[發明專利]一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統

有效

• 申請號: 201210538743.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103018881A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 張錚;趙凱生;汪江華
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B7/36
• 分類號: G02B7/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種基于紅外圖像的自動調焦方法及系統，屬于紅外系統應用技術領域。

背景技術

近年來紅外光電成像系統已廣泛應用于工業、農業、醫療等各個領域。作為一種獲取圖像信息的工具，它可以用于生成過程監控、工況檢測、圖像拍攝顯微觀察、醫學圖像分析、地質遙感、氣象遙感和成像導引等多個方面。隨著技術的不斷發展各種應用場合對紅外成像系統的功能和性能提出了更加迫切的需求，要求紅外成像系統具備成像清晰度高、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。

發明內容

本發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，以解決目前紅外光學系統不能自動調焦的問題。

本發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：

1）.根據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據，并計算該窗口內的紅外圖像的清晰度；

3）.根據計算得到的清晰度判斷調焦是否到位，如果調焦已到位，發送調焦結束命令，使調焦鏡片不再移動，如果不到位，則執行步驟4）；

4）.驅動調焦鏡片沿著該方向繼續移動，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，該調焦系統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據，計算窗口內的紅外圖像清晰度，根據清晰度判斷調焦是否到位，如果圖像仍未清晰則繼續上述工作，如果認為圖像已經清晰，則向控制裝置發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送的自動調焦開始命令后，驅動電機以系統初始化設置的步長驅動調焦鏡片沿著一個方向移動，當到達調焦極限位置時，控制裝置反向驅動調焦鏡片朝另一個方向移動，如果在執行自動調焦命令過程中收到紅外圖像處理裝置發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仍未收到紅外圖像處理裝置發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器的方式實現自動調焦算法的超時控制，當清晰度判定規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。

本發明的有益效果是：本發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對自動調焦精度和速度的嚴格要求。

附圖說明

圖1是本發明基于紅外圖像的自動調焦系統結構示意圖；

圖2是本發明基于紅外圖像的自動調焦系統中紅外圖像處理裝置的工作流程圖；

圖3是本發明基于紅外圖像的自動調焦系統中控制裝置的工作流程圖。