胡春美

摘要：圖像清晰度是評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，本文介紹了在自動(dòng)對(duì)焦領(lǐng)域，對(duì)焦算法的選擇是直接影響圖像清晰度的重要指標(biāo)，指出了傳統(tǒng)對(duì)焦算法GZT（幾何跟焦法）的局限性，提出了改進(jìn)的對(duì)焦算法FZT（反饋跟焦法），使圖像通過(guò)對(duì)焦算法獲得最大的清晰度。

關(guān)鍵詞：圖像清晰度；幾何跟焦法；反饋跟焦法

一、研究背景和意義

隨著計(jì)算技術(shù)和圖像處理理論的發(fā)展，半數(shù)字式及數(shù)字式自動(dòng)對(duì)焦計(jì)數(shù)迅速崛起。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦的方法有很多，基于圖像處理的智能化方法是重中之重，在圖像處理的數(shù)字成像自動(dòng)對(duì)焦方法中，傳統(tǒng)方法GZT（geometric ZOOln trackin曲幾何跟焦法[1]應(yīng)用最為廣泛。

GZT主要依據(jù)變焦時(shí)的光學(xué)方程曲線，但前提是最清晰的位置總會(huì)在已知的光學(xué)方程曲線之間。

公式變量：已知當(dāng)前zoom（記為Zinit），當(dāng)前in-focus位置（記為Fd（Zinit））；可以得到相鄰的遠(yuǎn)焦光學(xué)方程曲線Ffar和近焦光學(xué)方程曲線Fnear，在下一個(gè)Zoom位置，使用方程計(jì)算focus位置：（見(jiàn)公式1）

此方法依賴當(dāng)前in-focus位置的精確度，為保證下一次運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，需要在當(dāng)前位置進(jìn)行對(duì)焦操作，即每次運(yùn)動(dòng)到一個(gè)位置，需要進(jìn)行一次校準(zhǔn)操作。

二、研究方法

本文在傳統(tǒng)跟焦方法的基礎(chǔ)上，提出了FZT[2]（kedback zoom tracking）反饋跟焦法，解決了幾何跟焦的局限性，具有跟焦靈活，不容易失焦的特點(diǎn)。

具體分為三部分：

第1階段，開(kāi)始的估計(jì)跟蹤曲線由GZT方法得到。

當(dāng)zoom位置距離上次不遠(yuǎn)時(shí)，維持GZT方法，當(dāng)ZOOln位置超過(guò)給定值時(shí)，比方說(shuō)fp（feedback period反饋周期[2]，這個(gè)應(yīng)該根據(jù)zoom值變化，在曲線平緩時(shí)值大，在陡峭時(shí)小為48，進(jìn)入誤差檢測(cè)，檢測(cè)方法：依據(jù)GZT估計(jì)下次zoom對(duì)應(yīng)的下次focus位置p0計(jì)算p1和p2；其中p1=p0+ps，p2=p0-ps；ps是試探步長(zhǎng)[3]，根據(jù)zoom步長(zhǎng)和zoom位置確定，在2～8之間變化。

第2階段，在新zoom位置，focus從p1運(yùn)動(dòng)到p2，得到對(duì)應(yīng)的e1和e2；可以判斷出修正的方向。

第3階段，跟蹤曲線修正。計(jì)算修正距離deltaS，并修改當(dāng)前的估計(jì)值pr為pe=pr+dehaS，利用pe重新按照GZT計(jì)算跟蹤曲線。

deltaS的計(jì)算公式：△S（k）=△S（k-1）+KP[△e（k）-△e（k-1）]+K1△e（k）

其中deltaS（k-1）為上次的deltaS，初值deltaS（0）=0；deltaE（k）為e（k）-e（k-1），Kp和K1需要手動(dòng)測(cè)量曲線后，依據(jù)公式計(jì)算得到，其它的測(cè)量方法包括Ziegler-Nichols法和Cohen-Coon法。

三、總結(jié)

盡管傳統(tǒng)的幾何跟焦算法表現(xiàn)出了較好的性能，但是也沒(méi)有考慮到單純依賴光學(xué)方程曲線的局限性，因此我們對(duì)GZT算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了FZT算法，F(xiàn)ZT算法具有GZT算法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)不同的位置校準(zhǔn)下一次的運(yùn)動(dòng)方向，保證了運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，減少了對(duì)焦誤差。

參考文獻(xiàn)：

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