平显视差检测仪自动控制系统设计

论文摘要

平视显示器视差的存在会直接影响到机载光电瞄准系统的瞄准精度。传统视差检测方法受观测者的主观影响较大,存在检测精度不高、检测效率低等问题。针对传统检测方法的不足,本文结合CCD图像采集技术,研究了一种基于DSP的平视显示器视差自动检测方法。阐述了该方法的测量原理、基本组成及核心算法,并对视差检测仪的自动反馈控制部分进行了详细设计。论文主要包括以下内容：1.根据视差检测仪的测量原理,分析和推算出调焦量、离焦量、视差角的数学关系式。2.通过分析图像处理的自动调焦原理,确立了图像评价函数为视差检测的核心算法。根据各种图像评价函数的仿真数据,结合拉普拉斯函数,研究了一种检测平视显示器分划图像的灰度梯度图像评价函数。3.为了提高检测效率和检测精度,分析了国内外常用的调焦窗口智能规划方法。针对平视显示器分划图像高亮度的特点,研究了一种基于高亮度的调焦窗口智能规划。4.为了更好的完成视差的自动检测过程,分析传统爬山搜索算法的不足,并且针对这些不足对优化的爬山搜索算法进行改进,大幅度减少搜索算法对系统造成的误差。5.根据视差检测仪中的主要技术参数,设计了满足测量要求的嵌入式DSP反馈控制系统,并完成了反馈控制部分的软件实现。通过实验验证了所有算法的可行性与精度,设计的控制系统满足平显视差检测要求。控制系统配合后期的CCD及光学系统,即组成平视显示器视差自动检测系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景、意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题的意义
• 1.2 平视显示器视差检测技术研究现状
• 1.2.1 传统检测方法成果简述
• 1.2.2 该领域研究发展趋势
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 课题研究的主要内容
• 1.3.2 本人在课题中承担的工作
• 1.4 论文章节安排
• 2 平显视差自动检测系统测量原理
• 2.1 建立视差检测的数学模型
• 2.1.1 调焦量与线视差之间的关系
• 2.1.2 线视差与视差值之间的关系
• 2.2 系统的模块组成
• 2.3 系统的测量原理
• 2.4 本章小结
• 3 图像评价函数的选择
• 3.1 图像清晰度的评价
• 3.1.1 频域函数
• 3.1.2 灰度梯度函数
• 3.1.3 信息学函数
• 3.1.4 统计学函数
• 3.2 调焦评价函数的选取
• 3.2.1 各类调焦评价函数单峰性与灵敏度的分析
• 3.2.2 各类调焦评价函数运算时间分析
• 3.3 图像的预处理
• 3.4 本章小结
• 4 调焦窗口的规划及调焦搜索算法的选取
• 4.1 调焦窗口选取
• 4.1.1 基于黄金分割的调焦窗口规划
• 4.1.2 非均匀采样的调焦窗口规划
• 4.1.3 基于光流场的调焦窗口规划
• 4.1.4 高亮度调焦窗口规划
• 4.2 搜索算法
• 4.2.1 传统的爬山搜索算法
• 4.2.2 改进的爬山算法
• 4.3 本章小结
• 5 自动调焦系统的嵌入式DSP电路设计及软件实现
• 5.1 硬件实现
• 5.2 主要芯片简介
• 5.2.1 DSP芯片
• 5.2.2 CPLD芯片
• 5.2.3 DRAM芯片
• 5.2.4 Flash Memory芯片
• 5.2.5 开关电压调节器和电源转换芯片
• 5.2.6 电机驱动电路
• 5.2.7 RS232串口电路和USB接口电路
• 5.3 基于DSP系统自动控制系统软件设计
• 5.4 本章小结
• 6 自动控制系统软件与实验
• 6.1 清晰度评价系统软件的开发
• 6.1.1 开发环境
• 6.1.2 软件的开发
• 6.2 清晰度评价系统软件的功能介绍
• 6.3 清晰度评价系统的仿真实验验证
• 6.4 检测精度分析
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢