清晰锐利的图像对图像的识别、图像的分割、图像的分类等后期图像处理的成功至关重要,自动对焦技术是系统获得清晰锐利图像的必要条件被广泛认为是光学成像系统的核心技术之一。成像系统的小型化、智能化已成为趋势,液晶透镜自动对焦系统功耗低、无机械移动、价格便宜等特点使得成像系统的进一步小型化成为可能。当前基于聚焦深度对焦技术的液晶透镜自动对焦方法主要存在以下三个问题,第一,液晶透镜有限的光焦度范围限制了液晶透镜成像系统的对焦范围,第二,由于液晶透镜仅对非寻常光进行调制的性质,液晶透镜对焦系统通常与偏振片配合使用以去除寻常光对对焦结果的干扰,偏振片的存在降低了成像系统的光通量并限制了液晶透镜对焦系统的进一步小型化,第三,由于液晶透镜通光孔径与变焦速度成反比,常用液晶透镜变焦速度较慢,应用聚焦深度对焦技术的液晶透镜对焦系统对焦速度慢无法适用于对对焦速度要求较高的应用场景。本文通过调节液晶透镜成像系统的初始对焦距离使得液晶透镜成像系统能对整个场景成像,通过将液晶透镜无偏成像技术引入对焦系统去除了偏振片使得系统结构更加简洁,通过研究基于模糊量的离焦深度对焦法提升了液晶透镜自动对焦系统的对焦速度。论文首先分析了课题的研究背景及意义,介绍了液晶透镜和自动对焦技术的发展历史及现状以及当前液晶透镜对焦系统的光学结构以和自动对焦原理,并对具有代表性的图像预处理技术,对焦评价算子以及反馈搜索算法进行了详细介绍,最后分析了当前液晶透镜对焦系统中存在的问题。其次本文分析了初始对焦距离对液晶透镜对焦系统对焦范围的影响,介绍了液晶透镜无偏成像技术并在原基础上进行改进降低了图像噪声,将无偏成像技术应用于液晶透镜自动对焦系统去除了偏振片使得对焦系统更加简洁。分析了无偏成像技术对对焦评价函数(Absolute Tenengrad)的影响并利用多幅图平均去噪算法以及图像预处理改进对焦结果。最后结合液晶透镜小孔径、大景深特点对当前聚焦深度对焦法反馈搜索步长进行优化。最后本文介绍了液晶透镜基于模糊量的离焦深度获取原理,针对深度图的稀疏性质提出了自适应高斯插值算法。接着结合液晶透镜光焦度特性以及深度图提出基于光焦度电压拟合的深度对焦方法并对其精度进行分析。最后对基于模糊度的离焦深度对焦系统精度进行分析,并结合其特点利用聚焦深度对其结果进行修正。