基于FPGA的自動聚焦系統(tǒng)設計.pdf

1、自動聚焦在光學成像系統(tǒng)中有著廣泛的應用，隨著電子技術和數字信號處理技術的發(fā)展，基于圖像信號分析的自動聚焦技術已廣泛應用于攝像系統(tǒng)，其聚焦方式主要分為模擬自動聚焦和數字自動聚焦。模擬自動聚焦是通過分析從圖像模擬視頻信號中提取的反映圖像清晰度的高頻分量，控制聚焦電機的轉動，從而實現圖像的自動聚焦；數字自動聚焦則是從圖像的數字信號中提取高頻分量，通過對其分析來實現圖像的自動聚焦。數字自動聚焦比模擬自動聚焦有著聚焦精確、硬件電路簡單等優(yōu)點，已廣

2、泛應用于數字成像系統(tǒng)中。 本論文詳細研究并設計了一種基于CCD圖像傳感器和FPGA的自動聚焦和變焦系統(tǒng)。所做的主要工作有: (1)分析了灰度差分聚焦算法并進行了改進，進而在實際中得到驗證。 采用一種改進的灰度差分法作為聚焦評價函數，即將一場圖像的所有像素的亮度值與周圍像素的亮度值差的絕對值的和作為聚焦評價函數，根據相鄰同場的聚焦評價函數的比較結果，配合相應的搜索策略來控制步進電機的轉動方向，從而實現圖像的自動聚焦

3、。 (2)分析了變焦的跟蹤算法并加以驗證通過系統(tǒng)中提供的鍵盤按鈕并設置相應的變焦查找表來改變變焦位置。最終去控制步進電機的轉動，從而改變鏡頭中的透鏡至聚焦清楚、倍率適當的位置。 (3)完成了系統(tǒng)硬件結構設計硬件方面主要包括圖像傳感器、FPGA系統(tǒng)和可變焦鏡頭及步進電機的驅動系統(tǒng)等。完成了圖像信號采集、信號處理及輸出和控制部分的硬件電路設計。 (4)完成了系統(tǒng)軟件描述軟件方面主要包括數據采集處理、一種改進的自動聚焦