專利名稱：一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統(tǒng)，屬于紅外系統(tǒng)應用技術領域。
背景技術：
近年來紅外光電成像系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療等各個領域。作為一種獲取圖像信息的工具，它可以用于生成過程監(jiān)控、工況檢測、圖像拍攝顯微觀察、醫(yī)學圖像分析、地質遙感、氣象遙感和成像導引等多個方面。隨著技術的不斷發(fā)展各種應用場合對紅外成像系統(tǒng)的功能和性能提出了更加迫切的需求，要求紅外成像系統(tǒng)具備成像清晰度高、操作簡便、實時性強等特點，而目前的紅外圖像不能夠自動調焦。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統(tǒng)，以解決目前紅外光學系統(tǒng)不能自動調焦的問題。本發(fā)明為解決上述技術問題而提供一種基于紅外圖像的自動調焦方法，該調焦方法的步驟如下I).根據(jù)自動調焦命令驅動調焦鏡片以一定的步長沿一個方向移動；2).每移動一個步長，逐幀采集移動窗口的圖像數(shù)據(jù)，并計算該窗口內的紅外圖像的清晰度；3).根據(jù)計算得到的清晰度判斷調焦是否到位，如果調焦已到位，發(fā)送調焦結束命令，使調焦鏡片不再移動，如果不到位，則執(zhí)行步驟4)；4).驅動調焦鏡片沿著該方向繼續(xù)移動，直至達到調焦極限位置時，如果調焦還是沒有到位，驅動該調焦鏡片以相同的步長沿著反方向移動；5).驅動調焦鏡片沿著反方向移動直至調焦到位，如果達到調焦鏡片到達該方向的極限位置調焦還不到位時，則發(fā)出調焦失敗命令，使調焦鏡片停止移動。所述的步驟2)中計算紅外圖像的清晰度是通過計算圖像梯度的方法來獲得。所述的步驟4)中調焦鏡頭的兩個極限位置是采用霍耳器件定位的，是否達到極限位置是通過感應對應位置霍耳器件的電平值來判斷。所述的紅外圖像清晰度判斷如果在設定的時間內仍然沒有給出清晰位置判斷時，清晰度判定將終止工作，表示此次自動調焦超時失敗。本發(fā)明為解決上述技術問題還提供一種基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，該調焦系統(tǒng)包括紅外圖像處理裝置、控制裝置、上位機、電機和調焦鏡頭，上位機控制連接紅外圖像處理裝置；所述的上位機用于向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦開始命令；所述的紅外圖像處理裝置用于將接收到自動調焦開始命令發(fā)送給控制裝置，在控制裝置開始工作后逐幀采集一定窗口的圖像數(shù)據(jù)，計算窗口內的紅外圖像清晰度，根據(jù)清晰度判斷調焦是否到位，如果圖像仍未清晰則繼續(xù)上述工作，如果認為圖像已經清晰，則向控制裝置發(fā)送自動調焦結束命令；所述的控制裝置用于在接收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦開始命令后，驅動電機以系統(tǒng)初始化設置的步長驅動調焦鏡片沿著一個方向移動，當?shù)竭_調焦極限位置時，控制裝置反向驅動調焦鏡片朝另一個方向移動，如果在執(zhí)行自動調焦命令過程中收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦結束命令后停止驅動電機工作，使調焦鏡頭停留在圖像清晰的位置，當控制裝置驅動調焦鏡頭在調焦范圍內移動一個循環(huán)仍未收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦停止命令時，控制裝置向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦失敗命令。所述的紅外圖像處理裝置是通過計算圖像梯度的方法來判斷圖像是否達到清晰度。
所述的控制裝置是采用霍耳器件定位調焦鏡頭的兩個極限位置，控制裝置通過感應對應位置霍耳器件的電平值判斷是否達到極限位置。所述的紅外圖像處理裝置采用軟件計數(shù)器的方式實現(xiàn)自動調焦算法的超時控制，當清晰度判定規(guī)則在設定的時間內仍然沒有給出清晰位置判斷時，紅外圖像處理裝置終止清晰度判定計算，并通知控制裝置停止工作。所述的自動調焦系統(tǒng)還包括存儲器，該存儲器與控制裝置的輸出端相連，用于存儲自動調焦的位置參數(shù)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過控制調焦鏡片按設定的步長移動，在調焦鏡片移動時通過計算窗口的紅外圖像的清晰度判斷調焦是否到位，本發(fā)明的自動調焦方法具有精度高、實時性強的特點，本方法使得紅外成像系統(tǒng)的操作更加簡便靈活，同時具備了圖像清晰和調焦迅速的優(yōu)勢。同時本方法具有廣泛的適用性，可以應用于基于各種紅外探測器的紅外系統(tǒng)中，通過對紅外圖像清晰度判斷窗口和調焦電機步長的合理設置可以滿足不同系統(tǒng)對自動調焦精度和速度的嚴格要求。


圖1是本發(fā)明基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)結構示意圖；圖2是本發(fā)明基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)中紅外圖像處理裝置的工作流程圖；圖3是本發(fā)明基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)中控制裝置的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。本發(fā)明的一種基于紅外圖像的自動調焦方法的實施例本發(fā)明的基于紅外圖像的自動調焦方法的流程如圖2所示，其具體的過程如下1.上位機采用RS422差分信號的形式向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦開始命令，紅外圖像處理裝置將接收到自動調焦開始命令采用RS422差分信號的形式發(fā)送給控制
>j-U ρ α裝直。2.紅外圖像處理裝置逐幀采集一定窗口的圖像數(shù)據(jù)，通過計算圖像梯度的方法判斷紅外圖像是否達到要求的清晰度，如果判斷圖像仍未清晰則繼續(xù)上述工作，如果認為圖像已經清晰，則向控制裝置發(fā)送自動調焦結束命令。
3.控制裝置接收到紅外圖像的處理裝置發(fā)送的自動調焦開始命令后，開始驅動電機以系統(tǒng)初始化設置的步長帶動調焦鏡片沿著一個方向移動，當?shù)竭_調焦極限位置，則反向驅動調焦鏡片朝另一個方向移動，控制裝置在執(zhí)行自動調焦命令過程中受到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦結束命令后停止驅動點擊工作，使得調焦鏡頭停留在圖像的清洗位置，表示自動調焦成功，并將此時的參數(shù)進行存儲記錄，如果控制裝置驅動調焦鏡頭已經在調焦范圍內移動一個循環(huán)仍未收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦停止命令，則表示此次自動調焦失敗，控制裝置向紅外圖像處理裝置回送自動調焦失敗命令?？刂蒲b置采用霍耳器件定位調焦鏡頭的兩個極限位置，通過感應對應位置霍耳器件的電平值判斷是否達到極限位置，紅外圖像處理裝置采用軟件計數(shù)器的方式實現(xiàn)自動調焦算法的超時控制，當清晰度判定規(guī)則在軟件計數(shù)器設定的時間內仍然沒有給出清晰位置判斷時，紅外圖像處理裝置終止清晰度判定計算，并通知控制裝置停止工作，表示此次自動調焦超時失敗。本發(fā)明的一種基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)的實施例如圖1所示，本發(fā)明基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)包括紅外探測器、紅外圖像處理裝置、控制裝置、電機、調焦鏡頭和存儲器，紅外探測器的輸出端與紅外圖像處理裝置的輸入端相連，紅外圖像處理裝置與控制裝置相連接，控制裝置控制連接電機，電機用于驅動調焦鏡頭，上位機與紅外圖像處理裝置的控制端相連，其具體的工作過程如下紅外探測器將探測到的紅外圖像輸出給紅外圖像處理裝置，當紅外圖像光學系統(tǒng)的成像效果不好，需要進行調焦處理時，上位機向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦開始命令，紅外圖像處理裝置向控制裝置發(fā)送自動調焦開始命令；紅外圖像處理裝置通知控制裝置開始工作后逐幀采集一定窗口的圖像數(shù)據(jù)，采用計算圖像梯度的方法計算窗口內的紅外圖像清晰度并判斷調焦是否到位，如果判斷圖像仍未清晰則繼續(xù)上述工作，如果認為圖像已經清晰，則向控制裝置發(fā)送自動調焦結束命令；控制裝置接收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦開始命令后，開始驅動電機以系統(tǒng)初始化設置的補償帶動調焦鏡片沿著一個方向移動，當?shù)竭_調焦極限位置時，控制裝置控制電機反相驅動調焦鏡片朝另一個方向移動，當控制裝置在執(zhí)行自動調焦命令過程中收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦結束命令后停止驅動點擊工作，使得調焦鏡頭停留在圖像的清晰位置，表示自動調焦成功，并將此時的參數(shù)儲存到存儲器中，如果控制裝置驅動調焦鏡頭已經在調教范圍內移動一個循環(huán)仍未收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦停止命令，標識此次自動調焦失敗，控制裝置向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦失敗命令。
權利要求
1.一種基于紅外圖像的自動調焦方法，其特征在于該自動調焦方法的步驟如下1).根據(jù)自動調焦命令驅動調焦鏡片以一定的步長沿一個方向移動；2).每移動一個步長，逐幀采集移動窗口的圖像數(shù)據(jù)，并計算該窗口內的紅外圖像的清晰度；3).根據(jù)計算得到的清晰度判斷調焦是否到位，如果調焦已到位，發(fā)送調焦結束命令， 使調焦鏡片不再移動，如果不到位，則執(zhí)行步驟4)；4).驅動調焦鏡片沿著該方向繼續(xù)移動，直至達到調焦極限位置時，如果調焦還是沒有到位，驅動該調焦鏡片以相同的步長沿著反方向移動；5).驅動調焦鏡片沿著反方向移動直至調焦到位，如果達到調焦鏡片到達該方向的極限位置調焦還不到位時，則發(fā)出調焦失敗命令，使調焦鏡片停止移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于紅外圖像的自動調焦方法，其特征在于所述的步驟2) 中計算紅外圖像的清晰度是通過計算圖像梯度的方法來獲得。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于紅外圖像的自動調焦方法，其特征在于所述的步驟4) 中調焦鏡頭的兩個極限位置是采用霍耳器件定位的，是否達到極限位置是通過感應對應位置霍耳器件的電平值來判斷。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于紅外圖像的自動調焦方法，其特征在于所述的紅外圖像清晰度判斷如果在設定的時間內仍然沒有給出清晰位置判斷時，清晰度判定將終止工作，表示此次自動調焦超時失敗。
5.一種基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，其特征在于該調焦系統(tǒng)包括紅外圖像處理裝置、控制裝置、上位機、電機和調焦鏡頭，上位機控制連接紅外圖像處理裝置，所述的上位機用于向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦開始命令；所述的紅外圖像處理裝置用于將接收到自動調焦開始命令發(fā)送給控制裝置，在控制裝置開始工作后逐幀采集一定窗口的圖像數(shù)據(jù)，計算窗口內的紅外圖像清晰度，根據(jù)清晰度判斷調焦是否到位，如果圖像仍未清晰則繼續(xù)上述工作，如果認為圖像已經清晰，則向控制裝置發(fā)送自動調焦結束命令；所述的控制裝置用于在接收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦開始命令后，驅動電機以系統(tǒng)初始化設置的步長驅動調焦鏡片沿著一個方向移動，當?shù)竭_調焦極限位置時，控制裝置反向驅動調焦鏡片朝另一個方向移動，如果在執(zhí)行自動調焦命令過程中收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦結束命令后停止驅動電機工作，使調焦鏡頭停留在圖像清晰的位置，當控制裝置驅動調焦鏡頭在調焦范圍內移動一個循環(huán)仍未收到紅外圖像處理裝置發(fā)送的自動調焦停止命令時，控制裝置向紅外圖像處理裝置發(fā)送自動調焦失敗命令。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外圖像處理裝置是通過計算圖像梯度的方法來判斷圖像是否達到清晰度。
7.根據(jù)權利要求5所述的基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，其特征在于所述的控制裝置是采用霍耳器件定位調焦鏡頭的兩個極限位置，控制裝置通過感應對應位置霍耳器件的電平值判斷是否達到極限位置。
8.根據(jù)權利要求5所述的基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外圖像處理裝置采用軟件計數(shù)器的方式實現(xiàn)自動調焦算法的超時控制，當清晰度判定規(guī)則在設定的時間內仍然沒有給出清晰位置判斷時，紅外圖像處理裝置終止清晰度判定計算，并通知控制裝置停止工作。
9.根據(jù)權利要求5所述的基于紅外圖像的自動調焦系統(tǒng)，其特征在于所述的自動調焦系統(tǒng)還包括存儲器，該存儲器與控制裝置的輸出端相連，用于存儲自動調焦的位置參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統(tǒng)，屬于紅外系統(tǒng)技術領域。本發(fā)明通過控制調焦鏡片按設定的步長移動，在調焦鏡片移動時通過計算窗口的紅外圖像的清晰度判斷調焦是否到位，本發(fā)明的自動調焦方法具有精度高、實時性強的特點，本方法使得紅外成像系統(tǒng)的操作更加簡便靈活，同時具備了圖像清晰和調焦迅速的優(yōu)勢。同時本方法具有廣泛的適用性，可以應用于基于各種紅外探測器的紅外系統(tǒng)中，通過對紅外圖像清晰度判斷窗口和調焦電機步長的合理設置可以滿足不同系統(tǒng)對自動調焦精度和速度的嚴格要求。
文檔編號G02B7/36GK103018881SQ20121053874
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者張錚, 趙凱生, 汪江華 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所