[发明专利]基于频域比较法的自动调节焦点的方法

说明书

本发明涉及一种基于频域比较法的自动调节焦点的方法，包括以下过程：计算机控制机械伸缩镜筒，调整数字相机，或者成像非球面透镜，又或者显微物镜的位置，伸缩镜筒一边进行伸缩移动，照相机一边进行拍摄，获取K幅图像数据I₀,…,I_i,…,I_j,…,I_k‑1,在通过一系列计算获得所要对焦时的机械镜筒的伸缩位置，控制机械镜筒伸缩到该位置即可实现自动对焦。通过频域成分的比较和分析，能够避免图像噪声对自动焦点调节精度带来的不良影响，更加适合对透射成像的自动焦点调节，特别是对于无创情况下人体皮肤内部微血管，其形状和分布具有周期性，在频域的特征更为明显，因此本发明的自动焦点调节更加准确。在装置的操作方面，本方法更加简便，易于实际使用。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体的说是基于频域比较法的自动调节焦点的方法。

背景技术

微镜头系统和照相机等可以实现图像的采集，但是图像在采集过程中由于焦点对不准的问题会导致采集的图像模糊不清，达不到图像采集的意义。因此，焦点的调节至关重要。

为了方便用户调节焦点，提高设备的使用效率，在设备中加入机械制动的伸缩镜筒，用户通过调节摇杆控制机械镜筒的伸缩以调整显微镜头系统和照相机之间的距离，或者调整显微物镜和用于成像的非球面透镜之间的距离。虽然机械制动的伸缩镜筒能够在一定程度上减少设备调焦的复杂度，但是没有显微观察经验的用户仍然很难确认焦点所在，这样的情况下就需要自动焦点调节算法来计算最佳焦点位置，从而自动控制机械伸缩镜筒完成设备的自动对焦过程。

目前，自动调节焦点的方法主要分为两大类，主动式和被动式自动调节。主动式焦点调节方法需要在设备上安装红外线或者超声波收发器，利用红外线或者超声波测距法，主动测量被观测物体的距离，根据计算的距离，通过机械装置自动调节镜头系统中各镜片的位置，实现设备的自动焦点调节。主动式焦点调节方法虽然对焦精度较高，但是却需要在设备中加入仅能用于对焦的硬件装置，不利于设备产品的低成本化和小型化。

被动式焦点调节方法是直接利用设备接收到的成像，利用图像处理技术，自动分析成像中被观测物体的清晰度，自动计算最清晰成像的镜头位置，实现设备的自动焦点调节。图像处理分析清晰度的方法中最为常用是相位法和对比度法。相位法中利用自动对焦感应器实现，自动对焦与成像光学系统在设备中分开放置，自动对焦感应器对被观测物体像的相位偏移量进行检测，偏移量最小的成像镜头位置即为对焦位置。自动对焦感应器体积小，易于设备的小型化，但却额外增加了设备成本，不利于设备的低成本化。对比度法则是通过失焦到对焦再到失焦的连续拍摄图像，利用图像处理自动检测成像中被观测物体的轮廓边缘清晰度来实现的自动对焦。对比度法不需要额外增加用于自动对焦的专用装置，利于设备的低成本化和小型化。在现有的图像对比度自动焦点调节法中，大多利用拉普拉斯图像滤波器等图像边缘检测算法实现清晰度的自动检测，这些图像处理算法在计算边缘清晰度的同时，对图像中存在的噪声也非常敏感，因此在例如透过表面对物体内部进行成像等图像噪声较大的情况下，不能实现准确的自动焦点调节。

发明内容

根据上述不足之处，本发明提供一种基于频域比较法的自动调节焦点的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案在于：基于频域比较法的自动调节焦点的方法，其特征在于：包括以下过程：

计算机控制机械伸缩镜筒，调整数字相机，或者成像非球面透镜，又或者显微物镜的位置，伸缩镜筒一边进行伸缩移动，照相机一边进行拍摄，获取K幅图像数据I₀,…,_i,…,_j,…,_K-1，对每一幅图像的水平或垂直成分进行离散傅里叶变换，傅里叶变换后的数据用式1表示：