中国民航大学电子信息工程学院 韩圣洁

1.引言

一般来说，一体化摄像机是指可以自动聚焦、镜头内建的小型摄像机。外观上，具有美观、小巧。应用上，其电源、视频、控制信号均有直接插口，安装方便。功能上可自动聚焦，近些年，一体化摄像机在视频会议、安防监控、高速公路监控等场合的应用越来越广泛。

自动聚焦技术的发展对一体化摄像机的广泛应用也起着非常重要的作用。传统的聚焦方法基本属于测距法，利用超声波或者红外线测量目标与摄像机之间的距离从而调整焦距以实现自动聚焦。由于要有发射和接收装置，提高了成本，并且会使得摄像机显得笨重。

随着数字图像处理理论的不断成熟，越来越多的自动聚焦算法是基于图像处理理论的。数字图像处理理论认为，信号或图像的大部分能量集中在幅度谱的低频段和中频段，但是图像细节的丰富度和轮廓的锐度取决于图像的高频成分。因此，各种检验图像边缘信息或计算图像高频分量的自动聚焦算法应运而生。一帧图像中的高频成分值被称为清晰度评价函数，自动聚焦的过程就是求取清晰度评价函数最大值的过程。当图像清晰时，图像细节丰富，在空域表现为相邻像素的特征值，如灰度、颜色等变化较大，在频域表现为频谱的高频分量多。可以评判图像中高频分量的大小，并判断对焦正确与否。

确定合适的清晰度评价函数是自动调焦的核心问题。理想的自动调焦评价函数必须具备以下几个特征[1]：