[發(fā)明專利]一種用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦裝置及方法

有效

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• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN102946515A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣曉陽;常佳
• 申請（專利權(quán)）人: 凱邁（洛陽）測控有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/33
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦裝置及方法。

背景技術(shù)

自動對焦是現(xiàn)代光學(xué)成像系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)，在它出現(xiàn)之前使用者在觀察不同目標(biāo)時(shí)需要不斷以手動方式調(diào)整鏡頭焦距以獲得清晰的成像效果，同時(shí)由于人眼辨識能力的強(qiáng)弱，往往還無法調(diào)節(jié)至最佳。自動對焦技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷，他以自動方式快速、準(zhǔn)確驅(qū)動電機(jī)至最佳對焦位置，讓用戶可以方便、迅捷的觀察和識別目標(biāo)。

當(dāng)前自動對焦技術(shù)已成為相機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，但在紅外熱成像產(chǎn)業(yè)，由于其較高的技術(shù)門檻，加之紅外圖像自身的弱對比度、低信息量、少輪廓特征的特點(diǎn)，尚未出現(xiàn)大量的應(yīng)用；但是，作為一種行業(yè)趨勢，針對紅外成像的自動對焦技術(shù)已被業(yè)內(nèi)許多公司列入了科研計(jì)劃，甚至如行業(yè)領(lǐng)頭羊的高德、大立、艾睿、波普等公司均已有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，但是在對焦精度、對焦速度和穩(wěn)定性三個(gè)關(guān)鍵性能均處于摸索階段；同時(shí)，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)研究的技術(shù)多屬于“半自動對焦”，即需要用戶進(jìn)行手動開啟，才能進(jìn)行自動對焦的處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對焦方法在對焦精度、對焦速度和穩(wěn)定性方面的不足，同時(shí)提供一種使用該裝置的方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所提供的用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦裝置的技術(shù)方案如下：一種用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦裝置，該裝置包括用于驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)的自動調(diào)焦系統(tǒng)，所述自動調(diào)焦系統(tǒng)設(shè)有自動對焦開關(guān)和全自動對焦開關(guān)，所述自動調(diào)焦系統(tǒng)包括依次連接的用于緩存數(shù)字圖像信號的FIFO緩存器、用于處理數(shù)據(jù)的DSP微處理器和用于與調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動連接的通訊控制模塊，所述DSP微處理器與通訊控制模塊雙向通訊連接。

所述自動調(diào)焦系統(tǒng)還包括A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與FIFO緩存器的信號輸入端連接。

本發(fā)明所提供的用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦方法的技術(shù)方案如下：一種用于紅外成像設(shè)備的全自動對焦方法，該方法包括如下步驟：

（1）啟動調(diào)焦，使其處于起始狀態(tài)：向近處驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)，并實(shí)時(shí)獲取視頻流中的數(shù)字圖像，對圖像進(jìn)行特征提取，同時(shí)依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動趨勢判斷：當(dāng)過程中出現(xiàn)差值連續(xù)大于設(shè)定值的次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)三；對設(shè)定次數(shù)的特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)其中處于第一設(shè)定范圍的個(gè)數(shù)小于其中處于第二設(shè)定范圍時(shí)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)二；當(dāng)移動步長超過最大步長限定時(shí)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)二；

（2）狀態(tài)二：驅(qū)動電機(jī)持續(xù)向遠(yuǎn)處，過程中對圖像進(jìn)行特征提取，并依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動趨勢判斷：當(dāng)過程中出現(xiàn)差值連續(xù)大于設(shè)定值的次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)三；當(dāng)移動步長超過最大步長限定時(shí)，對焦失敗，停止電機(jī)，并停止自動對焦；

（3）狀態(tài)三：過程中對圖像進(jìn)行特征提取，并依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動趨勢判斷，如有連續(xù)2次差值在第三設(shè)定范圍間，進(jìn)入狀態(tài)四；

（4）狀態(tài)四：驅(qū)動電機(jī)向上一狀態(tài)運(yùn)動的反方向運(yùn)動預(yù)定步長后停止電機(jī)，并停止自動對焦；

（5）當(dāng)最近一次自動對焦停止時(shí)保存當(dāng)時(shí)的圖像和特征參數(shù)，即保存歷史圖像狀態(tài)；

（6）實(shí)時(shí)采集運(yùn)行中的熱像儀圖像，計(jì)算圖像特征參數(shù)，進(jìn)行特征提取；

（7）將特征提取步驟得到的圖像與歷史圖像依據(jù)相似性原理進(jìn)行匹配，得到其相似性參數(shù)；比較當(dāng)前得到的特征參數(shù)與歷史特征參數(shù)得到其差值，在相似性參數(shù)和特征參數(shù)均超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，啟動調(diào)焦，否則進(jìn)入下一次特征提取。

步驟（6）中計(jì)算圖像特征參數(shù)時(shí)，其公式如下：