[發明專利]一種針對遙感相機外景成像的快速調焦方法

有效

• 申請號: 201410114652.8
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103916599B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 陶淑蘋;曲宏松;賀小軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G01C11/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

1.針對遙感相機外景成像的快速調焦方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1、獲取歸一化對焦評價函數曲線Q，調整遙感相機調焦機構使獲取圖像至最清晰狀態，記錄此時調焦機構位置s₀，并將該位置作為準焦初始位置0；調整焦面位置至s_i處后由圖像采集處理系統獲取512行圖像I(x,y)，利用構建的對焦評價函數f計算圖像I(x,y)的對焦評價值z，并記錄位置s_i及其對應的對焦評價值z_i為(s_i-s₀,z_i)；按小步長調整調焦機構位置使之遍歷整個調焦范圍，每個位置s_i值均對應一個對焦評價值z_i，將獲取的所有(s_i-s₀,z_i)數據利用曲線擬合方法得到歸一化對焦評價函數曲線Q；

步驟2、實時采集一幀外景圖像，存儲圖像灰度值I(x,y)，本發明中選用512行圖像作為一幀；

步驟3、測量相機關鍵部件溫度，因為相機中主要是光機本體受溫度變化的影響相對較大，因此選取鏡面、主背板、支撐結構關鍵點為測溫點；

步驟4、判斷離焦方向，測溫點溫度實時傳輸至相機控制器，然后依據光機材料的溫度特性計算得到焦面偏移方向為正或負，對應的調焦方向恰與離焦方向相反；

步驟5、計算圖像的歸一化對焦評價值，在圖像采集處理系統中利用構建的對焦評價函數f對存儲的當前幀圖像處理，得到對焦評價值z；

步驟6、判斷z值，如果z＝1則說明圖像準焦，此時無需調焦可直接外景成像，執行步驟9；若z<1說明相機處于離焦狀態，執行步驟7；

步驟7、將z值比照步驟1中的歸一化對焦評價函數曲線Q，得到離焦度大小；

步驟8、相機控制器將步驟4得到的離焦方向和步驟7得到的離焦度大小結合，發出調焦機構控制信號，調整調焦機構運動；重復步驟2-6，直至拍攝圖像的歸一化對焦評價值z＝1，調焦結束；

步驟9、調焦結束，此時圖像清晰度最佳，重新執行步驟2；

所述對焦評價函數f獲得的方法步驟具體如下：

a)用I(x,y)表示一幅M*N大小的圖像；

b)采用高通濾波器h去除噪聲和亮度不均勻產生的干擾，得到預處理圖像F(x,y)，

c)設計一個對焦評價函數f對圖像離焦度進行評價，其表達式為：

$f=\frac{1}{M^3{N}^3}\underset{\mathrm{\&mu;}=1}{\overset{\mathrm{\&mu;}=M}{\&Sigma;}}\underset{v=1}{\overset{v=N}{\&Sigma;}}{\left(\underset{x=1}{\overset{x=M}{\&Sigma;}}\underset{y=1}{\overset{y=N}{\&Sigma;}}\right(F\left(x,y\right)e^{-2\mathrm{\&pi;}iyv/N}{e}^{-2\mathrm{\&pi;}ix\mathrm{\&mu;}/M}\left)\right)}^2|u,v$

其中對焦評價函數f只選取滿足以下條件的點進行計算，或