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自动对焦技术是计算机视觉、成像系统和各种精密仪器中的关键技术之一。随着数字成像器件的实用化,近十年来人们对自动对焦技术的研究集中在数字图像处理的方法上,并取得了大量成果。但是,由于成像目标和成像条件的复杂性,现有数字成像系统中的自动对焦技术仍存在各种各样的缺点。在如何选择对焦评价函数和对焦区域、如何进行反馈控制和如何提高对焦速度等方面,还有诸多问题有待解决。本文总结了作者过去两年中对“数字成像系统的自动对焦算法”进行研究的成果。 本文首先对数字成像系统的自动对焦的原理和研究现状进行了简单的介绍。在此基础上,详细介绍了作者在这一领域进行的工作,主要是:(1)在对焦评价函数中引入了基于彩色图像RGB分析的方法,改进了对焦评价函数,从而能够对传统对焦评价函数失效的灰度变化很小的彩色图像进行处理。(2)提出了基于小波分析的对焦评价函数,用以区分只有微小离焦量的图像。(3)提出了一个简单实用的光学成像模型,在此基础上分析了对焦窗口选择的必要性,指出了传统方法只对特定成像目标才能取得较好的效果,然后对不同成像目标的对焦窗口选择策略进行了探讨。(4)将模式识别的方法引入自动对焦技术中。针对成像主体是人且成像主体不在图像中心区域的情况,提出了探测图像的中的皮肤区域来选择对焦窗口的方法。根据人类皮肤颜色分布的特征,对彩色图像进行简单的颜色空间转换后再使用简单的形态学操作,这一方法即可实现。对于成像主体容易从图像中提取出来的情况,也有类似的方法。(5)针对从图像中提取成像主体比较困难的情况,提出了跟踪拍摄者瞳孔来选择对焦窗口的方法。这一方法中初步解决了如下问题:找出人的瞳孔在眼睛中的位置与人的注意区间的关系;改进了成像系统结构,使之能够对拍摄者的眼睛成像;根据拍摄者眼睛的图像确定其瞳孔在眼睛中的位置。(6)对数字成像系统自动对焦的反馈控制算法和软硬件结构进行了讨论。