[發(fā)明專利]一種CCD相機清晰成像自動對焦裝置及方法

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• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112162375A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李茂月;肖桂風(fēng);宋立君
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G02B7/09
• 分類號: G02B7/09;G02B7/38;G03B13/36;H04N5/232
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本發(fā)明公開了一種CCD相機清晰成像對焦裝置，包括CCD相機、結(jié)構(gòu)光投影儀、夾緊機構(gòu)、3個外嚙合直齒輪、3個開合外嚙合直齒輪、3個步進電機與箱體，在自動對焦方法中，首先通過驅(qū)動調(diào)焦環(huán)電機與曝光度電機進行畫面遠近與曝光度調(diào)節(jié)，其后通過電機以固定步長驅(qū)動調(diào)焦環(huán)旋轉(zhuǎn)，并同時控制CCD相機對焦環(huán)拍照開關(guān)采集一系列模糊——清晰——模糊的圖像序列，以提出的像素選擇閾值改進式Brenner算法，配以中央感興趣區(qū)域提取方法與電機搜索策略，完成CCD相機在無法手動對焦情況的自動對焦，通過此裝置及方法實現(xiàn)CCD相機自動調(diào)參清晰成像，推進相機圖像檢測相關(guān)領(lǐng)域的自動化與智能化發(fā)展進程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相機自動對焦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CCD相機清晰成像自動對焦裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，在三維測量方面，目前多采用手動對焦的CCD相機，通過手動調(diào)節(jié)相關(guān)CCD相機參數(shù)，使用者手動調(diào)整鏡頭位置，通過觀察相機成像清晰度而決定相機的對焦位置。然而，手動對焦的方式是技術(shù)人員肉眼觀察的主觀結(jié)果，并且，這種依賴于人為主觀因素的對焦方法，經(jīng)過長時間的用眼后易產(chǎn)生視覺疲勞，使得對焦速度、精度低，較大地依賴于用戶的主觀因素。

現(xiàn)有手動對焦方案，是拍攝前進行手動對焦至相機成像清晰后拍攝圖像，而對于CCD相機搭載于運動平臺上，其在運動時與被測物之間的距離發(fā)生改變，導(dǎo)致成像模糊的情況，手動對焦技術(shù)無法進行對焦形成清晰的圖像，因而手動對焦方案不適用于CCD相機處于動態(tài)運動過程中的CCD相機清晰成像，不利于推進利用CCD相機進行相關(guān)研究領(lǐng)域的自動化與智能化。

因此，需要針對手動對焦CCD相機的自動對焦設(shè)計，解決CCD搭載于運動平臺的動態(tài)運動過程的清晰成像問題，同時提高對焦速度及效率，避免用戶因主觀因素而導(dǎo)致對焦不準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種CCD相機清晰成像自動對焦裝置及方法。本發(fā)明的目的在于提供能夠解放雙手與眼球的、適用于CCD相機無法進行手動對焦的場景的裝置及方法，提高對焦速度與精度，解決了現(xiàn)有手動對焦CCD相機參數(shù)無法動態(tài)調(diào)節(jié)，依靠使用者主觀判斷而致對焦精度及速度緩慢的問題，將手動調(diào)參的CCD相機轉(zhuǎn)化為自動調(diào)參的CCD相機，推動實現(xiàn)CCD相機自動對焦的自動化與智能化。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：為實現(xiàn)上述CCD相機與結(jié)構(gòu)光投影儀處于動態(tài)運動的環(huán)境時也能調(diào)參的目的，設(shè)計一種CCD相機清晰成像對焦裝置，包括箱體，其特征在于：所述箱體的內(nèi)部包括有CCD相機、結(jié)構(gòu)光投影儀、三個外嚙合直齒輪、三個夾緊機構(gòu)、三個開合外嚙合直齒輪、三個步進電機，所述箱體開有T型槽，T型槽后半部分開有小T型導(dǎo)軌，所述箱體的T型槽表面安裝有CCD相機，結(jié)構(gòu)光投影儀，所述箱體內(nèi)表面底部放置有調(diào)節(jié)CCD相機三個參數(shù)的三個步進電機，箱體前方開有CCD相機2與結(jié)構(gòu)光投影儀3的視窗口，后部開有接線口以及安裝口。

CCD相機2中有三個參數(shù)調(diào)節(jié)環(huán)，包括曝光度調(diào)節(jié)環(huán)21、調(diào)焦環(huán)22、對焦環(huán)23，曝光度調(diào)節(jié)環(huán)21、調(diào)焦環(huán)22、對焦環(huán)23上分別套有開合外嚙合直齒輪6，與相對應(yīng)的電機7輸出軸固連的三個外嚙合直齒輪4相互嚙合。

夾緊機構(gòu)5包括7型架51、T型架52、彈簧53、手擰螺栓固定機構(gòu)54，7型架51開有螺紋孔55，手擰螺栓固定機構(gòu)54由手擰旋鈕541與接觸螺栓542組成，接觸螺栓542與螺紋孔55之間可通過手擰旋鈕541上下移動，手擰旋鈕541與接觸螺栓542旋動至緊固，所述夾緊機構(gòu)5通過T型架52放置于箱體1中的小T型導(dǎo)軌12中。

開合外嚙合直齒輪6包括凸口61、嚙合口62與小彈簧63，且與調(diào)焦環(huán)22對應(yīng)的開合外嚙合直齒輪6內(nèi)圈直徑，小于另外兩個開合外嚙合直齒輪6的直徑，調(diào)焦環(huán)22與對焦環(huán)23的開合外嚙合直齒輪6的內(nèi)圈直徑相同，且內(nèi)圈覆蓋橡膠材料。

優(yōu)選的，所述接觸螺栓542與CCD相機2表面接觸的下表面為覆蓋有橡膠膜。