紅外成像區(qū)域法自動(dòng)調(diào)焦聚焦區(qū)域的研究

　從圖4(a)、(b)、(c)中可以看出，相對(duì)于B、C兩個(gè)聚焦區(qū)域，聚焦區(qū)域A的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線在聚焦點(diǎn)附近仍保持了很高的靈敏度，而C區(qū)域的函數(shù)曲線圖4(c)與A、B兩個(gè)區(qū)域的函數(shù)曲線圖4(a)、(b)相比，不僅不能滿足單峰性，而且靈敏度低，還有很多局部“峰值”，可見(jiàn)C區(qū)域明顯不能滿足調(diào)焦曲線函數(shù)的要求。由圖4(d)可知，A區(qū)域正焦圖為第33幅，與系統(tǒng)給定的正焦圖片一樣，選擇A區(qū)域作為聚焦區(qū)域可以達(dá)到正確對(duì)焦的效果。而B(niǎo)區(qū)域正焦圖為第35幅，所選聚焦區(qū)域已經(jīng)造成了誤對(duì)焦，而且B區(qū)域的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線還出現(xiàn)了不少局部“峰值”。
由于圖像噪聲近似為高斯白噪聲，噪聲點(diǎn)分布也是隨機(jī)的，所以不同聚焦區(qū)域的選擇總會(huì)引入一些噪聲，對(duì)無(wú)明顯邊緣信息的C窗口，調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線出現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)，受噪聲的影響比較大；對(duì)于邊緣豐富的A窗口，調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線單峰值尖銳。由此可以看到，在同樣引入了噪聲的情況下，聚焦窗口圖像邊緣能量[5]信噪比越高，對(duì)噪聲的抑制能力越強(qiáng)，評(píng)價(jià)函數(shù)曲線性能越好。從而證明了細(xì)節(jié)豐富的聚焦區(qū)域具有更好的調(diào)焦特征曲線。因此，選擇細(xì)節(jié)豐富的區(qū)域進(jìn)行調(diào)焦，對(duì)提高精度十分有利。
　為了分析既定的聚焦區(qū)域位置、不同大小的聚焦窗口對(duì)調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線造成的影響，本研究選用A區(qū)域中(300×380)像素點(diǎn)為中心，分別繪出如圖3所示的不同大小的正方形，分別為10×10、50×50、100×100、120×120、150×150大小的窗口，得到調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線分別如圖5、圖6所示。

　分析圖5可以得出：當(dāng)聚焦區(qū)域太小、包含的紅外圖像的信息太少時(shí)，調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)性能會(huì)變差或不能用于自動(dòng)調(diào)焦(如圖5(d))；當(dāng)聚焦區(qū)域?yàn)?0×50大小時(shí)，出現(xiàn)了局部峰值，不滿足單峰性，會(huì)干擾自動(dòng)調(diào)焦；當(dāng)聚焦區(qū)域進(jìn)一步縮小為10×10大小時(shí)(如圖5(a))，這時(shí)的區(qū)域內(nèi)所包含的紅外圖像信息被大幅度消減，曲線出現(xiàn)大幅波動(dòng)，已不符合調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)的選取要求。
　分析圖5和圖6可以得出：選用更大面積的聚焦區(qū)域不一定能使評(píng)價(jià)函數(shù)性能更好，如圖6(c)所示，150×150區(qū)域在第32幅圖的時(shí)候就已經(jīng)基本達(dá)到了最大值，100×100、120×120區(qū)域窗口的調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線的靈敏度均要好于150×150區(qū)域窗口的評(píng)價(jià)函數(shù)曲線。

　通過(guò)以上的分析可知，聚焦區(qū)域選擇的重要原則是：盡可能選擇邊緣豐富的圖像區(qū)域，減少無(wú)邊緣的背景區(qū)域的選入，以避免引入更多的噪聲；當(dāng)所選聚焦區(qū)域太小，則調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)性能會(huì)變差或不能用于自動(dòng)調(diào)焦，應(yīng)盡可能選擇大的窗口以保持評(píng)價(jià)函數(shù)的穩(wěn)定性，但是越大的聚焦窗口評(píng)價(jià)函數(shù)性能未必就越好，反而可能引入越多無(wú)關(guān)的背景，因此，應(yīng)該盡可能少地引入無(wú)關(guān)的背景以保證評(píng)價(jià)函數(shù)的單峰性。
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