進(jìn)行運(yùn)算所用的時間與圖像的像素成正比,故要提高運(yùn)算速度,增強(qiáng)對焦的實(shí)時性，就必須是盡可能受的像素參加運(yùn)算。然而，過于小的窗口會使所采集的需要對焦的目標(biāo)的信息減少，有可能造成對焦不成功，即使對焦成功率下降。因此，對焦窗口的選擇應(yīng)兼顧對焦精度、對焦速度、對焦成功率與對焦效果。要是采用同軸光源照明方式，整幅圖像的中部將出現(xiàn)明顯的高亮的圓形區(qū)域，圖像的有效信息區(qū)即為該區(qū)域。取窗口為300300與窗口為780580相比，后者的計算量只有前者的1/9。中央對焦法是指選擇目標(biāo)區(qū)域中央的特定大小的區(qū)域進(jìn)行對焦。同時此法具有編程稍復(fù)雜的缺點(diǎn)。要提高對焦速度，就應(yīng)以包含對焦目標(biāo)的最小窗口為對焦區(qū)域，而當(dāng)視場內(nèi)存在多目標(biāo)時則應(yīng)以靠近視場中心或人機(jī)交互的目標(biāo)為對焦目標(biāo)。各種對焦窗口的選擇方法有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境與所要達(dá)到的效果選擇與之相適應(yīng)的方法。選的合適則會將整個系統(tǒng)的性能提高，選的不合適則會影響整個系統(tǒng)的性能。除此之外，還應(yīng)具有無偏性好，靈敏度高，穩(wěn)定性好，以及計算量小等特點(diǎn)。清晰度評價函數(shù)在相當(dāng)大的程度上影響著聚焦效果，其評價依據(jù):(1)在最佳對焦參數(shù)對應(yīng)的點(diǎn)上具有峰值，在最佳點(diǎn)兩側(cè)時，清晰度評價函數(shù)是單調(diào)遞減的。處于聚焦?fàn)顟B(tài)圖像的熵大于處于離焦?fàn)顟B(tài)的圖像，所以可把熵函數(shù)作為對焦清晰度評價標(biāo)準(zhǔn)的一種。圖像中的細(xì)節(jié)(細(xì)節(jié)意味著圖像有清晰可辨的邊緣，在局部有很強(qiáng)的灰級變化，灰級的躍變更加劇烈)可以被人們更好的分辨。常用的梯度函數(shù)有方差算子、能量梯度算子、拉普拉斯算子、差分算子法等。 (2）式(4)中I(x,y)為圖像在點(diǎn)(x,y)的灰級值。ax 向一階差分算子曲線 by 向一階差分算子曲線c 一階差分算子曲線 d 三種差分測算子曲線比較圖2 多種聚焦測度實(shí)驗(yàn)曲另外，小波變換,DCT變換等也是較為常用的清晰度評價函數(shù)。單考慮靈敏度,靈敏度最高的為頻譜函數(shù),再下來是梯度函數(shù),梯度函數(shù)中靈敏度最高的是拉普拉斯算子。對焦的不同步驟應(yīng)選擇與之相應(yīng)的對焦評價函數(shù)。綜上所述，本方案選擇一階差分算子法作為清晰度評價函數(shù)。聚焦策略為:物鏡處于起始點(diǎn)x0,攝取圖像并計算聚焦評價函數(shù)值,即計算F(x0)。[3]圖4 “2步法”聚焦策略 對焦搜索算法的選取“爬山法”經(jīng)過多次運(yùn)算可以訓(xùn)的最佳聚焦位置。兩種對焦搜索算法各有千秋，其使用的場合也各不相同。經(jīng)過不斷的判斷與不斷的搜索知道搜索到P1點(diǎn)，第一次搜索結(jié)束。[9]圖5 爬山式自動對焦方式然而僅僅采用一定步長的“爬山法”自動聚焦搜索算法，其聚焦精度與聚焦速度很難統(tǒng)一起來。多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明聚焦評價函數(shù)在離焦比較遠(yuǎn)時其梯度值比較小,而當(dāng)快接近焦點(diǎn)時其梯度值會顯著地增加。當(dāng)OUT=1時，表示后一場圖像比前一場清楚，搜索策略模塊則驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動鏡頭向前走一步。普通傳動系統(tǒng)的間隙較大，一般為10～20μm，精密運(yùn)動系統(tǒng)的回程間隙較小，一般為2～5μm；對景深而言，顯微視覺系統(tǒng)一般在10μm以內(nèi),景深與回程間隙一般相同。齒輪傳動機(jī)構(gòu)由相互嚙合的兩個齒輪組成。有兩個相互獨(dú)立的電機(jī)在傳感器內(nèi)部,每個電機(jī)都有兩個控制端口,相應(yīng)的控制功能是由公共端和空盒子端口組成。攝像頭的自動對焦功能能夠及時的根據(jù)需要調(diào)整鏡頭焦距以實(shí)現(xiàn)自動對焦,使得所拍攝的照片更加清晰易辨。3) PC計算機(jī)，它主要負(fù)責(zé)圖像處理和通過信號反饋來控制攝像頭進(jìn)行自動聚焦。以上是對自動聚焦方案的一個合理的分析過程并提出了每個分模塊的解決方案，在具體的設(shè)計過程中要注意將這些解決方案合理的結(jié)合。2）助力移動與嵌入式裝置開發(fā)，三屏一云商機(jī)無限。6）支持最新C++標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)IDE，切實(shí)提高程序員開發(fā)效率 Cximage簡介CxImage類庫是一個優(yōu)秀的圖像操作類庫。而CxImage類庫在這方面做得很好。DirectShow使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數(shù)據(jù)流的處理過程，運(yùn)用DirectShow，我們可以很方便地從支持WDM驅(qū)動模型的采集卡上捕獲數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行相應(yīng)的后期處理乃至存儲到文件中。 各部分功能的實(shí)現(xiàn)代碼 在計算機(jī)中使用最多的RGB彩色空間，分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三種顏色；通過調(diào)配三個分量的比例來組成各種顏色。在彩色電視機(jī)系統(tǒng)中，通常使用一種叫YUV的色彩空間，其中Y表示亮度信號；也就是這個YUV空間解決了彩色電視機(jī)和黑白電視機(jī)的兼容問題。 int32_t gray。 ppal[i].rgbBlue = (uint8_t)gray。i。 (*this)。endif //CXIMAGE_SUPPORT_SELECTIONif CXIMAGE_SUPPORT_ALPHA (*this)。 uint8_t *iSrc = GetBits(y)。 if (==4){ uint8_t pos = (uint8_t)(4*(1x%2))。 iDst[x]= ppal[(uint8_t)((iSrc[x 3]amp。 CxImage ima。 if (GetTransIndex()=0){ RGBQUAD c = GetTransColor()。endif //CXIMAGE_SUPPORT_ALPHA uint8_t *img=()。 y 。 } iSrc+=。特征值越大，說明圖片越清晰，聚焦程度越好。在聚焦精度方面，完全能夠滿足顆粒聚焦的要求；聚焦速度方面，具有較強(qiáng)的實(shí)時性；在聚焦成功率方面，其性能也體現(xiàn)的淋漓盡致。在實(shí)驗(yàn)過程之中，通過對其性能的不斷改進(jìn)和增減隨即形成最終的自動對焦系統(tǒng)