發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 03:31

　　 近年來，隨著數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的迅速發(fā)展，以及人們的安全防范意識(shí)的大幅度提升，安防領(lǐng)域的發(fā)展取得了重大突破。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（HD IP camera）具有較以前的模擬像機(jī)更高的清晰度、更好的交互性、更強(qiáng)的智能性等優(yōu)點(diǎn)，加之其逐漸降低的價(jià)位，已經(jīng)使其成為安防領(lǐng)域新興的一匹黑馬，它的應(yīng)用正在迅速地普及。高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在高端場(chǎng)合的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)了主要地位，包括：高速公路、銀行、遠(yuǎn)程醫(yī)療、安檢關(guān)口等領(lǐng)域，從而引起了各大安防廠家與用戶的青睞和關(guān)注。在很短的時(shí)間內(nèi)，高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)已經(jīng)成為安防領(lǐng)域的領(lǐng)軍力量之一。 自動(dòng)聚焦是HD IP camera中智能化應(yīng)用的一項(xiàng)極其重要的技術(shù)。自動(dòng)聚焦技術(shù)的好壞直接影響著所獲得的圖像質(zhì)量的清晰度。正因如此，自動(dòng)聚焦成為很早就開始研究的一項(xiàng)核心技術(shù)。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展與成熟，成像設(shè)備分辨率的提高與智能化應(yīng)用的普及，各項(xiàng)最新技術(shù)也逐漸應(yīng)用至高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中。這些先進(jìn)的技術(shù)迫切地需要自動(dòng)聚焦技術(shù)的支撐，也促進(jìn)了自動(dòng)聚焦聚焦技術(shù)的快速發(fā)展。它的應(yīng)用已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的數(shù)碼相機(jī)、元器件檢驗(yàn)、醫(yī)學(xué)成像、空間探測(cè)、顯微成像，而且延伸到了安全防衛(wèi)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。 對(duì)于自動(dòng)聚焦而言，其中包含兩項(xiàng)最主要的技術(shù)：一個(gè)是聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的選取，另一個(gè)是峰值搜索算法的實(shí)現(xiàn)。 本文研究的聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)包括：灰度方差函數(shù)、梯度函數(shù)、頻域類函數(shù)、熵函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)以及本文采用的TI公司DM368處理器自帶的硬件實(shí)現(xiàn)的AF引擎。針對(duì)傳統(tǒng)的聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)運(yùn)算量大的缺點(diǎn)，選擇TI公司DM368處理器自帶的硬件實(shí)現(xiàn)的IIR濾波器作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)。經(jīng)過各類聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的對(duì)比分析，通過層次分析法表明，采用AF引擎作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)能夠更好地滿足高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的應(yīng)用。此外，AF引擎的分區(qū)域可控制加權(quán)和可配置的特點(diǎn)，有效地解決了聚焦智能化的問題，使自動(dòng)聚焦算法與場(chǎng)景識(shí)別、人臉檢測(cè)等智能化算法更容易地結(jié)合，滿足HD IP camera的應(yīng)用，也符合設(shè)備智能化的發(fā)展趨勢(shì)。 峰值搜索算法的改進(jìn)是在分析傳統(tǒng)峰值搜索算法和聚焦曲線特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。將聚焦曲線上最佳成像平面附近的區(qū)域取名為聚焦區(qū)，將遠(yuǎn)離最佳成像平面的區(qū)域取名為散焦區(qū)。通過分析得知，聚焦曲線在散焦區(qū)和聚焦區(qū)分別呈現(xiàn)出各自的特點(diǎn)。在聚焦區(qū)選擇傳統(tǒng)的盲人爬山法，在散焦區(qū)選擇基于GM(1,1)預(yù)測(cè)模型的峰值搜索算法。本文提出的算法，有效地解決了視頻質(zhì)量反復(fù)變化、峰值搜索時(shí)間長(zhǎng)和散焦區(qū)局部極值干擾的問題。 此外，本文也介紹了與AF相關(guān)的其他技術(shù)，包括退回檢查最大值法、變步長(zhǎng)搜索策略以及場(chǎng)景變化分析等。 退回檢查最大值的方法有效地解決了聚焦區(qū)聚焦過程中，場(chǎng)景發(fā)生變化引起的誤聚焦的問題。變步長(zhǎng)搜索策略采用實(shí)時(shí)改變步長(zhǎng)的策略，提高了峰值搜索過程中的平均速度，保證了AF的實(shí)時(shí)性。場(chǎng)景變化分析有效地觸發(fā)重新聚焦。 本文選擇TI公司的TMS320DM368處理器為核心的實(shí)驗(yàn)板，使用其自帶的硬件實(shí)現(xiàn)的雙路IIR濾波器作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)。峰值搜索算法的實(shí)現(xiàn)選擇在PC端運(yùn)行，通過串行接口發(fā)送聚焦命令，最終完成自動(dòng)聚焦。 通過實(shí)驗(yàn)表明，采用AF引擎和盲人爬山法與GM(1，1)預(yù)測(cè)模型相結(jié)合的峰值搜索算法較傳統(tǒng)聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)與搜索算法相結(jié)合的聚焦算法擁有更好的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性，適用于HD IP camera的自動(dòng)聚焦。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TN948.41;N941.5
【部分圖文】：

圖 2-2 IIR 濾波器本實(shí)驗(yàn)設(shè)置的兩個(gè)IIR 濾波器的系數(shù)分別是[22]：{8，-95，-49，38，7，1，-54，17，-34} 、{11，-72，-50，26，51，26，-92，-53，19，-38，閾值分別是 1000 和 500。.4 聚焦加權(quán)矩陣應(yīng)用在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)應(yīng)用中，針對(duì)不同的場(chǎng)景，可以選擇不同的 PAX 加來保證不同場(chǎng)景的聚焦更加準(zhǔn)確和智能化，舉例如下。（1）中心加權(quán)法將一幀圖像劃分為m n個(gè)PAX，則對(duì)于第i行和第j列的PAX，其權(quán)值為加權(quán)法的中心位置對(duì)應(yīng)的權(quán)值較大，越靠近邊緣，其加權(quán)值越小，適用場(chǎng)景的加權(quán)。（2）平均加權(quán)法對(duì)于一幀圖像，其所有的 PAX 的加權(quán)值都為相同的一個(gè)常數(shù)，此種方

那契搜索算法在實(shí)際的應(yīng)用中并不是最好的選擇。擬合算法聚焦曲線具有近似單峰性和近似對(duì)稱性的特點(diǎn)，設(shè)在聚焦區(qū)個(gè)以上的聚焦值0 1, , ,nx x x ，其對(duì)應(yīng)的聚焦位置為0 1, , ,na a a 。聚焦值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以擬合出聚焦曲線，進(jìn)而快速地找到其干擾能力較強(qiáng)。，對(duì)于現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用存在很多難題。如果在采集過程中使用小的數(shù)據(jù)，擬合曲線將花費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，不利于保證聚焦步長(zhǎng)，在散焦區(qū)采集到的聚焦值將增多，不利于準(zhǔn)確的擬合出爬山算法爬山算法是對(duì)單調(diào)性算法的優(yōu)化，盲人爬山算法根據(jù)采集到上坡還是下坡[28]。如圖 3-1 所示。

一種將復(fù)雜系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r數(shù)學(xué)化，然法。一種預(yù)測(cè)包含多種影響因素的復(fù)雜系統(tǒng)系統(tǒng)的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，規(guī)律性更強(qiáng)的生成序列，繼而進(jìn)行模型1,32,33]。用相等時(shí)間間隔獲取的數(shù)據(jù)組成原始數(shù)，建立預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)若干個(gè)時(shí)間間隔后展?fàn)顩r所需要的時(shí)間。的建立圖，如圖 4-2 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2863390