基于标准差加权高斯滤波函数及多方向Sobel算子的感兴趣区域中心子区图像期望清晰度值计算方法

作     者：张志勇 潘宁慧 赵廷玉 

作者机构：浙江理工大学理学院浙江省光场调控技术重点实验室 浙江大学光电科学与工程学院 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年第18期

页      面：395-403页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主　　题：图像清晰度值 标准差加权 现场可编程门阵列 图像期望清晰度值 多方向Sobel算子 标准差加权高斯滤波函数 

摘      要：通过将感兴趣区域（ROI）划分为ROI中心子区、次中心子区，以及边缘子区，提出一种ROI中心子区图像期望清晰度值计算方法。将ROI水平与垂直方向划分为多个奇数ROI子区，对于不同的ROI子区采用不同标准差加权的高斯滤波函数进行滤波去噪处理，离ROI中心子区越远的ROI次中心子区与边缘子区，标准差越大，这样在保证ROI中心子区图像清晰度值的同时，又有效地降低ROI边缘子区的清晰度值，为后续计算ROI图像期望清晰度提供可靠数据。更进一步，将传统的二方向3×3 Sobel算子拓展为四方向的5×5 Sobel算子，实现更强的边缘响应以及更好的清晰度曲线。在此基础上，利用现场可编程逻辑门阵列（FPGA）高速图像处理技术实现上述算法，大大减少计算时间。实验结果表明，所提方法可以有效地消除噪声对ROI图像期望清晰度值的影响，并且能够显著减少ROI边缘子区图像的细节信息，从而始终保证ROI中心子区对焦。另外与软件计算相比，FPGA拥有更快的计算速度和更好的实时性，计算速度是软件的130倍。