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一種基于圖像處理的自動調(diào)焦系統(tǒng)
摘要：一種基于圖像處理的自動調(diào)焦方法，應(yīng)用該方法設(shè)計一種虹膜圖像自動采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用虹膜區(qū)域的平均對比度作為是否對焦準確的判據(jù)，并以此為反饋控制執(zhí)行機構(gòu)進行實時對焦。實驗證明該系統(tǒng)自動調(diào)焦精確，采集到的虹膜圖像清晰，符合使用要求；并且調(diào)焦機構(gòu)簡單，整個系統(tǒng)控制易于實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：自動調(diào)焦 圖象處理 虹膜識別
在攝影攝像技術(shù)中，調(diào)焦是保證感光介質(zhì)所記錄的影像取得清晰效果的關(guān)鍵步驟。調(diào)焦機構(gòu)就是用來調(diào)節(jié)攝像鏡頭和感光介質(zhì)之間的距離，使得像平面落在感光介質(zhì)的表面。目前，常用的自動照相機、攝像機和數(shù)碼相機中多采用自動調(diào)焦，即根據(jù)被攝目標的距離，由集成電路指使鏡頭前后移動到相應(yīng)的位置上，從而使被攝目標自動清晰成像。自動調(diào)焦技術(shù)從20世紀70年代后期發(fā)展起來，到現(xiàn)在已經(jīng)日臻成熟并取得了廣泛應(yīng)用，從而使攝像、攝影設(shè)備的自動化功能更加完善。
1 自動調(diào)焦的幾種主要方式
從基本原理來說，自動調(diào)焦可以分成兩大類：一類是基于鏡頭與被攝目標之間距離測量的測距方法，另一類是基于調(diào)焦屏上成像清晰的聚焦檢測方法。
1.1 測距方法
測距方法的自動調(diào)焦主要有三角測量法、紅外線測距法和超聲波測距法。
（1）三角測量法 測距原理如圖1所示。左邊的反射鏡是局部鍍膜反射鏡，即中間一小塊反射右邊來的光線，其余大部分視場透射前方直接進入的光線，這樣在調(diào)焦平面上的影像如圖1左下角所示。右邊的反射鏡在電路控制下轉(zhuǎn)動，調(diào)焦平面上有光電元件進行探測，當透射和反射的兩部分影像重合的時候，可動反射鏡的擺動角α/2和物點A的距離D之間有如下關(guān)系：
α/2=(1/2)arctg(b/D)
式中，b為基線長。
于是，系統(tǒng)可以計算出被攝目標和鏡頭之間的距離并驅(qū)動鏡頭運行到合適的位置，完成調(diào)焦。
（2）紅外線測距法 該方法的原理類似于三角測量法，所不同的是由照相機主動發(fā)射紅外線作為測距光源，并用紅外發(fā)光二極管的轉(zhuǎn)動代替可動反光鏡的轉(zhuǎn)動。
（3）超聲波測距法 該方法是根據(jù)超聲波在攝像機和被攝物之間傳播的時間進行測距的。照相機上分別裝有超聲波的發(fā)射和接收裝置，工作時由超聲振動發(fā)生器發(fā)出持續(xù)時間約1/1000秒的超聲波，覆蓋整個畫面的10%。超聲波到達被攝體后，立即返回被接收器感知，然后由集成電路根據(jù)超聲波的往返時間來計算確定調(diào)焦距離。
紅外線式和超聲波式自動對焦是利用主動發(fā)射光波或聲波進行測距的，稱之為主動式自動對焦。
1.2 聚焦檢測方法
聚焦檢測方法主要有對比度法和相位法
（1）對比度法 該方法是通過檢測影像的輪廓邊緣實現(xiàn)自動調(diào)焦的。像的輪廓邊緣越清晰，則它的亮度梯度就越大，或者說邊緣處景物和背景之間的對比度就越大。反之，離焦的像，輪廓邊緣模糊不清，亮度梯度或?qū)Ρ榷认陆�；離焦越遠，對比度越低。利用這個原理，將兩個光電檢測器放在底片
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