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实时视频信号处理的实时性与自动聚焦技术休戚相关。电子技术和数字图像处理技术的发展,使自动聚焦技术向基于数字图像处理的方向发展,基于图像高频分量值的自动聚焦技术应用而生。视频信号的格式转换和实现问题也是当前研究的重点。本文在着重介绍一种一体化摄像机完成自动聚焦功能的同时,完成了实时视频信号处理系统的设计,其内容包括以下几点：(1)自动聚焦分为聚焦调节和聚焦监测两部分。聚焦调节又包括变倍跟踪和聚焦搜索。变倍跟踪即对图像进行变倍时,聚焦电机要根据变焦跟踪曲线跟随变倍电机转动相应的步数；聚焦搜索即根据搜索算法在变倍跟踪结束后再进行一次自动聚焦。聚焦监测的主要作用是判断是否需要重启自动聚焦以及重启自动聚焦的条件。(2)对灰度差分法进行了改进,增加了相邻像素的比较,这样就增大了聚焦评价函数的绝对值,提高了自动聚焦的精准度。(3)提出了一种新的聚焦搜索算法,其主要特点是：步长根据聚焦评价函数的斜率的倒数来确定,且在两次比较聚焦评价函数值后再确定最佳聚焦点。这样不仅提高了聚焦速度,避免落入局部最大值圈套,而且对视频信号变化速度快引起的聚焦失败有一定的抵制作用。(4)对805lIP核进行了详细分析论证,设计了基于FPGA的8051IP核,各个模块用VHDL语言实现,并用Modelsim进行了仿真验证。(5)电机驱动和聚焦搜索程序由C语言完成,在KeilC环境下编译,并最终生成.coe文件下载到805lIP核中驱动电机完成变倍跟踪和聚焦搜索。(6)对视频信号进行了后端处理,包括图像放大、帧率提升和颜色空间转换,并用VHDL语言实现。(7)在完成了系统软件的描述后,进行了系统硬件的搭建,包括FPGA板、视频信号采集板和镜头之间的连接。整个视频信号处理系统在XUPV5-LX110T FPGA上验证,变倍放大后具有自动聚焦功能,自动聚焦执行时间在2秒以内,视频信号的分辨率由736*576提升到1024*768,格式由8位YCbCr信号变为24位的RGB信号。该系统还可以进行扩展,例如对图像进行压缩编码、解码、本地存储及以太网传输等。