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基于DSP的自動(dòng)對焦系統
摘要：介紹了一種基于DSP芯片TMS320F206進(jìn)行數值計算和實(shí)施控制的自動(dòng)對焦系統。給出了系統的硬件構成和軟件設計。該系統不僅充分發(fā)揮了DSP芯片的數值計算優(yōu)勢，而且拓展了其在人機對話(huà)和電機控制等輸入輸出方面的應用。現代社會(huì )是一個(gè)高度信息化的社會(huì )，多媒體技術(shù)的發(fā)展使圖像信息的獲取及其傳輸手段倍受矚目。自動(dòng)對焦技術(shù)是計算機視覺(jué)和各類(lèi)成像系統的關(guān)鍵技術(shù)之一，
在照相機、攝像機、顯微鏡、內窺鏡等成像系統中有著(zhù)廣泛的用途。傳統的自動(dòng)對焦技術(shù)較多采用測距法，即通過(guò)測出物距，由鏡頭方程求出系統的像距或焦距，來(lái)調整系統使之處于準確對焦的狀態(tài)。隨著(zhù)現代計算技術(shù)的發(fā)展和數字圖像處理理論的日益成熟，自動(dòng)對焦技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的數字時(shí)代，越來(lái)越多的自動(dòng)對焦方法基于圖像處理理論對圖像有關(guān)信息進(jìn)行分析計算，然后根據控制策略驅動(dòng)電機，調節系統使之準確對焦。
本文利用數字式CMOS圖像傳感器作為感像器件，運用DSP芯片采集圖像信息并計算系統的對焦評價(jià)函數，根據優(yōu)化的爬山搜索算法控制驅動(dòng)步進(jìn)電機，調節系統光學(xué)鏡頭組的位置，使系統成像清晰，從而實(shí)現自動(dòng)對焦。這是一種數字式的自動(dòng)對焦方法，其準確性和實(shí)時(shí)性使其在視頻展示臺和顯微鏡等設備中的應用具有廣泛的前景。
1 系統的硬件構成
一個(gè)典型的自動(dòng)對焦系統應具備以下幾個(gè)單元：成像光學(xué)鏡頭組、成像器件、自動(dòng)對焦單元、鏡頭驅動(dòng)單元。在本系統中，成像光學(xué)鏡頭組包括光學(xué)濾波器、變焦透鏡組和對焦透鏡組；成像器件是CMOS數字式圖像傳感器，輸出圖像信息的數字量；自動(dòng)對焦單元由DSP芯片作為核心器件，圖像信息的采集、計算、控制策略的選擇和控制信號的產(chǎn)生都在這個(gè)單元中進(jìn)行；鏡頭驅動(dòng)單元包括步進(jìn)電機及其驅動(dòng)電路，該單元接受自動(dòng)對焦單元的控制，驅動(dòng)成像光學(xué)鏡頭組中的變焦透鏡組和對焦透鏡組進(jìn)行位置調節，最終使圖像傳感器輸出準確對焦的圖像。系統的硬件結構如圖1所示。
1．1 數字式CMOS圖像傳感器
圖像傳感器是把光信號轉換成電信號的裝置。本系統采用1／3英寸數字式CMOS圖像傳感器OV7620，總有效像素單元為664(水平方向)x492(垂直方向)像素；內置10位雙通道A／D轉換器，輸出8位圖像數據；具有自動(dòng)增益和自動(dòng)白平衡控制，能進(jìn)行亮度、對比度、飽和度、γ校正等多種調節功能；其視頻時(shí)序產(chǎn)生電路可產(chǎn)生行同步、場(chǎng)同步、混合視頻同步等多種同步信號和像素時(shí)鐘等多種時(shí)序信號；5V電源供電，工作時(shí)功耗
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