一種簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的聚焦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及監(jiān)控?cái)z像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的聚焦方法。
【背景技術(shù)】
[0002]監(jiān)控?cái)z像機(jī)是用在安防方面的準(zhǔn)攝像機(jī)，從外形上主要區(qū)分為槍式、半球、高速球型，廣泛應(yīng)用于學(xué)校、公司、銀行、交通、平安城市等多個(gè)安保領(lǐng)域。監(jiān)控?cái)z像機(jī)布置在被監(jiān)視場(chǎng)所的某一位置上，使其視場(chǎng)角能覆蓋整個(gè)被監(jiān)視的各個(gè)部位，為了使攝像機(jī)觀(guān)察的距離更遠(yuǎn)、更清楚，節(jié)省攝像機(jī)的數(shù)量，通常在攝像機(jī)上加裝可變焦距的鏡頭，通過(guò)自動(dòng)聚焦技術(shù)便可實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)有針對(duì)性的監(jiān)控。
[0003]現(xiàn)有的自動(dòng)聚焦技術(shù)主要是使用各種評(píng)價(jià)算法，對(duì)當(dāng)前的圖像特征進(jìn)行提取，計(jì)算出當(dāng)前的聚焦評(píng)價(jià)值，根據(jù)聚焦評(píng)價(jià)值驅(qū)動(dòng)電機(jī)反復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而找到最佳的焦點(diǎn)，達(dá)到自動(dòng)聚焦的目的。所有的自動(dòng)聚焦技術(shù)都是基于上述原理和方法。人們致力于對(duì)各種評(píng)價(jià)算法的研究，以獲得最佳的聚焦點(diǎn)，同時(shí)也在不斷改善各種聚焦裝置和方法以期獲得更好的效果和速度。如申請(qǐng)?zhí)枮?00810163495.4的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種攝像快速自動(dòng)聚焦方法及其攝像裝置，其通過(guò)評(píng)價(jià)算法計(jì)算聚焦評(píng)價(jià)值，再通過(guò)預(yù)設(shè)的聚焦評(píng)價(jià)值和聚焦評(píng)價(jià)值的變化率和凹凸性作為判斷準(zhǔn)則，改變不同聚焦區(qū)間的電機(jī)步長(zhǎng)，以提高聚焦速度，達(dá)到快速聚焦的目的。申請(qǐng)?zhí)枮?01310601499.7的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種監(jiān)控?cái)z像設(shè)備及其自動(dòng)變焦鏡頭的聚焦控制方法、裝置，其根據(jù)鏡頭不同的變倍，劃定不同的聚焦邊界，對(duì)應(yīng)的變倍只在相應(yīng)的聚焦邊界中移動(dòng)電機(jī)，從而快速定位聚焦點(diǎn)，加快聚焦速度。
[0004]上述兩個(gè)專(zhuān)利所述的技術(shù)方案，對(duì)于較為精密的電動(dòng)鏡頭或者增加細(xì)分電路的電動(dòng)鏡頭是可行的，但是對(duì)于較為廉價(jià)的簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭，效果卻難言理想。簡(jiǎn)易的電動(dòng)鏡頭與精細(xì)的一體攝像機(jī)鏡頭如日本騰龍、富士能等的較精密電動(dòng)鏡頭相比，價(jià)格較低，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，其存在較大的回程差，回程差是指電機(jī)皮帶與齒輪之間存在咬合間隙，當(dāng)控制器發(fā)送脈沖讓電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其不能準(zhǔn)確響應(yīng)該控制命令，導(dǎo)致電機(jī)沒(méi)有產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，即命令位置與實(shí)際位置不相符，不同的電動(dòng)電機(jī)因制作工藝的精密程度不同，有的可能需要發(fā)送十幾個(gè)脈沖或幾十個(gè)脈沖，電機(jī)才能響應(yīng)響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象造成了電機(jī)較大的失步，從而導(dǎo)致了基于精確控制電機(jī)聚焦位置算法的失效，如前面所述申請(qǐng)?zhí)枮?01310601499.7的發(fā)明專(zhuān)利，在這種情況下，簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭變倍電機(jī)因?yàn)橛休^大的回程差，其變倍位置本身就是不確定的值，那么根據(jù)電機(jī)變倍位置來(lái)判斷變倍值大小的方式，從而確定聚焦邊界也是不準(zhǔn)確的，在使用簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的情況下，這種方法幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確聚焦的。精密的電動(dòng)鏡頭會(huì)把這種回程差控制得很小，而簡(jiǎn)單電動(dòng)鏡頭因價(jià)格和制造工藝問(wèn)題，回程差一般較大，因此不能使用在需要不斷變焦聚焦的應(yīng)用中，但其可以替代傳統(tǒng)的定焦或手動(dòng)變焦鏡頭，解決工程施工中聚焦調(diào)試?yán)щy，調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，使用一段時(shí)間后聚點(diǎn)偏無(wú)法糾正的問(wèn)題，減少了工程施工項(xiàng)目重復(fù)調(diào)試的人力和物力的浪費(fèi)。因此有必要對(duì)簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的聚焦方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于存在較大回程差的簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的聚焦方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭的聚焦方法，包括如下步驟:
[0008]S1:將圖像獲取單元獲得的圖像劃分為多個(gè)像素塊，計(jì)算每個(gè)像素塊的聚焦評(píng)價(jià)值，標(biāo)定聚焦評(píng)價(jià)值排名前列的10?30個(gè)像素塊，記錄這些像素塊的位置；
[0009]S2:確定最大的聚焦位置以及三次搜索間隔，分別為一次搜索間隔、二次搜索間隔和三次搜索間隔；
[0010]S3:驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)按照一次搜索間隔進(jìn)行移動(dòng)，直至運(yùn)行完整個(gè)行程，每運(yùn)行完一個(gè)間隔，獲取當(dāng)前聚焦位置和此位置對(duì)應(yīng)的已進(jìn)行標(biāo)定的像素塊的聚焦評(píng)價(jià)值總和，最終記錄下整個(gè)行程中最大的聚焦評(píng)價(jià)值Q1和其對(duì)應(yīng)的聚焦位置F1 ;
[0011]S4:基于電動(dòng)鏡頭參數(shù)確定搜索幅度Fs，將搜索范圍定位在Fl-Fs?Fl+Fs之間，改變搜索間隔為二次搜索間隔，按照步驟S3的步驟，獲得最大的聚焦評(píng)價(jià)值Q2和其對(duì)應(yīng)的聚焦位置F2 ；
[0012]S5:改變搜索間隔為三次搜索間隔，搜索范圍為Fl-Fs?Fl+Fs，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)按照三次搜索間隔移動(dòng)，每移動(dòng)一次間隔，獲取當(dāng)前的聚焦評(píng)價(jià)值，若此聚焦評(píng)價(jià)值大于Q2時(shí)，則停止電機(jī)，完成聚焦操作；若搜索一遍后沒(méi)有存在聚焦評(píng)價(jià)值大于Q2時(shí)，則把當(dāng)前搜索到的最大聚焦評(píng)價(jià)值，賦給Q2，再次啟動(dòng)來(lái)回搜索，直至搜索到聚焦評(píng)價(jià)值大于Q2值，停止電機(jī)，完成聚焦。
[0013]步驟S3中所獲得的簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭最大的聚焦評(píng)價(jià)值Q1和其對(duì)應(yīng)的聚焦位置F1，事實(shí)上并不是聚焦的最佳點(diǎn)，因?yàn)?，其一，運(yùn)行間隔較大，不能保證Q1即為最佳聚焦點(diǎn)；其二，經(jīng)過(guò)一個(gè)聚焦行程，當(dāng)前的聚焦位置已經(jīng)不在F1上，根據(jù)【背景技術(shù)】中所述的簡(jiǎn)易電動(dòng)鏡頭會(huì)產(chǎn)生較大的回程差，聚焦位置不能準(zhǔn)確定位，因此也不可能再次準(zhǔn)確返回到F1的聚焦點(diǎn)上。記錄下大概的Q1的最大位置F1后，即可判斷出實(shí)際最佳的聚焦點(diǎn)肯定在F1附近，因此根據(jù)建議電動(dòng)鏡頭參數(shù)，確定搜索幅度Fs，F(xiàn)s即為回程差，然后將再次搜索范圍定位在Fl-Fs?Fl+Fs。聚焦電機(jī)運(yùn)行到Fl+Fs位置時(shí)，因?yàn)榛爻滩畹年P(guān)系，這個(gè)位置可能不準(zhǔn)確，不過(guò)不影響最終結(jié)果，因?yàn)檫@個(gè)范圍包含了最佳聚焦點(diǎn)位置。按照同樣的步驟進(jìn)行二次，三次的搜索，最終確定最佳聚焦點(diǎn)。
[0014]最大聚焦位置可以根據(jù)電動(dòng)鏡頭聚焦電機(jī)的規(guī)格參數(shù)來(lái)確定。例如，當(dāng)電動(dòng)鏡頭聚焦電機(jī)的規(guī)格參數(shù)總行程為3480步，可取其回程差為總行程的5%，回程差約為3480*5 % = 174步，則糾正后的行程為3480+174 = 3654步，也即是最大的聚焦位置為3654，聚焦電機(jī)的最大聚焦位置可從電機(jī)的規(guī)格參數(shù)說(shuō)明中獲取。聚焦過(guò)程中共需要確定三次搜索范圍，第一次搜索范圍為粗略確定最佳聚焦點(diǎn)的位置，因此可取總行程的1%作為第一次搜索間隔；第二次搜索間隔可為第一次的1/2，第三次搜索間隔為第一次的1/4，這樣可以保證搜索間隔越來(lái)越精細(xì)，足以保證搜索到最佳的聚焦位置。對(duì)于搜索間隔，可根據(jù)電動(dòng)鏡頭的具體的參數(shù)予以確定，可以適當(dāng)將第一次搜索間隔擴(kuò)大為0.5?2%，第二次搜索間隔擴(kuò)大為1/3?2/3，第三次搜索間隔擴(kuò)大為1/5?3/4，以上給出的只是例子說(shuō)明，本發(fā)明并不做限定。
[0015]步驟S1中，通過(guò)相鄰像素灰度方差法SMD獲得每個(gè)像素塊的聚焦評(píng)價(jià)值，通過(guò)如下公式實(shí)現(xiàn):
[0016]Q = Σ | I (X，y)-1 (X，y-l) | Σ | I (χ，y)-1 (x+1，y) |，式中，Q 為 SMD 的清晰度函數(shù)，即聚焦評(píng)價(jià)值，I (X，y)對(duì)應(yīng)于X，y位置像素的灰度值或亮度分量值。
[0017]圖像單元獲取圖像，一幅圖像，部分細(xì)節(jié)不豐富的畫(huà)面對(duì)獲取最佳的聚焦評(píng)價(jià)值沒(méi)有太多幫助，反而會(huì)產(chǎn)生干擾，因此需要標(biāo)定細(xì)