高光谱成像系统自动对焦算法开发文献综述

 2022-07-30 04:07

高光谱成像技术是最近几十年中发展起来的基于非常多连续的窄波段的图像数据技术，它集合了光学，电子学，信息处理技术，计算机图像处理技术等领域的先进技术，集合了传统的成像技术和光谱技术的一门新兴技术。[1] 高光谱是利用很多窄的电磁波波段获取物体有关数据的技术，它可在电磁波的紫外、可见光、近红外、中红外以至热红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据，为每个像元提供数十至数百个窄波段（通常波段宽度＜１０ｎｍ）光谱信息，能产生一条完整而连续的光谱曲线[2]。

洪添胜等的研究已经表明，传统的高光谱和可见光光谱在农产品的检测中存在着很多不足，检测时间长，区域小，仅能检测水果表面等问题的局限性。高光谱成像技术结合了计算机图像处理技术和光谱成像的优势，可以一定范围内解决这些问题。【3】高光谱成像技术在农业，地质，植被探测，医疗诊断，大气摇杆等多个领域有广泛的研究与应用，取得了优异成果。【4-7】罗阳等研究高光谱成像技术将计算机成像技术和光谱成像技术相融合，能够在连续空间采取连续的光谱信息和图像信息，可以实现无损状态下的农产品检测。【8】高光谱成像技术在农业方面取得了巨大的进展。在农药检测方面高光谱成像技术利用有机分子在光照下，分子发生能级跃迁并以光的形式释放出多余的能量，在农药残留检测方面具有精度高、可视性、速度快等优势。【6】【9】Christian Nansen等用高光谱成像技术研究了玉米种残留杀螨剂的生物活性。【10】

随着光学成像迅速发展，以及数码相机的普及，人们对照相机拍摄效果的要求越来越高，尤其是科学领域的研究，更是要求相机具备稳定的，快速的，准确的对焦间距，从而获得清晰的图像。在成像系统中，光学镜头的焦点对准是在所有其他功能之前需要解决的基本问题，其最终效果将直接决定最终图像的图像质量和后续图像应用的有效性。自动对焦技术的发展与成像系统的发展密切相关。 自动聚焦方法的发展主要集中在成像系统自动聚焦技术的研究和聚焦机构设计的不断创新上。【11】

李奇等对CCD成像频谱分析与对焦算法研究，并针对现存的自动对焦技术方法存在的问题，主要自动对焦方法，和评价函数进行了深入的研究。【12】J.M.Tenenbaum等开展了计算机视觉系统的自动对焦研究。 根据图像的边缘特征提取散焦信号，并将闭值梯度用作自动聚焦评估函数以实现更好的聚焦效果。【13-14】吴建平等基于DSP的显微镜自动对焦系统设计，系统采用DSP芯片作为系统的控制核心，采用模拟CMOS图像传感器采集显微镜图像，利用搜索算法和评估功能对图像进行分析，得到焦点位置，控制步进电机制作显微镜运行到准确的焦点位置，并在DSP上实现完成自动对焦。【15-18】赵轶彦等在步进电机的智能控制在自动聚焦中的研究，基于模糊PID一体化摄象机控制系统中的自动聚焦技术,步进电机结构原理和步进电机的控制技术等进行了深入的研究。【19-21】随着计算机技术的发展，瞿蓬 ,林喜荣等一种基于图像处理的自动调焦系统的研究，将自动对焦技术与计算机图像处理技术相融合,应用该方法设计一种虹膜图像自动采集系统。此类自动对焦技术是直接获取二维图像，通过评价函数找到最佳焦距。【22-25】

而在高光谱成像系统中，对不同距离、形状的目标成像前，需要调节高光谱成像系统的焦距。推扫式高光谱成像系统的对焦与普通面阵相机不同，推扫之前无法看见目标的二维图像，而推扫成像包含机械运动，因此比较耗时，若完全由人工调节，则不仅费力且无法确保对焦品质统一。在此系统中的自动对焦是依靠计算机软件图像处理技术

参考文献：

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资料编号：[90175]

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