本發(fā)明涉及自動(dòng)識(shí)別行業(yè)，特別是涉及一種對(duì)攝像鏡頭自動(dòng)調(diào)焦方法。

背景技術(shù)：

焦距，是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，指平行光入射時(shí)從透鏡光心到光聚集之焦點(diǎn)的距離，物體在這個(gè)距離時(shí)成像最清晰。對(duì)于自動(dòng)識(shí)別行業(yè)，一般使用固定焦距的鏡頭，而不同的產(chǎn)品不同的應(yīng)用所需焦距是不一樣的，所以在掃碼設(shè)備出廠前，就需要做好調(diào)焦工作。調(diào)焦，是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡頭，使之在某個(gè)距離上的成像的清晰度最高。

傳統(tǒng)條碼解碼設(shè)備的調(diào)焦，主要為手動(dòng)調(diào)焦，通過(guò)人工旋轉(zhuǎn)鏡頭，調(diào)節(jié)焦距，使之達(dá)到一定的景深要求，人工調(diào)焦不精確容易造成誤差，而且每調(diào)節(jié)一次焦距，就需測(cè)量一次景深是否符合要求，如果景深不符合要求，根據(jù)景深太遠(yuǎn)或太近，需向前或向后調(diào)節(jié)焦距，旋轉(zhuǎn)鏡頭的角度多少，只能依賴調(diào)焦工人的經(jīng)驗(yàn)，而且只能旋轉(zhuǎn)個(gè)大概角度，需要多次反復(fù)調(diào)節(jié)焦距，所以整個(gè)調(diào)焦過(guò)程效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)調(diào)焦方法，通過(guò)自動(dòng)調(diào)焦可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能化批量調(diào)焦，提高效率降低成本，提高整個(gè)調(diào)焦的精確度和一致性，使整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種自動(dòng)調(diào)焦方法，包括：

步驟1：設(shè)計(jì)棋盤圖片，根據(jù)不同的鏡頭和不同的景深要求，通過(guò)實(shí)際拍照去調(diào)整不同棋盤圖片的大小和數(shù)量；

步驟2：將棋盤圖片放置在指定位置，具體為根據(jù)不同產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，需要有不同的焦距要求，將棋盤圖片放置在產(chǎn)品所需焦距所對(duì)應(yīng)的位置；

步驟3：通過(guò)調(diào)焦設(shè)備獲取圖像，具體為上位機(jī)發(fā)送取圖命令給調(diào)焦設(shè)備，調(diào)焦設(shè)備獲取圖像后上傳到上位機(jī)進(jìn)行算法分析；

步驟4：對(duì)圖像進(jìn)行清晰度分析，根據(jù)獲取的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行清晰度分析，即通過(guò)當(dāng)前像素與右邊和下邊的像素差的平方作為清晰度函數(shù)，采用以下公式對(duì)圖片進(jìn)行清晰度計(jì)算：

其中，x，y為圖像的像素坐標(biāo)，N為截取的棋盤區(qū)域圖片大小，s則為計(jì)算得到的清晰度；

步驟5：采用二分法確定調(diào)焦的角度，具體為：

a：預(yù)先設(shè)定一個(gè)比較大的調(diào)焦角度W，W需要根據(jù)實(shí)際多次試驗(yàn)獲?。?/p>

b：根據(jù)當(dāng)前計(jì)算得到的清晰度S_cur，與上一次的清晰度S_pre進(jìn)行比較；對(duì)于上一次清晰度不存在的情況，我們默認(rèn)S_pre＝0；

c：當(dāng)|S_cur-S_pre|＜T時(shí)，即圖像的清晰度最高時(shí)，T為經(jīng)驗(yàn)指定閾值，則完成調(diào)焦；如果|S_cur-S_pre|＞T，則進(jìn)入步驟6：

步驟6：向調(diào)節(jié)設(shè)備發(fā)送調(diào)焦指令并完成調(diào)節(jié)；具體為若S_cur＞S_pre，則控制調(diào)節(jié)設(shè)備繼續(xù)向前調(diào)節(jié)W度；若S_cur＜S_pre，則控制調(diào)節(jié)設(shè)備向后調(diào)焦W度，并且調(diào)焦角度W減半，完成一輪調(diào)焦，向上位機(jī)發(fā)送反饋，等待下一次命令。

優(yōu)選的，步驟1中所述通過(guò)實(shí)際拍照去調(diào)整，具體為調(diào)整棋盤的大小和數(shù)量，使得調(diào)焦成功的鏡頭的實(shí)際成像清晰可辨即可。

優(yōu)選的，步驟3中所述獲取圖像的方式為通過(guò)所述調(diào)節(jié)設(shè)備鏡頭在CMOS或CCD上成像。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)調(diào)焦方法，能通過(guò)自動(dòng)調(diào)焦可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能化批量調(diào)焦，提高效率降低成本，提高整個(gè)調(diào)焦的精確度和一致性，使整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

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)的說(shuō)明：

圖1是棋盤圖片示意圖；

圖2是本發(fā)明自動(dòng)調(diào)焦方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為對(duì)本發(fā)明的目的、特征及功效做更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，以下配合附圖詳述如后。

調(diào)焦，是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡頭，使之在某個(gè)距離上的成像的清晰度最高。而圖像清晰度，是指圖片上各部分紋理及其邊界的清晰程度。所以圖像清晰與否主要反映在邊界上。而棋盤圖片是由許多排列整齊黑白相間的正方形組成的，如圖1所示，具有許多邊界，對(duì)于焦距的變化比較敏感。而棋盤圖像中的正方形還具有一定的寬度，可以降低圖像噪聲對(duì)于邊界的影響。所以棋盤圖像是我們?cè)O(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)焦算法的最佳選擇。

如圖2所示，步驟101，設(shè)計(jì)棋盤圖片；根據(jù)不同的鏡頭和不同的景深要求，需要設(shè)計(jì)不同棋盤圖片的大小和數(shù)量。具體的設(shè)計(jì)則需要通過(guò)實(shí)際拍照去調(diào)整。具體的調(diào)整規(guī)則為，調(diào)整棋盤的大小和數(shù)量，使得調(diào)焦成功的鏡頭的實(shí)際成像清晰可辨即可。比如：對(duì)于焦距較遠(yuǎn)的，我們需要正方形大一點(diǎn)，因?yàn)橄嗤笮〉恼叫?，放置在越遠(yuǎn)的地方，成像就越小，也就是說(shuō)正方形在我們成像的圖像上有足夠的邊界；對(duì)于焦距較近的，則反之，需要正方形小一點(diǎn)。以本是實(shí)施例為例，我們需要正方形在成像的圖像上時(shí)能夠占據(jù)8個(gè)像素左右。

步驟102，將棋盤圖片放置在指定位置；根據(jù)不同產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，需要有不同的焦距要求，就需要將棋盤圖片放置在產(chǎn)品所需焦距位置。假如某一產(chǎn)品所需焦距為10cm，我們就需要把棋盤圖像放置在距離鏡頭10cm處。

步驟103，通過(guò)調(diào)焦設(shè)備獲取圖像；上位機(jī)發(fā)送取圖命令給調(diào)焦設(shè)備，調(diào)焦設(shè)備拍攝并上傳圖像。圖像的獲取方式主要是通過(guò)鏡頭在CMOS、或CCD上成像，成像后上傳到上位機(jī)進(jìn)行算法分析。

步驟104，對(duì)圖像進(jìn)行清晰度分析；根據(jù)獲取的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行清晰度分析。圖像清晰度，是指圖片上各部分紋理及其邊界的清晰程度。反應(yīng)到調(diào)焦過(guò)程中，就是當(dāng)圖片的位置平面剛好在鏡頭的焦距上時(shí)邊界最銳利最清晰。實(shí)際中通過(guò)當(dāng)前像素與右邊和下邊的像素差的平方作為清晰度函數(shù)。即采用以下公式對(duì)圖片進(jìn)行清晰度計(jì)算

其中，x，y為圖像的像素坐標(biāo)，N為截取的棋盤區(qū)域圖片大小，s則為計(jì)算得到的清晰度。

在自動(dòng)調(diào)焦中典型的圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)有空域方法、頻域方法、小波變換方法以及信息學(xué)方法等。我們采用的是空域的方法，空域方法的優(yōu)勢(shì)是計(jì)算速度較快，可以提升我們調(diào)焦的效率。其原理是當(dāng)邊界越清晰其邊界的灰度差越大，所以我們通過(guò)計(jì)算棋盤的整體灰度差的平方和，以此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量圖像的清晰度。

步驟105，采用二分法確定調(diào)焦的角度；我們采用二分逐漸逼近的方法，去找到清晰度最高的位置。我們先設(shè)定一個(gè)較大的調(diào)焦角度，假設(shè)為W，如果當(dāng)前清晰度比上一次測(cè)量到的清晰度下降，W則減半，繼續(xù)搜索。采用二分法相比等距逐步搜索，可以快速的搜索到清晰度最高的位置。提高整個(gè)調(diào)焦的效率。二分法的具體步驟如下：

1.預(yù)先設(shè)定一個(gè)比較大的調(diào)焦角度W，W需要根據(jù)實(shí)際多次試驗(yàn)獲??；

2.根據(jù)當(dāng)前計(jì)算得到的清晰度S_cur，與上一次的清晰度S_pre進(jìn)行比較；對(duì)于上一次清晰度不存在(即第一次測(cè)量清晰度)的情況，我們默認(rèn)S_pre＝0；

3.如果|S_cur-S_pre|＜T時(shí)，即圖像的清晰度最高時(shí)(T為經(jīng)驗(yàn)指定閾值)，則完成調(diào)焦；如果|S_cur-S_pre|＞T，則進(jìn)入下一步驟。

步驟106、向調(diào)節(jié)設(shè)備發(fā)送調(diào)焦指令并完成調(diào)節(jié)；具體為若S_cur＞S_pre，則控制調(diào)節(jié)設(shè)備繼續(xù)向前調(diào)節(jié)W度；若S_cur＜S_pre，則控制調(diào)節(jié)設(shè)備向后調(diào)焦W度，并且調(diào)焦角度W減半，將鏡頭向前或向后旋轉(zhuǎn)指定角度后，完成一輪調(diào)焦，向上位機(jī)發(fā)送反饋，等待下一次命令。

經(jīng)過(guò)調(diào)焦設(shè)備取圖、圖像分析、調(diào)焦設(shè)備調(diào)焦，這個(gè)過(guò)程我們簡(jiǎn)稱為一輪調(diào)焦。那么經(jīng)過(guò)多輪這樣的調(diào)焦過(guò)程后，如果|S_cur-S_pre|＜T，也就是說(shuō)兩次測(cè)量計(jì)算得到清晰度相差很小(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到一個(gè)閾值T)，我們認(rèn)為完成一個(gè)鏡頭調(diào)焦。

以上通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。