跟踪望远镜图像调焦系统的控制技术研究

• 作 者: 李衡
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

作为光学成像系统的重要技术之一,自动调焦技术经过几十年的发展,已广泛运用到相机及显微镜等成像领域当中,并出现了多种调焦方法,如测距法和相位检测法。随着数字图像处理技术的发展和成熟,同时也出现了基于数字图像处理的自动对焦方法,这种自动调焦方法是通过评价所采集图像的质量来判断目标物体所成的像是否在要求的像平面上,从而驱动镜头或反射镜对离焦量进行补偿,最终使系统成像清晰。　　
跟踪望远镜作为现代观测设备,必须对目标完成大范围内的跟踪测量。由于所跟踪目标距离的变化以及环境温度的变化,会造成目标像离焦,影响目标成像质量,进而影响系统探测精度。因此,望远镜跟踪系统需要调焦来保持像面的稳定,使目标成像清晰,从而提高系统的目标探测能力。传统测距调焦法作为主动式调焦方法虽然可以很好对跟踪目标距离变化带来的离焦量进行补偿,但无法补偿环境温度变化带来的离焦量。图像调焦法作为一种被动式调焦方法,具有不依赖测距信息等优点,能够同时对距离变化以及温度的变化所造成的离焦进行补偿。基于此,本文分析了基于图像清晰度评价的跟踪望远镜自动调焦技术,重点研究了调焦系统中控制问题。　　
本文首先介绍国内外自动对焦技术的发展现状以及自动调焦技术的原理,接着对跟踪望远镜的图像调焦的关键问题进行了分析,如图像清晰度评价函数的选择,调焦精度及调焦速度的决定因素,并深入研究了相关的控制问题,设计了一种基于图像清晰度评价的跟踪望远镜自动调焦算法对步进电机进行优化控制,然后通过实验验证了此算法,最终完成了远处静态目标的自动对焦实验,并对运动目标的自动对焦做了一定的仿真分析。　　
文章的最后,总结本论文的研究工作,对后续工作的研究进行了展望。