(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210296719.9 (22)申请日 2022.03.24 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 周增祥　梁家栋　段仕鹏　蔡泽钰　 李猛猛　刘志刚　胡红专　王建平　 褚家如　 (74)专利代理 机构 合肥金安专利事务所(普通 合伙企业) 341 14 专利代理师 金惠贞 (51)Int.Cl. G02B 7/36(2021.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 一种用于天文望远镜的多目标光纤光斑的 自动对焦方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于天文望远镜的多目标 光纤光斑的自动对焦方法， 属于数字图像处理技 术领域。 操作步骤如下： S1： 设置阈值； S2： 遍历图 像识别光斑； S3： 过滤噪点得到光斑； S4： 评价 图 像清晰度； S5： 找出清晰度评价函数极值； S6： 对 焦成功。 对于图像中只有低灰度值的背景与数千 个高灰度值的光斑的情况， 本发 明的图像清晰度 评价方法是： 在遍历一次图像的过程中完成光斑 识别、 光斑像素数统计、 光斑像素平均亮度统计， 并将光斑像素数和光斑像素平均亮度作为图像 清晰度的评价依据， 在保证对焦准确性的同时获 得极高的效率。 本发明方法耗时不到小于秒； 在 相机距离对焦目标1米时， 分辨率为0.2毫米。 对 于各种光谱巡天望远镜的高精度观测来说具有 重要意义。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114660761 A 2022.06.24 CN 114660761 A 1.一种用于天文望远镜的多目标光纤光斑的自动对焦方法， 包括以下操作步骤： (1)设 置阈值： 通过相 机实时采集焦面图像； 根据环境照明条件及相 机性能参数设定用于区分背 景与对焦目标的阈值， 具体操作为： 在照明条件良好时， 设置阈值为相机所能达到的最大灰 度值的20％； (2)遍历图像识别亮斑： 将所有高亮像素按照连通情况进行存储， 属于同一连 通域的高亮像素存储在同一链表中， 得到亮斑； (3)过滤噪点得到光斑： 统计步骤(2)中得到 的所有链表的长度， 对于长度小于10的链表， 认为其是噪点， 将其剔除； 剩余的长度大于10 的链表存储了实际光斑的位置信息； (4)评价图像清晰度； (5)找出清晰度评价函数极值； (6)对焦成功： 重复转动对焦 装置直至得到清晰度最大的焦面图像， 此时图像所对应的位置 即为对焦成功的位置； 其特 征在于： 步骤(4)中， 以光斑 像素数和光斑 像素平均亮度作为指标评价图像清晰度； 将属于光斑的像素数量和光斑像素平均灰度值作为图像清晰度的评价函数， 其中， 光 斑像素数量通过计算存储光斑像素 的链表的长度得出， 计算光斑像素平均灰度值F 的公式 如下： 公式中， x和y为查找到的光斑像素的横纵坐标， f(x,y)为该像素的灰度值， N为光斑像 素总数， m与n为图像的像素尺寸； 如果在该次对焦过程中， 光斑像素数达到了极小值， 同时 光斑像素平均亮度达 到了极大值， 认为该位置为对焦成功的位置； 步骤(5)中， 采用步骤(4)所述操作对图像清晰度进行评价， 并控制调节机构重复移动 对焦直至得到清晰度最大的图像， 具体操作如下： 顺时针以0.1度为 步长转动对焦环， 对相机新采集到的图像进行清晰度评价； 若新采集到的图像的清晰度大于前一幅图像的清晰度， 重复以0.1度为步长顺时针转 动对焦环； 若新采集到的图像的清晰度小于前一幅图像的清晰度， 则逆时针以0.1度为步长 转动对焦环； 直至当前 的图像的清晰度判据的数值变化趋势发生改变， 即清晰度评价函数 出现峰值时， 对焦成功； 所述相机为工业数码相机CCD， 相机的分辨率在1千万像素以上， 数据 位深在8bit以上， 即图像灰度值在25 6以上， 满足上述对焦判别条件。 2.根据权利要求1所述一种用于天文望远镜的多目标光纤光斑的自动对焦方法， 其特 征在于： 步骤(1)中， 所述相机为CMV50000的CMOS芯片工业相机， 其分辨率为8k ×6k， 灰度值 范围为0到4095。 3.根据权利要求1所述一种用于天文望远镜的多目标光纤光斑的自动对焦方法， 其特 征在于， 步骤(2)中， 具体操作如下： 从图像像素x、 y坐标均为0的点 开始， 先行后列遍历图像， 称为主 遍历； 当主遍历过程中遇 到灰度值大于上述所设阈值的像素， 停止主 遍历， 开始子循环； 新建一链表， 将主遍历过程中遇到灰度值大于所设阈值的像素的坐标及灰度值存入链 表第一位， 并将链 表中所存像素的原位置的灰度值置零， 防止影响后续 步骤； 以链表中第一个像素为起点进行八邻接查找， 如果找到灰度值大于所设阈值的像素， 将该像素的信息存 入上述链 表， 并对该像素原位置的灰度值置零；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114660761 A 2分别以链 表中的新增像素为 起点进行八邻接查找， 并重复上述的存 储和置零操作； 重复上述操作直至链表长度不再增加； 此时链表中已经存储了相互连通的一系列高亮 像素的信息； 停止该次子循环， 继续主 遍历； 若在主遍历中又遇到了灰度值大于所设阈值的像素， 重复子循环， 直至遍历完整个图 像； 主遍历结束， 此时得到 了多个存 储着像素信息的链 表， 认为每 个链表都是一个亮斑。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114660761 A 3