1、显微镜自动聚焦算法研究,报告人：李婷,主要内容,1.自动聚焦技术的概况 2.自动聚焦原理及基本方法 3.数字图像自动聚焦算法分析 4.实验结果分析及结论,1.自动聚焦技术的概况,最近十年来，随着CCD/CMOS图像传感器的广泛应用，以及半导体制造工艺的发展和计算机体系结构等方面的发展，使得研究可以更加专注于软件算法的开发而不需要过多考虑硬件实现的可能，一种新的基于数字图象处理的自动聚焦技术开始迅速发展起来。自动聚焦技术在显微镜测量中的应用较多。由于显微镜倍数高、焦距短、不宜聚焦，因此实现显微镜的自动聚焦显得非常重要。显微镜虽然能满足精度要求，但成本高、工作距离短、受结构限制。为满足工业上在线、
2、快速、非接触、精确测量和低成本的需要，采用普通光学成像系统和CCD相结合来实现自动聚焦变得十分重要。,2(1).自动聚焦的原理,1.高斯成像公式:2.为了得到清晰的像，可以有如下的三种调节方法来实现聚焦： (1)调节成像目标的位置，即改变物距l ； (2)调节图像感光器件的位置，使感光器件的成像面无限的接近像面； (3)若使用的是可变焦的镜头组，即可调节镜头的焦距f,2(2).自动聚焦的基本方法,传统的自动聚焦方法 (1). 像偏移法 (2). PSD测距法,基于数字图像处理的自动聚焦方法 (1). 对焦深度法 (2). 离焦深度法,聚焦评价算法的标准（1）单峰性（2）无偏性（3）抗噪性（4）
3、适应性（5）尖锐性（6）高效性,3.数字图像自动聚焦算法分析,评价函数处理方式数字图像自动聚焦算法有：1.空间域处理2.频域处理3.小波域处理实现方法,空间域处理方法,1.非梯度函数 1.熵函数 2.自相关函数 3.图像能量评价函数 4.统计学函数2.梯度函数 1绝对方差函数 2Roberts梯度 3改进的Roberts梯度 4平方梯度函数 5Variance函数 6Brenner函数 7Tenengrad函数 8能量梯度函数,频域处理方法,傅立叶变换离散余弦变换DCT,小波变换处理方法,小波变换原理 窗口大小固定不变但其形状可改变的小波函数时频局部化分析方法。小波变换在信号的高频部分可以取得
4、较好的时间分辨率；在信号的低频部分，可以取得较好的频率分辨率，从而能有效地从信号中提取信息。它的实质是始信号与经过尺度伸缩后的小波函数核的相关运算。,基于小波变换的自动聚焦方法,二层小波分解框图,三层多分辨率分析树结构图,实验结果分析及结论,三种算法函数图像比较,结论,三种算法都能做到聚焦的无偏性，其中平方梯度算法的函数曲线平滑，基本没有局部最大值，曲线有明显的峰值，单峰性好，且变化陡峭，较好的满足了对图像聚焦评价函数的要求，并且这种算法在这三种算法中拥有最快的运算时间。对于具有一定表面粗糙度与纹理变化的显微样本，平方梯度算法能够在最佳聚焦位置给出明显的峰值，具有良好的抗噪性。因此平方梯度算法在聚焦可靠性和聚焦结果等方面都有良好的优越性。,谢谢观赏,Thank you !,
