[發(fā)明專利]紅外焦平面成像系統(tǒng)的自動聚焦方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710023416.5
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101067675A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李翔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京國業(yè)科技有限公司
• 主分類號: G02B7/28
• 分類號: G02B7/28;H04N5/33
• 代理公司: 南京蘇高專利事務(wù)所
• 代理人: 柏尚春

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，特別涉及紅外焦平面成像系統(tǒng)，具體是一種用于紅外焦平面成像系統(tǒng)的自動聚焦方法。

二、背景技術(shù)

在紅外焦平面成像系統(tǒng)中，由于紅外輻射波束是非可見光，所以人類眼睛無法直接看見，其取景鏡頭和可見光(CCD)有本質(zhì)上的區(qū)別，因此現(xiàn)有的紅外焦平面成像系統(tǒng)都采用手動或者加驅(qū)動電機(jī)手動操作。在實際運用中，紅外焦平面成像系統(tǒng)需要操作者多次、反復(fù)的轉(zhuǎn)動鏡頭比較圖像后才能找到聚焦點，這就造成聚焦時間長和聚焦模糊，尤其在需要快速成像被測物體和物體模糊情況下，聚焦困難的問題極為明顯，這就直接限制了儀器的使用范圍和操作者使用的方便性。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在紅外焦平面成像系統(tǒng)中實現(xiàn)自動聚焦的方法，從而實現(xiàn)快速，準(zhǔn)確，清楚的聚焦被測物體。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述紅外焦平面成像系統(tǒng)的自動聚焦方法包括如下步驟：

1)選取紅外成像圖像中心位置的一個點陣區(qū)域，

2)隨機(jī)選取所選點陣中成像物體的灰度等級，生成初始數(shù)值表，

3)驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實時選取不同焦距的紅外成像物體的灰度數(shù)值，

4)采用差值和迭代比較算法，比較實時灰度數(shù)值和初始灰度數(shù)值表的差值，確定物體灰度變化的最小值，該最小值所對應(yīng)的焦距即為紅外圖像聚焦點，將其轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動坐標(biāo)位置參數(shù)，

5)電機(jī)伺服系統(tǒng)根據(jù)上述位置參數(shù)，驅(qū)動電機(jī)到指定位置，完成紅外圖像自動聚焦。

上述步驟d中差值和迭代比較算法是采用以下步驟實現(xiàn)：

a、在一幀紅外圖像中取得所選圖像區(qū)域中每個像素點的灰度值為X(i，j)，

b、取其和相鄰像素點差值絕對值的和Y(i，j)＝|X(i，j)-X((i-1)，j)|+|X(i，j)-X(i，(j+1))|，

c、得到所有像素點的差值和▲Y(m)＝∑Y(I，j)，并保存數(shù)值，

d、在下一幀圖像中重復(fù)處理1-3步驟，并比較所保存的▲Y(m)，保存數(shù)值大的值，

e、確定▲Y(m)最大值，既是紅外圖像聚焦點。

上述步驟1)中選取紅外圖像合適的點陣大小依據(jù)圖像的分辨率決定，最大選取的圖像點陣為100×100，并以紅外圖像的中心點作為點陣的中心。

而步驟2)中，圖像灰度等級的確定和提取依據(jù)紅外圖像的分辨率大小確定，其最小為2的10次方，即圖像最少為1024個灰度等級。

本發(fā)明的優(yōu)點是在紅外成像系統(tǒng)中當(dāng)需要成像某個物體時僅需要把取景中心位置對準(zhǔn)物體，就可以實現(xiàn)實時、準(zhǔn)確、快速的聚焦被測物體，得到清晰的物體紅外圖像；并且使儀器的操作者可以簡便，快捷、高效的完成工作。

四、附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理原理框圖。

五、具體實施方式

如圖1所示，在本發(fā)明根據(jù)紅外成像圖像的基本原理，依據(jù)一定的優(yōu)化數(shù)學(xué)算法，采用現(xiàn)有紅外焦平面成像系統(tǒng)中的電動紅外鏡頭和運算控制電路，在紅外成像取景圖像中選取一定范圍大小的圖像灰度數(shù)值進(jìn)行運算后，把準(zhǔn)確的聚焦位置點反饋給電機(jī)伺服系統(tǒng)，從而快速定位清晰聚焦點，達(dá)到自動聚焦目的。

具體步驟如下：

1)選取紅外成像圖像中心位置的一個點陣區(qū)域，該區(qū)域的大小依據(jù)圖像的分辨率決定，最大選取的圖像點陣為100×100，并以紅外圖像的中心點作為點陣的中心。

2)隨機(jī)選取所選點陣中成像物體的灰度等級，生成初始數(shù)值表，圖像灰度等級的確定和提取依據(jù)紅外圖像的分辨率大小確定，其最小為2的10次方，即圖像最少為1024個灰度等級。

3)驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實時選取不同焦距的紅外成像物體的灰度數(shù)值，

4)采用差值和迭代比較算法，比較實時灰度數(shù)值和初始灰度數(shù)值表的差值，確定物體灰度變化的最小值，該最小值所對應(yīng)的焦距即為紅外圖像聚焦點，將其轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動坐標(biāo)位置參數(shù)，

所述差值和迭代比較算法采用以下步驟：

a、在一幀紅外圖像中取得所選圖像區(qū)域中每個像素點的灰度值為X(i，j)，

b、取其和相鄰像素點差值絕對值的和Y(i，j)＝|X(i，j)-X((i-1)，j)|+|X(i，j)-X(i，(j+1))|，

c、得到所有像素點的差值和▲Y(m)＝∑Y(I，j)，并保存數(shù)值，

d、在下一幀圖像中重復(fù)處理1-3步驟，并比較所保存的▲Y(m)，保存數(shù)值大的值，

e、確定▲Y(m)最大值，既是紅外圖像聚焦點。

5)電機(jī)伺服系統(tǒng)根據(jù)上述位置參數(shù)，驅(qū)動電機(jī)到指定位置，完成紅外圖像自動聚焦。