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哈尔滨理工大学硕士学位论文基于数字图像处理的自动调焦算法研究姓名：蒋凤

林申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：卢迪哈尔滨

理Ｔ人学Ｔ学顺Ｉｊ学位论义基于数字图像处理的自动调焦算法研究摘要自动

调焦技术是计算机视觉、成像系统和各种精密仪器中的关键技术之一。随着数字成

像器件的实用化，近十年来人们对自动调焦技术的研究集中在数字图像处理的方法

上，并取得了大量成果。基于图像技术的自动调焦方法采用了与传统调焦技术完全

不同的方式进行调焦，传统的调焦方法是通过传感器检测检点或者测量距离的方式

实现的，而基于图像技术的调焦方法直接根据图像分析出图像的质量，从而获得当

前的成像状态，然后完成调焦操作。图像质量分析是该调焦方法中关键的技术。本

文首先对数字成像系统的自动调焦的原理和研究现状进行了简单的介绍，在此基础

上，详细介绍了图像质量评价的过去与现状，然后，本文从两种途径详细论述了图

像质量分析方法的实现：（１）基于灰度子图的图像质量评价，提出了一种基于灰

度区域搜索、对比的评价方法。将图像视为由具有不同狄度的区域组成的画面，寻

找原始图像中每个灰度子图的失真，比较每个灰度子图在原始图像与退化图像中的

变化，进而评价整幅图像的质量的退化。（２）基于小波分析的图像质量评价，以

小波分析的方法对图像进行多分辨率分解，对各小波分量做统计处理，分析了图像

质量变化体现在小波能量谱上的变化。通过分析小波系数的变化，可以确定图像质

量的优劣。调焦的实现对于对焦深度法是计算每次成像的调焦函数值，结合一维搜

索方法、Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ搜索法、函数逼近法或爬山法，不断逼近正焦位置；

对于离焦深度法是根据评价出的图像质量和己知的系统参数，确切地改变焦距调整

量。在自动调焦理论的基础上提出了一种采用ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａ

ｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）＋ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧ

ａｔｅＡｒｒａｙ）的自动调焦系统的架构，并分析了系统的总体性能。关键词自

动调焦；图像质量评价；小波分析；调焦评价函数；灰度子图哈尔滨理Ｔ人学Ｔ学

硕｛：学位论文ｔｈｅｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔ

ｉｏｎｏｆａｕｔｏ—ｆｏｃｕｓ，ｆｏｒｔｈｅＤＦＦ（ｄｅｐｔｈｆｒｏ

ｍｆｏｃｕｓ），ｉｓｓｉｍｉｌａｒｗｉｔｈｔｈｅ１－ｄｅｍｅｎｓｉｏ

ｎｓｅａｒｃｈ，Ｆｉｂｏｎａｃｃｉｓｅａｒｃｈ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｐｐ

ｒｏａｃｈｉｎｇｏｒＭＣＳ（ｍｏｕｎｔａｉｎｃｌｉｍｂｉｎｇｓｅｌ’

ｖｏ），ｃａｌｃｕｌａｔｅｓｔｈｅａｕｔｏ—ｆｏｃｕｓｆｕｎｃｔｉｏｎ

ｖａｌｕｅ，ｃｏｍｐａｒｅｓｉｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｏｎｅ

ａｎｄｄｅｃｉｄｅｓｔｈｅｎｅｘｔｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｆｏｒｔｈｅＤ

ＦＤ（ｄｅｐｔｈｆｒｏｍｄｅｆｏｃｕｓ），ｍｏｖｅｓａｓｐｅｃｉａｌｄ

ｉｓｔａｎｃｅｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙｌ

ｅｖｅｌａｎｄｓｙｓｔｅｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｄｅｐ

ｅｎｄｉｎｇｏｎａｂｏｖｅａｕｔｏ－ｆｏｃｕｓｔｈｅｏｒｉｅｓ，ｔｈ

ｅｔｈｅｓｉｓｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｎａｕｔｏ·ｆｏｃｕｓｓｙｓｔ

ｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｉｔｓｐｅｒｆｏ

ｒｍａｎｃｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｈｉｇｈｓｐｅ

ｅｄＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）ａｎｄＦＰ

ＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）．Ｋｅｙｗ

ｏｒｄｓＡｕｔｏ—ｆｏｃｕｓ；Ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ；Ｉｍａｇ

ｅｑｕａｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；Ｆｏｃｕｓｍｅａｓｕｒｅ；Ｇｒａ

ｙ－ｓｃａｌｅａｒｅａ哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声

明：此处所提交的硕士学位论文《基于数字图像处理的自动调焦算法研究》，是本

人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的

成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。

对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法

律结果将完全由本人承担。作者签名：毕节侗胡离．』期：坼仞厂弓月圹日哈

尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于数字图像处理的自动调焦算法研究》

系本人在哈尔滨理工大学