實(shí)驗(yàn)名稱:

液晶透鏡爬山自動(dòng)對(duì)焦算法研究

研究方向：光學(xué)成像技術(shù)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:

液晶透鏡作為對(duì)焦元件，實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦。

測試目的：測試液晶透鏡對(duì)焦精度。

測試設(shè)備:相機(jī)、鏡頭、函數(shù)發(fā)生器、高壓放大器、液晶透鏡。

實(shí)驗(yàn)原理:

液晶透鏡是一種可電控調(diào)焦透鏡。利用液晶透鏡爬山法自動(dòng)對(duì)焦則是通過電信號(hào)經(jīng)高壓放大器改變電壓驅(qū)動(dòng)液晶透鏡來完成。整個(gè)對(duì)焦過程不需要任何的機(jī)械移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)大范圍對(duì)焦，使成像系統(tǒng)進(jìn)一步小型化成為可能。

實(shí)驗(yàn)過程:

1. 液晶透鏡設(shè)置在成像系統(tǒng)，對(duì)不同位置的物體自動(dòng)對(duì)焦（圖一）。

2.交流方波電信號(hào)經(jīng)過高壓放大器放大后驅(qū)動(dòng)液晶透鏡（圖二）。

測試結(jié)果:

實(shí)驗(yàn)最后采用邊緣能量梯度函數(shù)作為對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)，結(jié)合變步長設(shè)計(jì)的爬山搜索算法得到的自動(dòng)對(duì)焦效果圖如圖 3與圖 4所示。圖3為成像系統(tǒng)拍攝的全景圖，場景中鸚鵡、老虎 t 斑馬的尺寸大小約為 4cm、10cm 和 18cm，分別位于距液晶透鏡 12cm、25cm及90cm處，其中綠色框代表 ROI 區(qū)域。此時(shí)自動(dòng)對(duì)焦在全景的區(qū)域的鸚鵡身上，可以看到鸚鵡的像是清晰的，而其它的物體都是處于模糊的狀態(tài)。

（圖 3   自動(dòng)對(duì)焦效果全景圖）

     圖 4 分別顯示了三個(gè) ROI 區(qū)域?qū)沟男Ч麍D， 成像區(qū)域內(nèi)的鸚鵡、老虎和斑馬實(shí)現(xiàn)了清晰對(duì)焦。

（圖4  各個(gè) ROI 對(duì)焦?fàn)顟B(tài)效果圖）

實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

   液晶透鏡爬山法自動(dòng)對(duì)焦的具體分析方法和實(shí)施方案，分析并比較了在液晶透鏡調(diào)焦范圍內(nèi)，各種對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)的好壞，并提出了一種適應(yīng)于液晶透鏡的對(duì)焦評(píng)價(jià)算子。液晶透鏡不需要任何的機(jī)械移動(dòng)，功耗更低，且透鏡調(diào)焦范圍內(nèi)的各種調(diào)焦評(píng)價(jià)曲線性能良好。

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