基于FPGA的图像调焦系统研究

摘要：采用基于图像技术的自动调焦方法，根据图像分析出图形的质量，完成图像预处理、清晰度判别，获得当前的成像状况。通过控制电机，完成调焦操作。其中核心技术是分析图像质量评价函数。针对调焦算法计算量大、计算复杂等问题，采用中值滤波和灰度线性变换的图像预处理方法，流水线作业，“乒乓”操作，双蝶形处理器复用，基-2FFT算法相结合的工作模式。实验结果证实，本方法解决了自动调焦算法复杂系统控制的速度问题。
关键词：自动调焦；图像处理；调焦操作

基于图像技术的自动调焦方法，是从与传统的自动调焦技术完全不同的角度出发，直接对拍摄的图像采用图像处理技术，对图像进行成像质量分析，得到系统当前的对焦状态，然后通过驱动机构调整成像系统镜头的焦距实现自动调焦过程。

1 调焦算法分析
一幅图像是否聚焦，反映在空域上是图像的边缘及细节是否清晰，而图像的边缘及细节信息可以通过对图像进行微分来获取。因此，利用信息作为聚焦的判据。这种提取图像边缘信息的函数称为聚焦评价函数，图像经其处理后所得到的量值能够反映图像的清晰度。
聚焦评价函数应具有以下几个特性：无偏性、单峰性、高灵敏度、较高信噪比、较小计算量。

因此，采用图像处理方法实现自调焦，重要的就是找到一个理想的图像清晰度评价依据，所以本系统的核心算法就是图像的清晰度评价函数实现算法和调焦实现算法。在图像的清晰度算法中主要对图像进行了图像的预处理过程，清晰度评价算法，电机控制算法3个部分。