[发明专利]焦点识别系统及方法

权利要求书

1.一种焦点识别方法，运行于计算设备中，用于识别多层表面物体的每一层表面的焦点，其特征在于，该方法包括：

数据获取步骤：载入多张图像的离散数据，其中，所述离散数据包括获取每张图像时镜头的Z轴坐标以及该每张图像的清晰度的值；

滤波步骤：对上述离散数据进行滤波处理，以取得平滑的离散数据；极值计算步骤：根据滤波后的离散数据计算出其中的m个极大值及n个极小值，所述n＝m+1；

区间建立步骤：根据所述m个极大值及n个极小值建立m个区间；及

焦点计算步骤：计算并输出该每个区间的峰值，其中，每个峰值代表所述物体一个表面的焦点；

焦点计算步骤包括：

从所建立的m个区间中选择其中一个区间；

将所选择的区间的离散数据利用最小二乘法拟合成一条曲线；

当所拟合的曲线的拟合优度没有达到预设的要求时，采用升一个阶次的方法利用最小二乘法重新拟合一条曲线；及

当所拟合的曲线的拟合优度达到了预设的要求时，将拟合曲线的多次项表达式以及该拟合曲线的峰值存储一个存储设备中。

2.如权利要求1所述的焦点识别方法，其特征在于，所述滤波步骤采用Savitzky-Golay滤波器进行滤波处理，所述Savitzky-Golay滤波器的公式表达为：

Ypred＝Sgolay(Y,framelength,degree)

其中，Y是所述离散数据；framelength是滤波器窗口长度，须为奇数；degree是多项式滤波器的阶次，须小于framelength；Ypred是经滤波后的数据。

3.如权利要求1所述的焦点识别方法，其特征在于，所述极值计算步骤采用如下的方法计算极大值及极小值：

一维数组X＝{X[0],X[1],...,X[j-1]}；

其一阶导数为：dX＝diff(x)＝{X[1]-X[0],...,X[j-1]-X[j-2]}；

其二阶导数为：d₂X＝diff(diff(x))＝{dX[1]-dX[0],...dX[j-2]-dX[j-3]}；

其中，所述一维数组X的极大值满足diff(sign(diff(X)))＝-2，及所述一维数组X的极小值满足diff(sign(diff(x)))＝2；其中，X为所述离散数据，sign(r)为符号函数，当r>0时，返回1，当r<0时，返回-1，当r＝0时，返回0。

4.一种焦点识别系统，运行于计算设备中，用于识别多层表面物体的每一层表面的焦点，其特征在于，该系统包括：

数据获取模块：用于载入多张图像的离散数据，其中，所述离散数据包括获取每张图像时镜头的Z轴坐标以及该每张图像的清晰度的值；

滤波模块：用于对上述离散数据进行滤波处理，以取得平滑的离散数据；

极值计算模块：用于根据滤波后的离散数据计算出其中的m个极大值及n个极小值，所述n＝m+1；区间建立模块：用于根据所述m个极大值及n个极小值建立m个区间；及

焦点计算模块：用于计算并输出该每个区间的峰值，其中，每个峰值代表所述物体一个表面的焦点；

所述焦点计算模块计算并输出每个区间的峰值的方法如下：

从所建立的m个区间中选择其中一个区间；

将所选择的区间的离散数据利用最小二乘法拟合成一条曲线；

当所拟合的曲线的拟合优度没有达到预设的要求时，采用升一个阶次的方法利用最小二乘法重新拟合一条曲线；及

当所拟合的曲线的拟合优度达到了预设的要求时，将拟合曲线的多次项表达式以及该拟合曲线的峰值存储一个存储设备中。

5.如权利要求4所述的焦点识别系统，其特征在于，所述滤波模块采用Savitzky-Golay滤波器进行滤波处理，所述Savitzky-Golay滤波器的公式表达为：

Ypred＝Sgolay(Y,framelength,degree)

其中，Y是所述离散数据；framelength是滤波器窗口长度，须为奇数；degree是多项式滤波器的阶次，须小于framelength；Ypred是经滤波后的数据。

6.如权利要求4所述的焦点识别系统，其特征在于，所述极值计算模块采用如下的方法计算极大值及极小值：

一维数组X＝{X[0],X[1],...,X[j-1]}；

其一阶导数为：dX＝diff(x)＝{X[1]-X[0],...,X[j-1]-X[j-2]}；

其二阶导数为：d₂X＝diff(diff(x))＝{dX[1]-dX[0],...dX[j-2]-dX[j-3]}；

其中，所述一维数组X的极大值满足diff(sign(diff(X)))＝-2，及所述一维数组X的极小值满足diff(sign(diff(x)))＝2；其中，X为所述离散数据，sign(r)为符号函数，当r>0时，返回1，当r<0时，返回-1，当r＝0时，返回0。