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基于表面图像锐度的LIBS自动对焦方法
一、绪论
激光辐射诱导微离子光谱(LaserInducedBreakdownSpectroscopy，LIBS)中，自动对焦是比较重要的一个步骤，对于保证LIBS技术测量的精准度有着非常重要的意义。而现有的对焦方法一般存在对焦精度低、人工干预大等问题。为此，本文提出了一种基于表面图像锐度的LIBS自动对焦方法。
二、相关知识介绍
1.激光辐射诱导微离子光谱(LIBS)
激光辐射诱导微离子光谱(LIBS)是一种通过激光照射样品并将其激发为等离子体的技术，等离子体经过光谱仪的分析后可以得出样品中元素的含量及其它化学信息。其优点在于无需样品预处理，具有高测量精度、快速响应和多元素分析的能力。
2.自动对焦
自动对焦是指在照相机等相机器中，通过处理图像的对比度或清晰度，来自动调节相机的镜头，使得图像焦距更加精确定位的过程。在LIBS技术中，自动对焦是指通过计算样品表面的图像清晰度来调整激光点与样品的距离，以保证激光点能够准确照射到样品表面，并且激发等离子体。
3.表面锐度
表面锐度在数码摄影领域中一般以PPI值（PixelsPerInch）作为衡量标准，也就是每英寸像素点的数量。表面锐度高意味着表面的轮廓线更加清晰、更加鲜明，图像也会更加逼真、具有立体感。
三、基于表面图像锐度的LIBS自动对焦方法
本文中提出的自动对焦方法主要分为下面三个步骤。
1.激光初始位置测定
根据LIBS技术中一般采用的谐振式激光器的特点，其激光波长为nm级别，可以使用光学显微镜观察样品表面，通过识别物镜中形成的激光初始位置或与其相对应的异物等方法，解决起始位置的大体确定。
2.锐度计算
根据所得到的激光图像，将其通过图像处理技术实现图像增强，进而得到图像的灰度平均值、Gabor滤波器、Laplace滤波器、双边滤波器或梯度直方图等，计算出表面图像的清晰度，即图像的表面锐度。
3.对焦调整
将所得的表面锐度与预设的一个基准值进行比较得出误差，然后通过改变激光点与样品表面的距离来消除误差。其中，表面锐度的基准值可以通过试验法得到。
四、实验结果分析
本文的对焦方法是在工业级图像处理平台上完成的，并且采用了LIBS技术与自动对焦方法相结合的平台，对于样品的识别与定位等问题进行了研究。通过一系列的实验结果可以看出，本文提出的自动对焦方法具有高度的准确性与实用性。在保证实验精度的基础上，将对自动对焦的应用以及它的实现算法进行广泛的推广应用，并且将它运用到更广泛的技术领域中去。