一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭自動(dòng)聚焦領(lǐng)域，尤其是一種基于圖像分析的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)，該自動(dòng)聚焦方法采用基于圖像分析的自適應(yīng)算法、與焦距聯(lián)動(dòng)的快速聚焦策略、自適應(yīng)變速/步長(zhǎng)搜索策略、兼容直流/步進(jìn)電機(jī)、彩色/黑白圖像自適應(yīng)、用戶可重構(gòu)的特征參數(shù)以及可升級(jí)的清晰度評(píng)價(jià)策略；該自動(dòng)聚焦系統(tǒng)在硬件上將FPGA和MCU有機(jī)結(jié)合且在軟件設(shè)計(jì)上充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)，有效利用器件自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行任務(wù)分配和資源整合，使得電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)聚焦功能更加完善，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠、快速靈敏、高準(zhǔn)確度的自動(dòng)聚焦功能，能夠滿足市場(chǎng)上絕大多數(shù)長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦需求。
【專利說明】一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭自動(dòng)聚焦領(lǐng)域，尤其是一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著“平安中國(guó)”、“智慧城市”工作的逐步推進(jìn)，安全理念越來越深入平常百姓的日常生活，而不再是諸如銀行、監(jiān)所、重點(diǎn)工程的獨(dú)有符號(hào)，安防監(jiān)控系統(tǒng)的重要性更加凸現(xiàn)。以往的監(jiān)控系統(tǒng)首先追求從無到有的突破，威懾作用占據(jù)主導(dǎo)地位，后來發(fā)展到了具備報(bào)警、記錄等更高層級(jí)的能力。近來不斷有報(bào)道指出，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在距離近、分辨率低等缺點(diǎn)，獲取的圖像僅可進(jìn)行大致判斷，給一些突發(fā)案件的偵破提供的幫助有限，威懾效果大大降低。
[0003]出于對(duì)更高監(jiān)控效果的需求，人們普遍把監(jiān)控項(xiàng)目中用的工業(yè)鏡頭轉(zhuǎn)向長(zhǎng)焦距系列，以獲取更遠(yuǎn)、分辨率更高的圖像。但由于長(zhǎng)焦距鏡頭景深有限，隨著觀察目標(biāo)的不同，聚焦位置需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，自動(dòng)聚焦的需求日趨旺盛，但由于速度、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)權(quán)重、大氣抖動(dòng)等影響，長(zhǎng)焦距工業(yè)鏡頭的自動(dòng)聚焦實(shí)現(xiàn)起來并非易事，市場(chǎng)上可供選擇的產(chǎn)品并不多見。
[0004]傳統(tǒng)的長(zhǎng)焦距攝像鏡頭所采用的自動(dòng)聚焦技術(shù)早前大部分是基于測(cè)距原理，如紅外測(cè)距法和超聲波測(cè)距法等，特種鏡頭也有采用變倍聯(lián)動(dòng)等復(fù)雜設(shè)計(jì)方案的案例，但成本非常高，多數(shù)民用、工業(yè)場(chǎng)合難以負(fù)擔(dān)?；趫D像的自動(dòng)聚焦技術(shù)在景深范圍較寬的短焦鏡頭(如一體機(jī)、手持設(shè)備等)中應(yīng)用較多，長(zhǎng)焦距工業(yè)鏡頭則由于景深范圍較小、大氣影響較大等技術(shù)因素而鮮有使用傳統(tǒng)基于圖像的自動(dòng)聚焦技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有自動(dòng)聚焦方法適用場(chǎng)景單一、聚焦速度與聚焦精度間存在沖突、不能滿足長(zhǎng)焦距工業(yè)鏡頭自動(dòng)聚焦需求的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像處理的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一是:一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，包括以下步驟:
步驟S1:采用調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像；
步驟S2:采用圖像采集模塊從相機(jī)鏡頭獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)；
步驟S3:采用圖像處理模塊濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置；
步驟S4:采用相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
[0007]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用基于預(yù)判的變速搜索算法來控制調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，具體步驟包括:方向預(yù)判與確定、速度決策與確定、記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處、齒輪間隙修正搜索與最終定位；其中，在記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處的步驟時(shí)，聚焦電機(jī)采用變速/步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，將聚焦過程分為粗聚焦和精細(xì)聚焦兩個(gè)階段，在不同的階段采用不同的最大值搜索策略，達(dá)到理論清晰度點(diǎn)后，進(jìn)入到齒輪間隙修正搜索與最終定位步驟。
[0008]進(jìn)一步的，在不同的階段采用不同的最大值搜索策略是當(dāng)鏡頭處在模糊階段或者清晰趨勢(shì)不明顯時(shí)，采用高速/大步長(zhǎng)搜索；當(dāng)鏡頭處在趨于清晰狀態(tài)時(shí)，采用低速/小步長(zhǎng)搜索。
[0009]進(jìn)一步的，在步驟S2中，所述圖像采集模塊通過視頻處理芯片將從相機(jī)得到的標(biāo)準(zhǔn)制式彩色或黑白圖像信號(hào)的模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，并將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像處理模塊，將此信號(hào)作為聚焦算法視頻源信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述圖像處理模塊包括圖像預(yù)處理子模塊和圖像處理子模塊，所述圖像預(yù)處理子模塊接收?qǐng)D像采集模塊發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像濾波和亮度、顏色提取，利用多子域聚焦函數(shù)濾除噪聲，獲取有用、可信度高的圖像信息，保證后續(xù)分析的可靠性；所述圖像處理子模塊根據(jù)每幅圖像亮度、色彩、空間聚類分布的特征，通過改進(jìn)型的加權(quán)SOBEL算法圖像評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)畫面的清晰度進(jìn)行初步分析統(tǒng)計(jì)。
[0011]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述圖像處理模塊檢測(cè)到特征值變化超出預(yù)定閾值時(shí)，具有自行啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的能力，控制兼容直流或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)至最清晰處停止；所述圖像處理模塊還進(jìn)行用以判斷是否啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的觀察步驟，采用清晰度值與亮度值結(jié)合的雙重判斷，通過比較當(dāng)前場(chǎng)景與前一場(chǎng)自動(dòng)聚焦值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，并結(jié)合當(dāng)前場(chǎng)景的亮度值與前一場(chǎng)圖像的亮度值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，來判斷是否啟動(dòng)下一次自動(dòng)聚焦或者定義為自然環(huán)境引起的緩變，進(jìn)而替代參考值，避免誤判。
[0012]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用了目標(biāo)區(qū)域可自動(dòng)重構(gòu)的聚焦算法，以避免高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)清晰度的影響所導(dǎo)致的誤判。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用與焦距聯(lián)動(dòng)的快速搜索策略，當(dāng)自動(dòng)聚焦操作是由鏡頭變倍引起時(shí)，通過鏡頭反饋的焦距位置判斷鏡頭是在遠(yuǎn)焦區(qū)還是近焦區(qū)，在圖像縮放、人眼尚不十分關(guān)注清晰度的短暫時(shí)間內(nèi)，結(jié)合當(dāng)前變倍命令來快速確定聚焦鏡組首次移動(dòng)的方向及步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了在鏡頭變倍過程中聚焦的預(yù)判及動(dòng)作，最終提高聚焦的速度。
[0014]進(jìn)一步的，在步驟S4中，所述相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊采用積分時(shí)間控制或者識(shí)別方法，在相機(jī)的積分時(shí)間內(nèi)降低聚焦鏡組的速度，降低運(yùn)動(dòng)對(duì)清晰度評(píng)價(jià)的影響，獲取更加精確的清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)，尤其在惡劣條件下減少聚焦的重復(fù)次數(shù)，提高快速聚焦能力。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案二是:一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于，包括:
調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像；
圖像采集模塊，用于從鏡頭相機(jī)獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)； 圖像處理模塊，用于濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置；以及
相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊，用于控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
[0016]本發(fā)明是在認(rèn)真研究了基于圖像處理的自動(dòng)聚焦算法的適應(yīng)性，了解長(zhǎng)焦距可見光鏡頭的像質(zhì)與結(jié)構(gòu)特性，在對(duì)其充分理解并經(jīng)過大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出了上述的自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)。基于圖像處理的自動(dòng)聚焦算法其依據(jù)的是被測(cè)目標(biāo)的視覺紋理或者物體聚類分析，首先對(duì)場(chǎng)景圖像進(jìn)行數(shù)字化采集，而后通過相應(yīng)的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)圖像清晰度進(jìn)行評(píng)判，然后依靠快速調(diào)焦搜索、控制策略控制聚焦鏡組移動(dòng)，以獲取最佳的圖像質(zhì)量?；谏厦娴墓ぷ鞣绞?，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)聚焦的核心問題可以歸結(jié)為:圖像清晰度的評(píng)價(jià)、調(diào)焦采樣窗口的選擇、調(diào)焦搜索控制策略、相機(jī)參數(shù)補(bǔ)償調(diào)整。
[0017]其中，調(diào)焦采樣窗口選擇和調(diào)焦搜索控制策略對(duì)畫面處理的自動(dòng)聚焦至關(guān)重要。全局聚焦由于一方面計(jì)算量大，另一方面對(duì)于背景占很大比例的小目標(biāo)圖像不適用、小視場(chǎng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)影響比重升高等諸多缺陷，出現(xiàn)了自適應(yīng)局部窗口聚焦采樣的研究。聚焦采樣區(qū)域的選擇直接影響到聚焦算法的速度和精度，好的局部窗口聚焦采樣可以減少相對(duì)運(yùn)算量、降低運(yùn)動(dòng)模糊影響，最終有助于提高聚焦速度和聚焦精度。針對(duì)有條件的相機(jī)，聚焦模塊可以控制或者獲取其積分曝光時(shí)間，實(shí)際上此類相機(jī)目前市場(chǎng)上并不鮮見，積分時(shí)間內(nèi)聚焦鏡組的減速甚至運(yùn)動(dòng)停止，都會(huì)有助于圖像清晰度的評(píng)價(jià)。
[0018]與其它常見的自動(dòng)聚焦技術(shù)解決方案相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):該自動(dòng)聚焦方法采用基于圖像分析的自適應(yīng)算法、與焦距聯(lián)動(dòng)的快速聚焦策略、自適應(yīng)變速/步長(zhǎng)搜索策略、兼容直流/步進(jìn)電機(jī)、彩色/黑白圖像自適應(yīng)、用戶可重構(gòu)的特征參數(shù)以及可升級(jí)的清晰度評(píng)價(jià)策略。該自動(dòng)聚焦系統(tǒng)在硬件上將FPGA和MCU有機(jī)結(jié)合且在軟件設(shè)計(jì)上充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)，有效利用器件自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行任務(wù)分配和資源整合，使得電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)聚焦功能更加完善，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠、快速靈敏、高準(zhǔn)確度的自動(dòng)聚焦功能，能夠滿足市場(chǎng)上絕大多數(shù)長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦需求。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖。
[0021]圖2為調(diào)焦采樣窗口的示例圖。
[0022]圖1中:A.前固定組A，A-1.負(fù)月牙透鏡A_l，A-2.雙凸透鏡A_2，A_3.雙凸透鏡A-3，A-4.雙凹透鏡A-4 ；B.變倍組B，B_l.雙凹透鏡B_1，B_2.雙凹透鏡B_2，B_3.雙凸透鏡B-3;C.補(bǔ)償組C，C-1.雙凹透鏡C-l，C-2.正月牙透鏡C-2 ；D.可變光欄組件D ;E.后固定組E，E-1.雙凸透鏡Ε-1，Ε-2.正月牙透鏡E-2，E-3.雙凸透鏡E_3，E_4.雙凹透鏡E_4，E-5.正月牙透鏡E-5，E-6.負(fù)月牙透鏡E-6，E-7.正月牙透鏡E_7。

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，包括:調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像；圖像采集模塊，用于從鏡頭相機(jī)獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)；圖像處理模塊，用于濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置；以及相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊，用于控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
[0024]在本實(shí)施例中，該自動(dòng)聚焦系統(tǒng)通過相機(jī)接口與相機(jī)/攝像機(jī)連接以接受視頻數(shù)據(jù)、通過鏡頭接口與鏡頭連接以調(diào)節(jié)鏡頭的位置，所述圖像采集模塊進(jìn)行圖像采集與緩存，所述圖像處理模塊進(jìn)行圖像分析和決策/控制，所述相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊進(jìn)行時(shí)序控制，所述圖像采集模塊分析鏡頭的位置信息并通過步進(jìn)/直流電機(jī)控制鏡頭的位置。
[0025]如圖1所示，一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，包括以下步驟: 步驟S1:采用調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像；
步驟S2:采用圖像采集模塊從相機(jī)鏡頭獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)；
步驟S3:采用圖像處理模塊濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置；
步驟S4:采用相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
[0026]在本實(shí)施例中，所述步驟S3的圖像處理模塊采用基于預(yù)判的變速搜索算法來控制調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，具體步驟包括:方向預(yù)判與確定、速度決策與確定、記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處、齒輪間隙修正搜索與最終定位；其中，在記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處的步驟時(shí)，聚焦電機(jī)采用變速/步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，將聚焦過程分為粗聚焦和精細(xì)聚焦兩個(gè)階段，在不同的階段采用不同的最大值搜索策略，很好地解決了傳統(tǒng)算法聚焦速度慢的問題，達(dá)到理論清晰度點(diǎn)后，進(jìn)入到齒輪間隙修正搜索與最終定位步驟。
[0027]在本實(shí)施例中，在不同的階段采用不同的最大值搜索策略是當(dāng)鏡頭處在模糊階段或者清晰趨勢(shì)不明顯時(shí)，采用高速/大步長(zhǎng)搜索；當(dāng)鏡頭處在趨于清晰狀態(tài)時(shí)，采用低速/小步長(zhǎng)搜索。也即鏡頭運(yùn)動(dòng)的速度由當(dāng)前視頻幀圖像清晰度峰值和聚焦算法輸出峰值之間的絕對(duì)值差、變化趨勢(shì)綜合決定。本發(fā)明以最大限度降低聚焦電機(jī)速度，進(jìn)行小范圍再次聚焦，此時(shí)速度很慢、范圍很小，以使聚焦鏡組到達(dá)最清晰處。
[0028]在本實(shí)施例中，所述步驟S2的圖像采集模塊具有彩色/黑白圖像自適應(yīng)功能，其通過視頻處理芯片將從相機(jī)得到的標(biāo)準(zhǔn)制式彩色或黑白圖像信號(hào)的模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)(比如BT.656信號(hào))，并將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像處理模塊，將此信號(hào)作為聚焦算法視頻源信號(hào)。
[0029]在本實(shí)施例中，所述步驟S3的圖像處理模塊包括圖像預(yù)處理子模塊和圖像處理子模塊，所述圖像預(yù)處理子模塊接收?qǐng)D像采集模塊發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像濾波和亮度、顏色提取，利用多子域聚焦函數(shù)濾除噪聲，獲取有用、可信度高的圖像信息，保證后續(xù)分析的可靠性；所述圖像處理模塊采用基于圖像分析的自適應(yīng)算法，依據(jù)圖像的自有信息判斷圖像是否清晰，極大地提高了鏡頭清晰聚焦的精確性，同時(shí)給出反饋信號(hào)控制鏡頭運(yùn)動(dòng)，不需要額外的信號(hào)源和相應(yīng)接收傳感器，縮小系統(tǒng)體積并降低了成本。所述圖像處理子模塊根據(jù)每幅圖像亮度、色彩、空間聚類分布的特征，通過改進(jìn)型的加權(quán)SOBEL算法圖像評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)畫面的清晰度進(jìn)行初步分析統(tǒng)計(jì)；除此之外，本發(fā)明還可采用可升級(jí)的清晰度評(píng)價(jià)策略，在以后的設(shè)計(jì)研究中可對(duì)現(xiàn)有的清晰度評(píng)價(jià)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)和參數(shù)重構(gòu)。
[0030]在本實(shí)施例中，所述圖像處理模塊檢測(cè)到特征值變化超出預(yù)定閾值時(shí)，具有自行啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的能力，控制兼容直流或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)至最清晰處停止；所述圖像處理模塊還進(jìn)行用以判斷是否啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的觀察步驟，采用清晰度值與亮度值結(jié)合的雙重判斷，通過比較當(dāng)前場(chǎng)景與前一場(chǎng)自動(dòng)聚焦值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，并結(jié)合當(dāng)前場(chǎng)景的亮度值與前一場(chǎng)圖像的亮度值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，來判斷是否啟動(dòng)下一次自動(dòng)聚焦或者定義為自然環(huán)境引起的緩變，進(jìn)而替代參考值，避免誤判。
[0031]在本實(shí)施例中，所述步驟S3的圖像處理模塊采用了目標(biāo)區(qū)域可自動(dòng)重構(gòu)的聚焦算法，以避免高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)清晰度的影響所導(dǎo)致的誤判。調(diào)焦窗口內(nèi)目標(biāo)的面積比重、動(dòng)態(tài)特性直接決定了聚焦評(píng)價(jià)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的復(fù)原無疑增加了 MCU的運(yùn)算量，進(jìn)而決定了聚焦系統(tǒng)的反饋速度。
[0032]在本實(shí)施例中，所述圖像處理模塊采用與焦距聯(lián)動(dòng)的快速搜索策略，當(dāng)自動(dòng)聚焦操作是由鏡頭變倍引起時(shí)，通過鏡頭反饋的焦距位置判斷鏡頭是在遠(yuǎn)焦區(qū)還是近焦區(qū)，在圖像縮放、人眼尚不十分關(guān)注清晰度的短暫時(shí)間內(nèi)，結(jié)合當(dāng)前變倍命令來快速確定聚焦鏡組首次移動(dòng)的方向及步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了在鏡頭變倍過程中聚焦的預(yù)判及動(dòng)作，最終提高聚焦的速度。
[0033]在本實(shí)施例中，所述步驟S4的相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊采用積分時(shí)間控制或者識(shí)別方法，針對(duì)有條件的相機(jī)，在其積分時(shí)間內(nèi)降低聚焦鏡組的速度，降低運(yùn)動(dòng)對(duì)清晰度評(píng)價(jià)的影響，獲取更加精確的清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)，尤其在惡劣條件下減少聚焦的重復(fù)次數(shù)，提高快速聚焦能力。
[0034]本發(fā)明在調(diào)焦采樣窗口的選擇上采用了自適應(yīng)策略，尤其是對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，采取了檢測(cè)、跟蹤、復(fù)原的處理方法，較好地解決了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)清晰度判別的影響。同時(shí)設(shè)計(jì)了清晰度評(píng)價(jià)核心算法可重構(gòu)的硬件平臺(tái)，增加了靈活性并降低了升級(jí)維護(hù)成本和技術(shù)難度。調(diào)焦搜索控制策略則采用了基于預(yù)判的變速搜索算法，采用變速/步長(zhǎng)局部搜索策略，使得聚焦更為準(zhǔn)確。而圖像清晰度的評(píng)價(jià)則采用改進(jìn)型的SOBEL函數(shù)作為自動(dòng)聚焦的評(píng)價(jià)函數(shù)，適合快速配合聚焦過程找到圖像最清晰點(diǎn)。針對(duì)有條件的相機(jī)，設(shè)計(jì)了積分時(shí)間控制和獲取通道，有助于提高清晰度采樣的精準(zhǔn)性。
[0035]清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)是自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的核心，是自動(dòng)聚焦控制的依據(jù)。圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的種類很多，根據(jù)其依據(jù)可以分為兩類:時(shí)域分析和頻域分析。其中，時(shí)域分析是基于灰度值進(jìn)行分析，圖像的清晰度不同，其經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖兓笏憩F(xiàn)出的灰度值也隨之變化。當(dāng)圖像比較清晰時(shí)，則圖像包含的細(xì)節(jié)比較豐富，表現(xiàn)為圖像灰度變化明顯，有較銳化的邊緣。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例選用了一種改進(jìn)的SOBEL算法作為聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)，針對(duì)聚焦序列圖像分析進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)，適合解決由于亮度整體變化引起的場(chǎng)間圖像清晰度關(guān)聯(lián)性下降問題。所述聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)一改傳統(tǒng)SOBEL算子直接用灰度值差分的方法，首先進(jìn)行亮度歸一化處理，然后回歸傳統(tǒng)的SOBEL算子差分運(yùn)算，這樣其結(jié)果既不失本場(chǎng)圖像清晰度的體現(xiàn)，同時(shí)也將圖像整體亮度的變化降至最低，場(chǎng)間的比較更具代表性，為圖像清晰度的序列比較奠定了較好的基礎(chǔ)。在聚焦過程中評(píng)價(jià)函數(shù)曲線的單峰性和無偏性越好，自動(dòng)聚焦的效果也就越好。因此為了提高算法的準(zhǔn)確性，在清晰度計(jì)算單元后又設(shè)計(jì)了一個(gè)濾波單元，用于降低噪聲的影響，降低重復(fù)啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的概率。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例將畫面分割為3*3固定米樣窗口和一個(gè)浮動(dòng)的動(dòng)態(tài)窗口，如圖2所示。調(diào)焦采樣窗口選擇對(duì)基于圖像處理的自動(dòng)聚焦至關(guān)重要，尤其是長(zhǎng)焦距工業(yè)鏡頭，由于其視場(chǎng)相對(duì)較小，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所占比重提升，所以當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，某一固定窗口在圖像序列清晰度分析時(shí)所表現(xiàn)出的結(jié)果已經(jīng)不具相關(guān)性；圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的最小運(yùn)算單元為像素級(jí)，而豐富的圖像信息帶來的巨大運(yùn)算量給硬件成本、速度帶來了極大的壓力，因此適當(dāng)選擇采樣窗口是工程化實(shí)施的必然途徑；針對(duì)一幅圖像，人們所關(guān)注的目標(biāo)往往不是圖像的全部，而且當(dāng)圖像距離層次較多時(shí)也會(huì)影響聚焦的效果。綜上可見，調(diào)焦采樣窗口的選取將直接決定聚焦評(píng)價(jià)運(yùn)算量、準(zhǔn)確度，進(jìn)而最終影響整體效果。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例清晰度值提取、決策的步驟如下:
I)根據(jù)序列圖像分析，判斷有無大型移動(dòng)目標(biāo)以及移動(dòng)目標(biāo)特征參數(shù)得出浮動(dòng)窗口區(qū)域。
[0039]2)對(duì)整場(chǎng)圖像進(jìn)行歸一化處理，求取平均亮度的運(yùn)算在FPGA中實(shí)時(shí)進(jìn)行，歸一化處理時(shí)直接用當(dāng)前數(shù)據(jù)計(jì)算即可，由于采樣的延遲性能，清晰度計(jì)算采用延遲后的流水線統(tǒng)計(jì)方法。
[0040]3)至統(tǒng)計(jì)周期的末尾，9個(gè)窗口的初步清晰度值計(jì)算完畢，如果不存在浮動(dòng)窗口，則轉(zhuǎn)向第5步，如果存在浮動(dòng)窗口，則繼續(xù)后續(xù)第4步。
[0041]4)定位浮動(dòng)窗口，并將浮動(dòng)窗口復(fù)原到首次出現(xiàn)的位置，對(duì)涉及到的窗口再次進(jìn)行清晰度計(jì)算，減去或者加上大型運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的影響。
[0042]5)賦予窗口 5最大權(quán)重，窗口 2、4、6、8次大權(quán)重，其余窗口最小權(quán)重，統(tǒng)計(jì)分析9個(gè)窗口的清晰度值變化序列，去除變化偏離平均趨勢(shì)的窗口，剩余窗口作為清晰度判斷的依據(jù)。
[0043]6)如果正在進(jìn)行自動(dòng)聚焦，則清晰度值送給下一計(jì)算模塊即可，如果處于非自動(dòng)聚焦?fàn)顟B(tài)，則將統(tǒng)計(jì)結(jié)果送給圖像處理模塊的場(chǎng)景狀態(tài)檢測(cè)分析單元，以決定是否自行啟動(dòng)新一輪的自動(dòng)聚焦。
[0044]場(chǎng)景狀態(tài)檢測(cè)分析單元，通過用戶提供的數(shù)字指令分析鏡頭可能的狀態(tài)，比如變倍、云臺(tái)運(yùn)動(dòng)等，根據(jù)這些信息初步判斷需要啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的概率以及可能的方向；當(dāng)用戶指令不能提供時(shí)，場(chǎng)景狀態(tài)檢測(cè)分析模塊可以根據(jù)清晰度評(píng)價(jià)模塊信息以及亮度信息、圖像空間整體變化等信息分析是否需要啟動(dòng)新一輪自動(dòng)聚焦，這些都是基于對(duì)圖像變化的影響。當(dāng)然，對(duì)于全天候工作的鏡頭而言，場(chǎng)景狀態(tài)檢測(cè)分析模塊還必須區(qū)分自然光照結(jié)果而不是聚焦問題，此時(shí)不需要啟動(dòng)自動(dòng)聚焦。
[0045]為了快速且準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦，選擇一個(gè)比較好的調(diào)焦搜索控制策略是十分重要的。在本發(fā)明實(shí)施例中，采用一種綜合判斷、預(yù)測(cè)、自動(dòng)決策的自適應(yīng)搜索控制算法，具體步驟包括:方向預(yù)判與確定、速度決策與確定、記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處、齒輪間隙修正搜索與最終定位。
[0046]方向預(yù)判與確定，用于根據(jù)當(dāng)前圖像的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)數(shù)值確定鏡頭的移動(dòng)方向。本發(fā)明采用與焦距聯(lián)動(dòng)的快速搜索策略，也即當(dāng)自動(dòng)聚焦操作是由鏡頭變倍引起時(shí)，可通過鏡頭反饋的焦距位置判斷鏡頭在遠(yuǎn)焦還是近焦區(qū)，結(jié)合當(dāng)前變倍命令來確定鏡頭首次運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)方向及移動(dòng)步長(zhǎng)。當(dāng)變倍指令無法獲得時(shí)，基于目標(biāo)檢測(cè)的圖像分析亦可為該步驟提供信息支持，這樣就實(shí)現(xiàn)了在鏡頭變倍過程中聚焦的預(yù)判及動(dòng)作。
[0047]速度決策與確定，聚焦鏡組運(yùn)動(dòng)過程中，圖像表現(xiàn)為模糊、過渡、視覺清晰和光學(xué)清晰四個(gè)區(qū)域，其中光學(xué)清晰是所有自動(dòng)聚焦所追求的理想目標(biāo)。自動(dòng)聚焦的全過程，模糊區(qū)域占據(jù)較多時(shí)間，因此提高模糊區(qū)域鏡組速度對(duì)整個(gè)聚焦速度提高有益。一旦進(jìn)入過渡區(qū)域，清晰度值變化明顯，而且區(qū)域時(shí)間較短，此時(shí)需要降低速度，避免錯(cuò)過最佳焦面位置。事實(shí)證明，從過渡區(qū)域開始降低鏡組運(yùn)動(dòng)速度，有利于很快達(dá)到視覺清晰和光學(xué)清晰的效果。一般將鏡頭聚焦至視覺清晰即可，除非科學(xué)研究，沒有必要追求光學(xué)清晰，因此，適當(dāng)設(shè)計(jì)停止閾值，既不影響聚焦效果，又可避免反復(fù)聚焦而浪費(fèi)時(shí)間。方向預(yù)判完成后，變倍的同時(shí)啟動(dòng)聚焦慢速運(yùn)動(dòng)也將提高聚焦速度和成功概率。此外，針對(duì)具有積分控制輸入或者指示輸出的相機(jī)，在積分時(shí)間內(nèi)減速這樣的間歇式搜索策略，也將較好地提高聚焦精度。
[0048]提取最大清晰度值，提取電機(jī)在離焦——聚焦——離焦的過程中的圖像清晰度評(píng)價(jià)值的最大值，提取最大值時(shí)采取低速/小步長(zhǎng)搜索策略，這樣可以提高提取的清晰度最大值的準(zhǔn)確性，為下步精確地回至最清晰處做準(zhǔn)備。具體步驟包括:
I)當(dāng)自動(dòng)聚焦操作是由變倍操作引起時(shí)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)以比較低的速度/小的步長(zhǎng)向數(shù)據(jù)分析子模塊確定的首次聚焦鏡組運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)，且一直獲取圖像每場(chǎng)的清晰度評(píng)價(jià)值。統(tǒng)計(jì)并保存圖像評(píng)價(jià)值的最大值FVMAX，進(jìn)入到回至理論最清晰處階段。若不是，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)向固定的某個(gè)聚焦方向運(yùn)動(dòng)，且一直獲取圖像每場(chǎng)的聚焦評(píng)價(jià)值，統(tǒng)計(jì)并保存三場(chǎng)的評(píng)價(jià)值，至步驟2)。
[0049]2)當(dāng)檢測(cè)到在電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，圖像的評(píng)價(jià)值η (具體數(shù)值根據(jù)鏡頭參數(shù)設(shè)定)場(chǎng)連續(xù)減小時(shí)，則立即停止電機(jī)。若中間有增大的情況則進(jìn)行兩場(chǎng)取一場(chǎng)比較，圖像的評(píng)價(jià)值m (具體數(shù)值根據(jù)鏡頭參數(shù)設(shè)定)場(chǎng)連續(xù)減小時(shí)則立即停止電機(jī)，至步驟3)。當(dāng)聚焦圖像紋理較少致使評(píng)價(jià)值無法滿足上述情況時(shí)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)停至一固定位置即聚焦行程的中間位置，為下次快速地自動(dòng)聚焦做準(zhǔn)備。
[0050]3)步驟2)中電機(jī)停止之后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以比較低的速度/小的步長(zhǎng)向反方向運(yùn)動(dòng)且記錄下圖像的最大清晰度評(píng)價(jià)值，找到圖像的最大清晰度值FVMAX后，立即停止電機(jī)，進(jìn)入到回至理論最清晰處階段。
[0051]回至理論最清晰處階段，也即回查理論峰值，驅(qū)動(dòng)電機(jī)往清晰度最大值方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)鏡頭，本發(fā)明采用變步長(zhǎng)搜索策略，對(duì)于直流電機(jī)，本發(fā)明采用變速搜索策略，也即鏡頭運(yùn)動(dòng)的速度由當(dāng)前視頻幀圖像峰值和聚焦算法輸出理論峰值之間的絕對(duì)值差和變化趨勢(shì)綜合決定。距離理論最清晰處越近，聚焦電機(jī)的速度越小，直至找到理論清晰度最大值位置立即停止電機(jī)，則自動(dòng)聚焦操作完成。在此步驟中，還包括了一種異常情況:無法找到理論最大值也即當(dāng)目前視頻場(chǎng)圖像峰值和在提取最大清晰度值階段提取的理論最大清晰度之間的絕對(duì)值差總是大于一規(guī)定閾值而導(dǎo)致電機(jī)無法停止時(shí)，在此我們采取峰值自適應(yīng)調(diào)整保護(hù)機(jī)制。具體操作為:
(I)、在回查峰值的過程中記錄當(dāng)前視頻場(chǎng)圖像的評(píng)價(jià)值及統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前視頻場(chǎng)圖像峰值F并從中判斷出當(dāng)前圖像清晰度曲線走向。當(dāng)當(dāng)前圖像清晰評(píng)價(jià)值處在曲線的下坡階段時(shí)(此處判斷方法和提取最大清晰度值階段的步驟2)相像)，則立即停止電機(jī)。
[0052](2)、設(shè)定一個(gè)微動(dòng)正常量S (具體數(shù)值根據(jù)鏡頭參數(shù)設(shè)定)。比較FVMAX與F的大小，若 fvmax>f，則使 fvmax=fvmax-s，否則 fvmax=fvmax+s。
[0053](3)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)向相反的方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行回查新的峰值，搜索到，電機(jī)停止。搜索不到，則轉(zhuǎn)向步驟(2 )直至電機(jī)停止。
[0054]齒輪間隙修正搜索與最終定位，所有鏡頭的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都有或多或少的齒輪間隙，對(duì)于短焦距鏡頭，齒輪間隙可以通過加強(qiáng)裝配工藝或檢驗(yàn)而達(dá)到忽略不計(jì)，但對(duì)于長(zhǎng)焦距鏡頭、尤其是當(dāng)前以高清為主流的鏡頭，齒輪間隙無論如何都不能忽略。因此，本發(fā)明針對(duì)齒輪間隙設(shè)計(jì)了專門的環(huán)節(jié)，即達(dá)到上述理論清晰度點(diǎn)后，以最大限度降低聚焦電機(jī)速度，進(jìn)行小范圍再次聚焦，此時(shí)速度很慢、范圍很小，視覺上甚至感覺不出圖像的變化，但會(huì)在不到Is的時(shí)間內(nèi)給觀測(cè)者展現(xiàn)最為清晰的圖像，因降低裝配要求而帶來的成本利益同樣是本發(fā)明的一項(xiàng)收益所在。
[0055]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，描述了本發(fā)明的核心技術(shù)，顯然，本本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于上述實(shí)例，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，還可以有許多變形。如果本領(lǐng)域人員對(duì)此進(jìn)行的其他組合、修改和環(huán)境不脫離本發(fā)明的精神和范圍，都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:采用調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像； 步驟S2:采用圖像采集模塊從相機(jī)鏡頭獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)； 步驟S3:采用圖像處理模塊濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置； 步驟S4:采用相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用基于預(yù)判的變速搜索算法來控制調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，具體步驟包括:方向預(yù)判與確定、速度決策與確定、記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處、齒輪間隙修正搜索與最終定位；其中，在記錄提取最大清晰度值和回至理論最清晰處的步驟時(shí)，聚焦電機(jī)采用變速/步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，將聚焦過程分為粗聚焦和精細(xì)聚焦兩個(gè)階段，在不同的階段采用不同的最大值搜索策略，達(dá)到理論清晰度點(diǎn)后，進(jìn)入到齒輪間隙修正搜索與最終定位步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在不同的階段采用不同的最大值搜索策略是當(dāng)鏡頭處在模糊階段或者清晰趨勢(shì)不明顯時(shí)，采用高速/大步長(zhǎng)搜索；當(dāng)鏡頭處在趨于清晰狀態(tài)時(shí)，采用低速/小步長(zhǎng)搜索。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S2中，所述圖像采集模塊通過視頻處理芯片將從相機(jī)得到的標(biāo)準(zhǔn)制式彩色或黑白圖像信號(hào)的模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，并將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像處理模塊，將此信號(hào)作為聚焦算法視頻源信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S3中，所述圖像處理模塊包括圖像預(yù)處理子模塊和圖像處理子模塊，所述圖像預(yù)處理子模塊接收?qǐng)D像采集模塊發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像濾波和亮度、顏色提取，利用多子域聚焦函數(shù)濾除噪聲，獲取有用、可信度高的圖像信息，保證后續(xù)分析的可靠性；所述圖像處理子模塊根據(jù)每幅圖像亮度、色彩、空間聚類分布的特征，通過改進(jìn)型的加權(quán)SOBEL算法圖像評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)畫面的清晰度進(jìn)行初步分析統(tǒng)計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S3中，所述圖像處理模塊檢測(cè)到特征值變化超出預(yù)定閾值時(shí)，具有自行啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的能力，控制兼容直流或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡頭轉(zhuǎn)至最清晰處停止；所述圖像處理模塊還進(jìn)行用以判斷是否啟動(dòng)自動(dòng)聚焦的觀察步驟，采用清晰度值與亮度值結(jié)合的雙重判斷，通過比較當(dāng)前場(chǎng)景與前一場(chǎng)自動(dòng)聚焦值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，并結(jié)合當(dāng)前場(chǎng)景的亮度值與前一場(chǎng)圖像的亮度值的絕對(duì)差是否大于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦所設(shè)定的閾值，來判斷是否啟動(dòng)下一次自動(dòng)聚焦或者定義為自然環(huán)境引起的緩變，進(jìn)而替代參考值，避免誤判。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用了目標(biāo)區(qū)域可自動(dòng)重構(gòu)的聚焦算法，以避免高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)清晰度的影響所導(dǎo)致的誤判。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S3中，所述圖像處理模塊采用與焦距聯(lián)動(dòng)的快速搜索策略，當(dāng)自動(dòng)聚焦操作是由鏡頭變倍引起時(shí)，通過鏡頭反饋的焦距位置判斷鏡頭是在遠(yuǎn)焦區(qū)還是近焦區(qū)，在圖像縮放、人眼尚不十分關(guān)注清晰度的短暫時(shí)間內(nèi)，結(jié)合當(dāng)前變倍命令來快速確定聚焦鏡組首次移動(dòng)的方向及步長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了在鏡頭變倍過程中聚焦的預(yù)判及動(dòng)作，最終提高聚焦的速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:在步驟S4中，所述相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊采用積分時(shí)間控制或者識(shí)別方法，在相機(jī)的積分時(shí)間內(nèi)降低聚焦鏡組的速度，降低運(yùn)動(dòng)對(duì)清晰度評(píng)價(jià)的影響，獲取更加精確的清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)，尤其在惡劣條件下減少聚焦的重復(fù)次數(shù)，提高快速聚焦能力。
10.一種長(zhǎng)焦距可見光工業(yè)鏡頭的快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于，包括: 調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)，調(diào)節(jié)鏡頭與成像傳感器的距離，以達(dá)到最佳聚焦位置、獲取清晰圖像； 圖像采集模塊，用于從鏡頭相機(jī)獲取實(shí)時(shí)景物圖像，按后續(xù)分析需要采集圖像數(shù)據(jù)； 圖像處理模塊，用于濾除每張圖像中的干擾信號(hào)、提取特征信息，根據(jù)預(yù)定的分析策略，確定最佳的清晰度所在的焦面位置；以及 相機(jī)積分控制或識(shí)別模塊，用于控制或者識(shí)別相機(jī)的積分曝光時(shí)間，通過調(diào)焦驅(qū)動(dòng)模塊控制聚焦電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向和速度，達(dá)到清晰度精準(zhǔn)獲取的目的。
【文檔編號(hào)】G02B7/28GK104284095SQ201410585995
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】肖維軍, 張亞芳, 林春生, 劉輝, 周寶藏 申請(qǐng)人:福建福光數(shù)碼科技有限公司