基于ARM的自动调光调焦控制系统研究

论文摘要

本论文详细研究并设计了一种基于S3C6410微处理器的摄像机自动调光、调焦系统。因为自动调焦系統的动态数学模型不易推导，所以本论文在理论上提出模糊控制器来做为自动调焦系统的电机控制器，用来控制镜头位置的移动。图像的频率分量是描述图像清晰度的重要指标，本研究首先对CCD摄像机输出的模拟视频进行数字转换，然后送处理器对数字视频信号进行滤波，并提取出代表图像清晰程度的高频分量，将图像高频分量和高频分量的变化量作为模糊控制器的输入变量，接着建立模糊规则库隶属函数，再经过模糊推理后，最后将得到的模糊输出量解模糊化后得到实际的电机控制信号，来实现摄像机自动调焦。另外，镜头的自动曝光也利用模糊控制器进行控制，设计方法类似。本论文具体设计了该自动调光调焦系统的硬件和软件。在硬件方面主要包括电动三可变镜头、CCD摄像机、视频解码器、ARM开发板。在软件方面主要包括嵌入式系统移植，图像采集、图像预处理程序的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 自动调焦系统发展现状
• 1.2.2 自动调光系统的发展现状
• 1.2.3 目前自动调焦技术遇到的主要问题
• 1.3 本文的主要研究内容以及论文结构
• 第二章 自动调光调焦基本理论
• 2.1 光学成像原理
• 2.2 自动调光技术
• 2.3 传统自动调焦方式
• 2.4 基于图像处理的自动调焦
• 2.4.1 调焦窗口的选择
• 2.4.2 图像清晰度评价
• 2.4.3 电机寻焦策略
• 第三章 系统的硬件实现
• 3.1 电动三可变镜头
• 3.2 CCD 摄像机
• 3.3 PAL 制式电视信号
• 3.4 视频解码器
• 3.5 ARM 开发板
• 第四章 系统的软件实现
• 4.1 嵌入式 Linux 简介
• 4.2 嵌入式系统环境搭建
• 4.2.1 BootLoader
• 4.2.2 Linux 内核
• 4.2.3 制作根文件系统
• 4.3 设备驱动程序
• 4.4 应用程序设计
• 4.4.1 视频图像的采集
• 4.4.2 图像预处理
• 第五章 基于模糊控制的自动调光调焦
• 5.1 模糊控制理论
• 5.1.1 模糊控制系统
• 5.1.2 模糊控制器基本结构
• 5.1.3 模糊控制器设计
• 5.2 模糊控制在本设计中的应用
• 5.2.1 聚焦控制
• 5.2.2 光圈控制
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 自动调焦测试
• 5.3.2 自动调光测试
• 总结展望
• 论文总结
• 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢