基于爬山法的迭代优化自动调焦方法技术

本发明专利技术公开了一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法，通过基于爬山法的迭代优化算法，计算出图像数据库中清晰度评价最值对应的图像及其编号，最后再驱动步进电机移动到此编号对应的位置即聚焦位置处实现调焦，并通过建立数学模型证明了本发明专利技术提出的调焦方法在单次搜索时图像清晰度评价的计算时间大于步进电机的转动时间时响应时间更短、效率更高。相较于传统基于爬山算法的闭环控制方式，无需接收反馈信息就能够精准控制，同时本发明专利技术能够克服局部极值点问题，且控制更加简单。

【技术实现步骤摘要】
基于爬山法的迭代优化自动调焦方法
本专利技术属于数字图像处理技术，具体涉及一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法。
技术介绍
自动调焦技术作为现代影像设备的关键技术之一，被广泛运用在地质遥感、工况检测、人脸识别等领域。显微镜作为常见的光学仪器，大部分仍以手动调焦为主。近年来，得益于数字图像处理技术的发展和工业自动化的热潮，基于图像处理的自动调焦方法成为了研究热点。基于图像处理的自动调焦方法是一种融合了光、机、电等多学科的一体化技术，系统响应时间短、调焦精度高，并且不需要使用测距传感器，因此结构简单，控制方便。另外可以充分利用了计算机卓越的控制性能，将控制过程软件化，为后期的优化及二次开发提供了便利。爬山算法是最一种常见的调焦搜索策略，由于理想的清晰度评价函数峰值点左侧函数单调递增，右侧单调递减，峰值点对应聚焦位置，通过峰值点两侧清晰度评价函数单调性的变化就可以搜索到峰值点，爬山搜索法的缺点在于当清晰度评价函数存在局部极值点时，会出现搜寻到局部极值点导致调焦失败的问题。
技术实现思路
基于上述现有技术的不足，本专利技术给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：通过自动调焦软件控制步进电机的旋转，同时以采样间隔t为周期采集图像传感器的图像以1，2，3…连续的编号命名显示在视频显示区并保存在计算机内；/n步骤2：步进电机返回起始位置，同时采用基于爬山法的迭代优化算法计算出步骤1中采集的图像数据库中清晰度评价最值对应的图像，从而确定聚焦位置；/n步骤3：驱动步进电机运动至聚焦位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过自动调焦软件控制步进电机的旋转，同时以采样间隔t为周期采集图像传感器的图像以1，2，3…连续的编号命名显示在视频显示区并保存在计算机内；
步骤2：步进电机返回起始位置，同时采用基于爬山法的迭代优化算法计算出步骤1中采集的图像数据库中清晰度评价最值对应的图像，从而确定聚焦位置；
步骤3：驱动步进电机运动至聚焦位置。


2.根据权利要求1所述的一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法，其特征在于，所述步骤1中具体包括：
1.1)控制步进电机旋转
在自动调焦软件界面内输入旋转速度sp、旋转方向di、旋转角度an并点击开始对焦按钮，计算机将这三个参数传输至步进电机执行电路、驱动电路控制步进电机按照输入的参数旋转，此时步进电机的转动带动载物台在Z方向的移动以改变物距；
1.2)图像的采集
当步进电机转动时以采样间隔t为周期采集图像，采样间隔t必须大于显微镜的最小分辨率，可用下式计算最大采样间隔t：



其中θ0表示调焦区间1格所占的角度，w表示步进电机的角速度，a表示调焦旋钮一圈的格数，带入得到：



如果估算调焦位置至小数点后一位，则达到最高精度，此时采样间隔t缩小10倍，因此采样间隔的实际有效范围为：





3.根据权利要求1所述的一种基于爬山法的迭代优化自动调焦方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：
2.1)步进电机返回起始位置
将步骤1中输入的旋转方向di取反，旋转速度sp和旋转角度an不变，将变化后的3个参数值传输至步进电机执行电路、驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：许桢英，董鑫，张奕坚，郭耿亮，李昊谦，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32