多目标自由聚焦系统摘要：为使聚焦系统能高效、及时、准确地定位聚焦目标，提出了一种多目标自由聚焦算法。通过动态划分窗口提取单目标，利用同步检测法防止视场切换后窗口内无目标，采取对比分析法抑制噪声，建立了快速聚焦评价函数数学模型。通过实验对比分析了本聚焦评价函数相对于现有算法的优点，研究了自适应变步长全局搜索策略。系统以TMS320DM642硬件为基础，并通过VC软件编程实现。经过大量户内外实验分析，证明了该系统的可行性、正确性和有效性，并且己成功应用到边防监控转台产品中。关键词：多目标；自由聚儒；同步检测；自适应：TP391文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2015.02.012MultiobjectfreefocusingsystemWUChang’an，LIHuanmei(HebeiHanguangIndustryCo.，Ltd.，Handan056028，China)Abstract：Theefficienttimelyandaccurateorientationoffocusingaimisthekeyofafocusingsystem.Anewevaluationmethodcalledmultiobjectfreefocusingalgorithmwasproposed.Usermayselectanysingleobjectbychangingwindows.Synchronizeddetectionmethodwasusedtosolvetheproblemofnoobjectinthewindowafterscenechanging.Thecomparativeandanalyticalmethodforrestrainingnoisewasdiscussed.Thequicklyfocusingmathematicalmodelwasestablished.Thetechniqueisbetterthanalltheothermethodsbyexperimentalcomparison.Selfadaptalterstepwholerangesearchstrategywasstudied.ThesystemwassetupsuccessfullyintheTMS320DM642hardwareandVCsoftwareplatform.Theabundantoutdoorandindoorexperimentalresultsindicatedthefeasibility，theveracityandthevalidityofthesystem,andithasbeenappliedtofrontierdefenceproducts.Keywords：multiobject；freefocusing；synchronizeddetection；selfadapt引言自动聚焦是目前光学成像系统的一项不可或缺的重要技术，应用产品越来越广泛，例如数码相机、光学镜头、显微镜、扫描仪、数字视频平台等精密仪器，几乎涉及到所有领域，而准确、快速聚焦又是自动聚焦技术的关键。目前关于聚焦评价方法主要有时域和频域两种。由于时域函数相对于频域函数具有计算量小、简洁、快速等特点，使其应用广泛［18］，本系统所用的聚焦评价函数是时域模型。聚焦区域划分目前基本是针对一幅图像进行定性划分［711］，具有一定的局限性。而聚焦区域的选择直接影响到聚焦算法的速度和精度，好的局部窗口聚焦函数一方面大大减少数据处理量加快聚焦速度，另一方面消除了非感兴趣区域的噪声干扰，提高聚焦精度。本聚焦系统的聚焦窗口选择灵活，可实时更换兴趣目标并对此自动聚焦。本系统所采取的算法称作多目标自由聚焦算法，应用环境是路防红外热像仪。1系统评价函数自由聚焦是指当外界有鼠标时，可用鼠标人工干预具体的聚焦位置，在图像界面上自由选择视场内的任何单目标进行自动聚焦。可以实时选取任意感兴趣的目标中心区域，从多目标中灵活提取单目标进行实时聚焦，目标可以随时改变，不受算法和数学模型的影响，具有很强的人机交互性。多目标自由聚焦算法包括三部分:确定窗口，评价函数选取，搜索策略。在采取评价函数及搜索策略的同时，要确定采取的是局部窗口还是全局窗口，一般情况选取局部窗口进行实时聚焦，但为避免图像选择区域在视场切换后无搜索目标的异常情况，假设一幅图片大小为720pixelX576pixel,采取同步检测法光学仪器第37卷第2期吴长安，等：多目标自由聚焦系统Epart=fymaxyminfxmaxxminT(m，n和Eall分别指某一幅图像局部窗口和全局窗口具有的边缘能量；(xmin,ymin)和(xmax,ymax)分别是局部窗口选取图像区域的左上角坐标点和右下角坐标点；T(m，n)是图像某像素(mXn)所具有的边缘能量。Dpart=max(Epart)Dall=max(Eall)(2)式中Dpart和Dali分别是电机走一圈的所有视频帧的局部窗口和全局窗口边缘能量峰值。D=DpartifDpart>DthresholdD=Dallelse(3)式中：Dthreshold是一个很小的峰值阈值；D作为边缘能量峰值的输出值，是搜索策略判断的依据，对应的视频帧图像即搜索匹配图像。一般基于空域的评价函数由梯度算子决定，由于Sobel梯度算子...