主頁（http://www.by236.com）：一體化攝像機中幾種自動調焦法及其特性比較(3)

　　將式(6)代入得

　　式中，

　　對于沿x方向的灰度階躍這種典型圖像，可以求得微分峰值檢測法的理論特性為

(17)

　　式中，C為常數;z1為物方離焦量;zm為半焦深。F(K)、E(K)分別為勒讓德形式下的第一、第二類全橢園積分，定義為

　　檢測特性曲線如圖3所示，這種曲線可分三個區段：

　　(1)拋物線區：

　　該段曲線變換緩慢，呈典型的拋物線規律。當離焦量達到半焦深zm時，檢測特性曲線衰減了總幅值的15%左右，該值可視為微分峰值檢測法的極限靈敏度。

　　(2)線性區：

　　該段檢測特性曲線在這里有一拐點，線性較好，曲線斜率最大。在這里曲線共衰減了總幅值的50%左右

　　(3)雙曲線區：

　　將式(17)中最后一表達式以K>>zm代入，可得

　　Q(K)≈ C'/z

　　這是以離焦量為自變量的雙曲函數。雙曲線規律緩慢的衰減有效地展寬了微分峰值檢測方法的檢測范圍。

　　由圖4可看出，微分法檢測電路主要由行處理(含微分與行峰值保持電路)、場處理(含場平均與A/D轉換電路)與同步邏輯電路三部分組成。其工作過程是：行處理部分首先將視頻窗中的視頻信號微分獲取微分峰值信息，再經行峰值保持器保持后送入場處理電路進行平均。場平均電路對場視頻窗中的微分峰值進行平均，并在一場未了的時候啟動A/D轉換器，將該場的檢測信號送入微型計算機中處理。處理后的信號經控制系統驅動微電機調節物鏡位置，使圖像清晰。

　　微分法控制系統結構框圖如圖5所示。

　　幾種常用的圖像處理自動調焦法的特性比較

　　上面已分別介紹了常用的基于圖像處理的自動調焦法：閾值積分法、高頻通帶法、微分法。從各種方法的算法公式中可知，這三種圖像處理的自動調焦法各有其特點，經比較，其各自特點及適應范圍如下。

　　1、閾值積分法

　　該法對被測對象性質比較敏感，對目標尺寸較小的圖像適應性較好。這種方法是根據圖像的灰度分布選取一個閾值，并對大于閾值的灰度進行求和，其最大值即為圖像的調焦判據。但該法對被測對象性質比較敏感，測量精度較差一些，對目標尺寸較小的圖像適應性較好。

　　2、高頻通帶法

　　高頻通帶法是基于頻域的檢測方法，也需對圖像進行付里葉變換，以提取其中的高頻成分。該法的檢測特性較穩定，雖然準確度高，但計算量大。當目標尺寸較大時，由于閾值積分靈敏度下降，高頻通帶法相對檢測靈敏度較高。

　　3、微分法

　　該法要優于高頻通帶法，即對圖像進行梯度變換，也就是利用了圖像的邊緣增強處理，使聚焦圖像與離焦圖像的評價函數值更加分明，提高了準確聚焦的靈敏度。

　　微分法在近焦區的檢測靈敏度較高，在遠焦區域有效范圍較寬。是一種較好的方法。雖然該法形式簡單有效，即算法簡單快速，但濾掉圖像中的噪音較差一些。

　　結語

　　由上述可知，本文突出地介紹了基于圖像處理的自動調焦法的幾種聚焦評價函數的計算式，以及基于圖像處理的幾種常用的自動調焦法的算法公式，并對其特點作了比較，還指出了各自的適用范圍，供研發自動調焦系統的技術人員參考。根據這些算法公式，即可編輯實用軟件，并固化嵌入DSP系統中，即可形成自已知識產權的產品。

　　由上還可看出，每種方法也都會有其不足之處，因此視需要可以其中一種方法為主，再結合輔以其它改正方法，即可獲得事半功倍的效果。