[實用新型]自動聚焦的一體化攝像機裝置

有效

• 申請號: 201220224364.4
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN202602794U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 劉云海
• 申請（專利權）人: 杭州本立道科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G03B13/36;G02B7/36
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本實用新型涉及攝像機自動控制裝置，主要是一種自動聚焦的一體化攝像機裝置。

背景技術

隨著數字圖像處理技術的發展，越來越多的自動控制裝置的攝像機依賴于圖像處理算法，而不是一些主動式的測距、測量方式。根據圖像處理理論，圖像的高頻分量反映了當前圖像的清晰度信息，低頻分量反映的平均照度信息。與普通照相機的自動光圈和聚焦相比，監控用攝像機對聚焦速度和精度及其控制要求更高。

實用新型內容

本實用新型的目的正是要克服上述技術的不足，而提供一種自動聚焦的一體化攝像機裝置。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案。這種自動聚焦的一體化攝像機裝置，包括光圈控制單元、光學變焦鏡頭單元、CCD圖像成像單元、DSP圖像處理單元、PWM輸出和聚焦控制輸出單元、光圈驅動和聚焦透鏡組驅動單元、鏡頭單元以及通信接口單元；光圈控制單元通過CCD圖像成像單元與DSP圖像處理單元相連接，DSP圖像處理單元通過PWM輸出和聚焦控制輸出單元、光圈驅動和聚焦透鏡組驅動單元與光圈控制單元相連接，DSP圖像處理單元、PWM輸出和聚焦控制輸出單元通過通信接口單元與CPU相連接；CCD圖像成像單元用于將拍攝對象由鏡頭單元傳至感光元件并將其轉化成以像素為單位的電子信號，并輸出該視頻信號；DSP圖像處理單元用于自動聚焦算法及控制實現，通過對圖像清晰度的計算和對比，確定聚焦透鏡組移動的方向，并將該信號傳遞給電機驅動模塊進行控制。

所述的光圈控制單元包括光圈、驅動單元和透鏡單元，通過DSP的SPI接口控制步進電機驅動芯片，驅動聚焦透鏡單元的移動，及曝光時間的調節。

本實用新型有益的效果是:與現有的自動聚焦攝像機相比，能夠在滿足實時性能的前提下，實現更加穩定的光圈和聚焦自動控制。依該裝置為基礎的攝像機設備。實現的光圈自動控制方法，以圖像信號平均亮度能量和低頻分量為光圈放大或縮小的特征估計值；以圖像信號的差分能量和高頻分量為聚焦清晰度的特征估計值；采用了空域和頻域的計算方法確保對亮度和聚焦清晰度的可靠評價。光圈自動控制裝置除計算亮度特征估計值之外，通過數字信號處理器（DSP）輸出脈沖調試信號，控制光圈驅動電路改變光圈的大小。而清晰度的特征值計算，用于步進電機的控制，實現光學變焦透鏡的前后移動控制，使成像處在聚焦最清晰位置。結合通信接口和控制協議，實現攝像機設備。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統方框連接示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合舉例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的舉例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

圖1展示了本實用新型的自動控制攝像機的具體結構。本系統包括成像、信號處理、自動聚焦控制和通信接口及協議4個主要部分。

成像部分包括：可變光圈單元、可變倍的光學變焦鏡頭單元、CCD圖像傳感器單元、成像處理DSP單元、鏡頭相關的驅動單元。

可變光圈單元包括霍爾元件、阻尼線圈、光圈大小驅動等電路，通過計算平均亮度和低頻強度的大小，控制DSP輸出的PWM信號的占空比及頻率，并整流輸出達到不同的驅動能力，得以控制光圈大小。

可變倍的光學變焦鏡頭單元包括聚焦透鏡組和用于驅動透鏡組的步進電機，用于阻止紅外入射光的紅外濾鏡，及其驅動電路。

CCD圖像傳感器單元將拍攝對象由鏡頭單元傳至感光元件并將其轉化成以像素為單位的電子信號，并輸出該視頻信號。

鏡頭驅動單元，通過DSP的SPI接口控制步進電機驅動芯片，驅動聚焦透鏡組的移動，及曝光時間的調節等。

圖像處理部分包括攝像機信號處理單元，用于將CCD傳感器傳出的模擬信號通過A/D轉化為數字信號，對數字信號進行矯正、自動白平衡等，處理完后將其按照數字圖像的輸出格式進行輸出。

自動聚焦控制部分包括DSP圖像處理單元，負責自動聚焦(AF)算法及控制實現。DSP模塊通過對圖像清晰度的計算和對比，確定聚焦透鏡組移動的方向，并將該信號傳遞給電機驅動模塊進行控制。

具有以上設備配置的攝像機，能夠將外界景物形成清晰的視頻信號，并將其輸出至通信接口輸出。

用于平均亮度計算及光圈控制方法