[發(fā)明專利]一種可見(jiàn)光鏡頭的自動(dòng)聚焦裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410192013.3
• 申請(qǐng)日: 2014-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103945133B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛慧卓;王倩倩;李海波;趙瑩;陳乃澍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東神戎電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232;H04N7/18
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所37218
• 代理人: 褚慶森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可見(jiàn)光鏡頭的自動(dòng)聚焦裝置及方法，更具體的說(shuō)，尤其涉及一種聚焦行程短、逐次逼近成像清晰位置的可見(jiàn)光鏡頭的自動(dòng)聚焦裝置及方法。

背景技術(shù)

自動(dòng)聚焦(AutoFocus，AF)技術(shù)是指鏡頭自動(dòng)對(duì)所拍攝的物體進(jìn)行調(diào)焦，從而獲得最清晰的圖像。如圖1所示，給出了現(xiàn)有自動(dòng)聚焦方法的原理圖，其具備以下幾個(gè)單元：成像光學(xué)鏡頭、成像器件、自動(dòng)聚焦單元、處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。在自動(dòng)聚焦系統(tǒng)中，首先要根據(jù)獲得的圖像信息來(lái)判斷系統(tǒng)目前是否處于正確聚焦?fàn)顟B(tài)，若系統(tǒng)偏離正焦?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)給出控制策略去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)鏡頭移動(dòng)，在盡量短的時(shí)間內(nèi)，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到正確聚焦?fàn)顟B(tài)。因此自動(dòng)聚焦系統(tǒng)中一般有兩個(gè)模塊組成——分析模塊和控制模塊。分析模塊判斷一幅圖像是否清晰聚焦，控制模塊運(yùn)用分析模塊提供的信息，調(diào)整系統(tǒng)的狀態(tài)，使輸入圖像很好的聚焦。

采用基于圖像處理的自動(dòng)聚焦方法，首先對(duì)采集到的圖像進(jìn)行清晰度評(píng)價(jià)，然后根據(jù)清晰度評(píng)價(jià)值控制驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整成像系統(tǒng)鏡頭的焦距，之后重復(fù)以上步驟有限次數(shù)，直至清晰度評(píng)價(jià)值達(dá)到一個(gè)合適的范圍，停止焦距調(diào)整，從而最后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦的目的。從頻域的角度分析，一般的，準(zhǔn)確對(duì)焦的圖像與離焦的圖像相比具有更多的高頻成分。在對(duì)焦范圍內(nèi)尋找最佳對(duì)焦位置的方法之一是計(jì)算對(duì)焦過(guò)程中獲得的圖像序列的高頻成分值，這個(gè)值被稱為對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值。自動(dòng)聚焦的過(guò)程就是求聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)最大值的過(guò)程。

現(xiàn)有的自動(dòng)聚焦方法存在諸多的不足之處，遠(yuǎn)距離夜視系統(tǒng)使用的長(zhǎng)焦鏡頭多為手動(dòng)聚焦，即使有個(gè)別鏡頭支持自動(dòng)聚焦功能，其聚焦速度以及效果也存在一定差異。通常在聚焦電機(jī)聚焦的過(guò)程中，需要對(duì)全程進(jìn)行搜索，使得聚焦速度較低。在聚焦電機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于齒輪之間的縫隙，電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差將會(huì)使鏡頭達(dá)不到最佳位置。在控制鏡頭反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此誤差更加明顯。所以即使針對(duì)相同型號(hào)的不同機(jī)器，仍然需要出廠前微調(diào)補(bǔ)償值，這就會(huì)使調(diào)試比較繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問(wèn)題的缺點(diǎn)，提供了一種聚焦行程短、逐次逼近成像清晰位置的可見(jiàn)光鏡頭的自動(dòng)聚焦裝置及方法。

本發(fā)明的可見(jiàn)光鏡頭的自動(dòng)聚焦裝置，包括具有采集、運(yùn)算和控制作用的FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器連接有視頻輸入電路、電源管理模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及串口通信電路；其特別之處在于：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接有變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)，變倍電機(jī)、聚焦電機(jī)分別驅(qū)使可見(jiàn)光鏡頭的變倍鏡組、聚焦鏡組運(yùn)動(dòng)；視頻輸入電路用于將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并輸入至FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)對(duì)圖像清晰度進(jìn)行判斷；FPGA控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)使聚焦電機(jī)運(yùn)動(dòng)至最佳聚焦位置。

視頻輸入電路將模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)，并輸入至FPGA控制器中，F(xiàn)PGA控制器對(duì)輸入的數(shù)字視頻信號(hào)中圖像的清晰度進(jìn)行判斷。FPGA控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)使變倍電機(jī)和聚焦電機(jī)運(yùn)動(dòng)，以分別實(shí)現(xiàn)變倍和聚焦動(dòng)作。FPGA控制器根據(jù)判斷出的圖像的清晰度，驅(qū)使聚焦電機(jī)運(yùn)動(dòng)至最佳的聚焦位置處，以實(shí)現(xiàn)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)或變倍后的清晰成像。