專利名稱：Dsp攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及攝像機自動聚焦裝置。
技術背景傳統(tǒng)的攝像機自動聚焦過程大致可分為以下幾個步驟'1、 采集并存儲圖像數(shù)字信號。采集圖像處理器輸出的一場數(shù) 字圖像信號并把它存入外部存儲器中。2、 計算圖像清晰度特征值。從存儲器中提取需要的圖像數(shù)字 信號并計算出該場圖像的清晰度特征值。3、 把該場的圖像清晰度特征值與上場的圖像清晰度特征值進 行比較，根據(jù)比較的結果來控制電機運動。電機的運動帶動 光具組焦距的變化，達到自動聚焦的目的。傳統(tǒng)的自動聚焦算法把數(shù)字圖像信息先存入外部存儲器再讀出， 浪費較多的時間，為達到快速的聚焦功能，對DSP的計算速度要求高， 并且系統(tǒng)要求配有較大容量的外部存儲器，會增加系統(tǒng)的成本。傳統(tǒng) 的自動聚焦算法完成自動聚焦后沒有誤判判斷步驟，在外界景物情況 較為復雜的情況下容易出現(xiàn)錯誤聚焦的情況，而且在圖像多變的情況 下聚焦穩(wěn)定性差。發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一種DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置。本實用新型的方案是優(yōu)化控制裝置包括(1) 用于獲取圖像場數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(2) 用于獲取圖像行數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(3) 用于依次獲取兩行圖像數(shù)字信號并存于內存A中的數(shù)據(jù)輸 入裝置；(4) 用于在當前兩行圖像數(shù)字信息傳送時間內計算完上個步驟存儲的兩行圖像清晰度特征值并存儲B的存儲裝置；(5) 用于判斷場信號是否結束的比較器；該裝置包含(5a)用于場信號若還未結束指令跳轉連通至(1)場啟動裝置的裝置，(5b)用于場信號若結束則指令(4)存儲器B將本場每兩行圖 像清晰度特征輸入(6)相加裝置；(6) 用于把場結束后的各兩行圖像的清晰度特征值相加同時將 相加值傳輸給(7)比較器及存儲器C的裝置；(7) 用于把該場的圖像特征值與由存儲器C調出的上場圖像清 晰度特征值進行比較的比較器；該裝置包含(7a)用于若圖像的清晰度特征值增大則啟動電機正向運動執(zhí) 行指令模塊，令其調取步進量存儲器D的步進量值，使電機運動的 裝置，(7b)用于若圖像的清晰度特征值減小則調取步進量存儲器D的 步進量值，按設定的標準量，減小一個梯次做為新的步進量，傳輸給 電機反向運動的執(zhí)行指令模塊，使電機運動，并把新的步進量值替代(8)用于判斷電機一次步進量是否小于預定值的比較器；該裝 置包含(8a)用于比較步進量若大于預定值指令跳轉連通(1)場啟動 裝置的裝置，(8b)用于比較步進量若小于預定值則完成聚焦退出程序的裝本實用新型的優(yōu)點在于:DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置是基 于DSP (數(shù)字信號處理器)的自動反饋控制系統(tǒng)。無需外部存儲器， 由于不必調取外存數(shù)據(jù)、且在兩行調取時間段內就計算前二行特征 值，邊取邊計算，節(jié)省了時間，提高運算、運行速度。同時又有誤 判比較糾正裝置。


附圖1為本實用新型方框示意圖。 附圖2為附加誤判糾正裝置結構示意圖。
具體實施方式
DSP攝像自動聚焦優(yōu)化控制裝置，包括圖像采集數(shù)字信號輸出裝 置、DSP處理器、電機運動指令執(zhí)行裝置，圖像采集數(shù)字信號輸出裝 置同步信號輸出口與DSP處理器輸入口連接，DSP處理器輸出口與電 機運動指令執(zhí)行裝置輸入口連接。DSP處理器中還包括(1) 用于獲取圖像場數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(2) 用于獲取圖像行數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(3) 用于依次獲取兩行圖像數(shù)字信號并存于內存A中的數(shù)據(jù)輸 入裝置；(4) 用于在當前兩行圖像數(shù)字信息傳送時間內計算完上個步驟 存儲的兩行圖像清晰度特征值并存儲B的存儲裝置；(5) 用于判斷場信號是否結束的比較器；該裝置包含(5a)用于場信號若還未結束指令跳轉連通至(1)場啟動裝置 的裝置，(5b)用于場信號若結束則指令(4)存儲器B將本場每兩行圖 像清晰度特征輸入(6)相加裝置*，(6) 用于把場結束后的各兩行圖像的清晰度特征值相加同時將 相加值傳輸給(7)比較器及存儲器C的裝置；(7) 用于把該場的圖像特征值與由存儲器C調出的上場圖像清晰度特征值進行比較的比較器；該裝置包含-(7a)用于若圖像的清晰度特征值增大則啟動電機正向運動執(zhí) 行指令模塊，令其調取步進量存儲器D的步進量值，使電機運動的 裝置，(7b)用于若圖像的清晰度特征值減小則調取步進量存儲器D的 步進量值，按設定的標準量，減小一個梯次做為新的步進量，傳輸給 電機反向運動的執(zhí)行指令模塊，使電機運動，并把新的步進量值替代 原存儲值；(8)用于判斷電機一次步進量是否小于預定值的比較器；該裝 置包含(8a)用于比較步進量若大于預定值指令跳轉連通(1)場啟動 裝置的裝置，(8b)用于比較步進量若小于預定值則完成聚焦退出程序的裝置；附加誤判糾正裝置其特征在于-(9)用于完成聚焦后調取存儲器C的運動方向及新步進量數(shù)據(jù) 與預定參數(shù)相比較的比較器；該裝置包含-(9a)用于比較值若吻合，則退出場聚焦的裝置， (9b)用于比較值若不吻合，則指令連通(1)場啟動裝置重新 輸入信號開始自動聚焦的裝置。以下對DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置各步驟進行說明1、 用于獲取圖像場數(shù)字信號有效開始信號的步驟；圖像處理芯片輸出的圖像數(shù)字信號是按照時序進行編碼的， 為保證信號的準確傳輸其有兩個同步信號(場同步信號和行同步 信號)和一個主時鐘，它們都為上升沿有效。同步信號與DSP的 輸入口相連。該步驟的目的就是等待場有效開始信號即場信號的 上升沿到來時啟動整個指令模塊。2、 用于獲取圖像行數(shù)字信號有效開始信號的步驟；如步驟1中所說明的，行有效開始信號同樣是圖像數(shù)字信號 的同步信號，其有效開始信號預示著一場中某行圖像數(shù)字輸出的 開始。3、 用于獲取兩行圖像數(shù)字信號并存于內部存儲器中的數(shù)據(jù)輸入依采用的圖像清晰度特征值計算算法的要求，把一場圖像數(shù) 字信號以兩行為單位輸入到內部存儲器中，以備于特征值計算指 令模塊的調用。當然，圖像信號的輸入同步于行、場同步信號和主時鐘。4、用于在當前兩行圖像數(shù)字信號傳送時間內計算完上個步驟存儲 的兩行圖像清晰度特征值并存儲到圖像清晰度特征值存儲裝置中 的步驟；為了實時地計算一場圖像的清晰度特征值，本裝置采用取兩 行算兩行的方法，利用兩行數(shù)字信號的輸入時間來計算上兩行單 元圖像的清晰度特征值，并保存于寄存器中以備后用。該功能的 實現(xiàn)也要依賴于DSP硬件的支持，即采集圖像數(shù)據(jù)不要占用CPU 的時間。5、 用于重復2-4步驟直到一個圖像數(shù)字信號場結束的步驟； 一幀的圖像數(shù)字信號分為奇數(shù)場和偶數(shù)場，而對于自動聚焦，一場的圖像信號足于說明該圖像的清晰度特征，所以執(zhí)行以上步 驟直到一個場的信號結束，把結果做為圖像的清晰度特征值依據(jù)。 場的結束信號與開始信號相反為下降沿信號。6、 用于把各兩行圖像的清晰度特征值相加作為整場圖像清晰度 特征值的步驟；如步驟5所述，為得到圖像清晰度特征值就必須把每兩行圖 像的清晰度特征值相加。7、用于把該場的圖像特征值與上場的圖像清晰度特征值進行比較 的比較步驟；該步驟可對如下動作進行選擇若特征值增大則 保持原有的電機步進量和運動方向使電機運動；若特征值減小 則減小原有的電機步進量并改變電機的運動方向使電機運動的計算出圖像的清晰度特征值目的也在于以圖像特征值為判據(jù)控制電機的運動從而帶動鏡頭光具組焦距的變化，使當前景物成 像于CCD圖像傳感器的感光表面；把該次計算出來的圖像清晰度 特征值與上次圖像即電機運動前的圖像清晰度特征值進行比較， 若發(fā)現(xiàn)特征值增大，說明上次電機的運動是靠近于圖像清晰點的， 所以應保持方向和步進量繼續(xù)前進。若值減小，說明電機運動是 背離圖像清晰點的，若者己經過了清晰點，就應該反向并減小電 機的步進量，以便更加地靠近清晰點。8、用于重復1-7步驟，直到電機步進量小于預定值時完成該次自動聚焦的步驟；如7所述當前電機的步進量越小，說明光具組的焦距越靠近 于清晰點的位置，但是由于電機和鏡頭區(qū)分度的局限，該量不可 能趨于無窮小。所以，當此值小于某預定的經驗值時認為圖像己 達到最清晰的點。而如果此值不小于預定值，說明此時電機的位 置還可以靠近最清晰點，所以必須繼續(xù)重復上述的步驟。9、 用于把以上電機運動的情況與預先設定的參數(shù)相比較，判斷是 否出現(xiàn)誤判的比較步驟；該步驟可對如下動作進行選擇 若是誤判則從第一個步驟重新開始；若不是誤判就完成本次自動聚焦的步驟；因為外界景物千變萬化，而且在上述的步驟中景物也可能發(fā) 生移動，甚至是完全不一樣的兩種景物。為防止該類情況引起的 誤判，在存儲器中固化了各種可以被接受的電機運動流程，以排 除掉一些錯誤的情況。當然，若電機的運動情況不被接受就必須 重頭開始重新聚焦。10、 其特征是誤判比較步驟還包括用于將本場圖像清晰度特征值與前一場和后一場的圖像清晰度特征值取平均值以去除強噪聲干擾的步驟；由于外界景物本身、光照條件、系統(tǒng)電源波動等各種情況的影響， 圖像的清晰度特征值有時會比正常情況多出好多倍。當然，此種情況 下的特征值毫無比較意義。裝置采用相鄰均值法以去除掉強噪聲的干 擾，使聚焦效果更加可靠。
權利要求1. DSP攝像自動聚焦優(yōu)化控制裝置，包括圖像采集數(shù)字信號輸出裝置、DSP處理器、電機運動指令執(zhí)行裝置，圖像采集數(shù)字信號輸出裝置同步信號輸出口與DSP處理器輸入口連接，DSP處理器輸出口與電機運動指令執(zhí)行裝置輸入口連接，其特征在于DSP處理器中還包括(1)用于獲取圖像場數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(2)用于獲取圖像行數(shù)字信號有效開始信號的啟動裝置；(3)用于依次獲取兩行圖像數(shù)字信號并存于內存A中的數(shù)據(jù)輸入裝置；(4)用于在當前兩行圖像數(shù)字信息傳送時間內計算完上個步驟存儲的兩行圖像清晰度特征值并存儲B的存儲裝置；(5)用于判斷場信號是否結束的比較器；該裝置包含(5a)用于場信號若還未結束指令跳轉連通至(1)場啟動裝置的裝置，(5b)用于場信號若結束則指令(4)存儲器B將本場每兩行圖像清晰度特征輸入(6)相加裝置；(6)用于把場結束后的各兩行圖像的清晰度特征值相加同時將相加值傳輸給(7)比較器及存儲器C的裝置；(7)用于把該場的圖像特征值與由存儲器C調出的上場圖像清晰度特征值進行比較的比較器；該裝置包含(7a)用于若圖像的清晰度特征值增大則啟動電機正向運動執(zhí)行指令模塊，令其調取步進量存儲器D的步進量值，使電機運動的裝置，(7b)用于若圖像的清晰度特征值減小則調取步進量存儲器D的步進量值，按設定的標準量，減小一個梯次做為新的步進量，傳輸給電機反向運動的執(zhí)行指令模塊，使電機運動，并把新的步進量值替代原存儲值；(8)用于判斷電機一次步進量是否小于預定值的比較器；該裝置包含(8a)用于比較步進量若大于預定值指令跳轉連通(1)場啟動裝置的裝置，(8b)用于比較步進量若小于預定值則完成聚焦退出程序的裝置。
2、根據(jù)權利要求1所述的DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置， 其特征在于DSP處理器中還包括附加誤判糾正裝置，該裝置包括(9) 用于完成聚焦后調取存儲器C的運動方向及新步進量數(shù)據(jù) 與預定參數(shù)相比較的比較器；該裝置包含-(9a)用于比較值若吻合，則退出場聚焦的裝置， (9b)用于比較值若不吻合，則指令連通(1)場啟動裝置重新 輸入信號開始自動聚焦的裝置。
專利摘要DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置，涉及攝像機自動聚焦裝置，其特征在于它包括場啟動、行啟動、兩行取數(shù)、兩行特征值相加、全場特征值相加、上下場特征值比較、步進量比較、正反向執(zhí)行指令模塊等裝置，并且還有附加誤判糾正裝置。優(yōu)點在于DSP攝像機自動聚焦優(yōu)化控制裝置是基于DSP(數(shù)字信號處理器)的自動反饋控制系統(tǒng)。無需外部存儲器，由于不必調取外存數(shù)據(jù)、且在兩行調取時間段內就計算前二行特征值，邊取邊計算，節(jié)省了時間，提高運算、運行速度。同時又有誤判比較糾正裝置。
文檔編號H04N5/232GK201114396SQ200720007958
公開日2008年9月10日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權日2007年8月17日
發(fā)明者涂信梓, 潘光輝 申請人:貝萊特集成電路(福州)有限公司