自動對焦

使用技巧提供您如何預先設置自動對焦功能的使用小技巧。

自動對焦

自動對焦的功能是能夠根據距離被寫物體的距離自動調整鏡頭焦距以保持影像清晰。uEye LE AF 板級相機的自動對焦系統是採用液態鏡頭來調整焦距在不同的距離都能夠清楚聚焦。 在“单次自动对焦”模式下，自动化对焦功能通过软件触发，直到在测量窗口中找到最大清晰度值时才开始运行。在完成自动对焦后，相机停用该功能。在“连续”模式下，相机持续测量图像清晰度，并对镜头进行相应调整。這是靠透過電腦主機上的圖像數據分析後來控制相機的液態鏡頭。

利用這種所謂的“閉環自動聚焦”，液體透鏡和像素路徑的設置（對比度，合併等）對圖像內容具有直接影響，因此對圖像的清晰度測量結果具有直接影響。該評估又形成在獲取下一圖像之前調節液體透鏡的根據。由於無法使用這種基於圖像的方法計算最佳聚焦值，因此必須首先通過包括圖像採集，多次測量和焦距調整的閉合控制迴路。首先，根據焦點值和計算的圖像清晰度確定的值對的分析提供了用於確定相關焦點場中的最佳可能（最大）圖像清晰度的指示。

什麼時候是影像最佳聚焦的時間點?

有不同的方法來測量圖像清晰度，而且只基於兩個基本原理。第一個原理是邊緣清晰度。在實際圖像內容中搜索相鄰像素之間的大灰度值跳躍，允許突出顯示邊緣或輪廓。這些邊緣輪廓的對比度則用來決定圖像的銳利度。邊緣圖像越清晰，原始圖像的清晰度越高。

第二個原理是基於圖像直方圖值的分析。標準偏差可用於計算圍繞圖像的平均灰度值的像素值的變化的度量。方差越大，現有的灰度值邊緣和圖像的對比度越高。 如果圖像變得不聚焦，則先前大的灰度值跳躍（邊緣）呈現斜坡形式的梯度。 差異以及圖像的對比度降低。簡單來說:圖像越清晰，灰度擴散越高，因此圖像中的對比度越高。

測量影像的銳利度

然而，在實踐中，物體表面很少是光學焦點測量的理想選擇。這通常會導致不可靠，不穩定的測量結果。但是，uEye軟件的自動對焦功能可為不同的圖像情況提供不同的測量方法。

焦點算法“平均分數”和“Tenengrad”自動分析圖像數據並使用邊緣清晰度原理。為此，他們逐像素地分析，包括與直接相鄰像素的關係。“平均分數”使用更簡單的像素計算和比“Tenengrad”更小的鄰域，這使得它比“Tenengrad”算法更快但更敏感。

“直方圖偏差”使用感興趣區域（ROI）的直方圖值來確定圖像清晰度。這種整體方式為算法提供了一個過濾的特性。銳度限制在測量值窗口中顯示為清晰曲線。噪音對結果的影響很小。然而，如果在搜索到的焦點區域中存在幾個近焦點最大值，則這些不能通過直方圖偏差清楚地區分。像低通一樣，算法將最大值“平滑”為覆蓋曲線。 “Tenengrad”和“平均得分”的鄰近較小像素的分析對灰度值變化有更明顯的影響。邊緣變得更清晰可見。兩種算法都顯示出明顯可區分的個體最大值，但也會受到噪聲等乾擾的影響。

由於不同的計算原理，三種算法在每個圖像的銳度值的計算時間方面也不同。例如，Sobel和Laplace濾波器等複雜像素變換比平均灰度值的簡單標準偏差計算造成電腦更多運算負荷。對較大圖像區域（感興趣的大區域）的分析會造成快速降低所獲取的相機幀速率。根據場景和應用程序的要求，您可以通過選擇可用的算法來影響測量的速度和準確性。 計算方法“平均分數”和“直方圖偏差”更適合於一般規格PC的計算。另一方面，Tenengrad計算效率 則是會犧牲掉幀率為代價，來達到更大的測量窗口。

設置感興趣的區域和焦點範圍

銳度測量通常在感興趣的區域中執行（這裡稱為“測量窗口”）。這樣可以提高計算時間。

要更精確地指定搜索“正確”焦點級別，您有以下選項：