專利名稱：一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)對(duì)焦是現(xiàn)代光學(xué)成像系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)，在它出現(xiàn)之前使用者在觀察不同目標(biāo)時(shí)需要不斷以手動(dòng)方式調(diào)整鏡頭焦距以獲得清晰的成像效果，同時(shí)由于人眼辨識(shí)能力的強(qiáng)弱，往往還無(wú)法調(diào)節(jié)至最佳。自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這個(gè)缺陷，他以自動(dòng)方式快速、準(zhǔn)確驅(qū)動(dòng)電機(jī)至最佳對(duì)焦位置，讓用戶可以方便、迅捷的觀察和識(shí)別目標(biāo)。當(dāng)前自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)已成為相機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)配置，但在紅外熱成像產(chǎn)業(yè)，由于其較高的技術(shù)門榲，加之紅外圖像自身的弱對(duì)比度、低信息量、少輪廓特征的特點(diǎn)，尚未出現(xiàn)大量的應(yīng)用；但是，作為一種行業(yè)趨勢(shì)，針對(duì)紅外成像的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)已被業(yè)內(nèi)許多公司列入了科研計(jì)劃，甚至如行業(yè)領(lǐng)頭羊的高德、大立、艾睿、波普等公司均已有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，但是在對(duì)焦精度、對(duì)焦速度和穩(wěn)定性三個(gè)關(guān)鍵性能均處于摸索階段；同時(shí)，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)研究的技術(shù)多屬于“半自動(dòng)對(duì)焦”，即需要用戶進(jìn)行手動(dòng)開啟，才能進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦的處理。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)焦方法在對(duì)焦精度、對(duì)焦速度和穩(wěn)定性方面的不足。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所提供的用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置的技術(shù)方案如下:一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置，該裝置包括用于驅(qū)動(dòng)調(diào)焦電機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)，所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)和全自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)，所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)包括依次連接的用于緩存數(shù)字圖像信號(hào)的FIFO緩存器、用于處理數(shù)據(jù)的DSP微處理器和用于與調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的通訊控制模塊，所述DSP微處理器與通訊控制模塊雙向通訊連接。所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)還包括A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與FIFO緩存器的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置及方法以自主設(shè)計(jì)的圖像質(zhì)量判斷方法改善了對(duì)焦精度，并提高了針對(duì)弱目標(biāo)(即對(duì)比度低的目標(biāo))的對(duì)焦能力，大大避免了對(duì)焦失敗情況的發(fā)生，同時(shí)通過改良電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法減少了對(duì)焦到位所需時(shí)間，提高了對(duì)焦的穩(wěn)定性；并且在此基礎(chǔ)上，通過加入智能模式識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了 “全自動(dòng)對(duì)焦”，即全程無(wú)須人為干預(yù)，自動(dòng)判斷當(dāng)前場(chǎng)景圖像特征并啟動(dòng)對(duì)焦過程，從而使產(chǎn)品不僅可用于常見紅外觀察、測(cè)量、警戒等領(lǐng)域，亦可方便應(yīng)用于無(wú)人值守下的圖像采集、記錄和分析，這在民用市場(chǎng)中的安防警戒、森林防火、工業(yè)測(cè)溫等行業(yè)，軍用市場(chǎng)中的高原監(jiān)控、海島警戒、無(wú)人機(jī)巡察等方面均有較好的應(yīng)用前景。
圖1為本實(shí)用新型全自動(dòng)對(duì)焦裝置的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)的硬件原理圖；圖3為本實(shí)用新型全自動(dòng)對(duì)焦方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置的原理框圖如圖1所示，由圖可知，該方法的自動(dòng)對(duì)焦分為兩種模式:其一是“自動(dòng)對(duì)焦”模式，此模式在人工判斷需要對(duì)焦時(shí)開啟，每次開啟只運(yùn)行一次對(duì)焦流程至對(duì)焦到位停止；其二是“全自動(dòng)對(duì)焦”模式，開啟后實(shí)時(shí)自適應(yīng)判斷當(dāng)前場(chǎng)景特征并自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)焦流程，全程無(wú)須人工干預(yù)。其中，兩種模式均用到的對(duì)焦流程如下所述:自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)通過熱像儀實(shí)時(shí)獲取視頻流中的數(shù)字或模擬圖像(同時(shí)具備兩類接口的處理能力)，經(jīng)過分析確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)狀態(tài)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止)，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)以改變鏡頭焦距，直到判斷當(dāng)前為準(zhǔn)焦位置時(shí)停止電機(jī)，對(duì)焦完畢。本實(shí)用新型的自動(dòng)對(duì)焦裝置包括用于驅(qū)動(dòng)調(diào)焦電機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)和全自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)，所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)包括依次連接的用于緩存數(shù)字圖像信號(hào)的FIFO緩存器、用于處理數(shù)據(jù)的DSP微處理器和用于與調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的通訊控制模塊，所述DSP微處理器與通訊控制模塊雙向通訊連接，自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)還包括AD轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與FIFO緩存器的信號(hào)輸入端連接，如圖2所示。A/D轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將熱像儀輸出的模擬視頻流轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后送入緩存器，若熱像儀具備輸出數(shù)字視頻條件則直接進(jìn)入緩存器，不需要A/D轉(zhuǎn)換器；FIF0緩存器負(fù)責(zé)接收數(shù)字信號(hào)，緩存整幀后送至DSP微處理器；DSP微處理器為核心處理單元，它接收來(lái)自緩存器的視頻數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前選擇的模式進(jìn)行處理和分析后確定電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，將狀態(tài)信息發(fā)給通訊控制模塊，同時(shí)它接收來(lái)自通訊控制模塊的“自動(dòng)對(duì)焦”和“全自動(dòng)對(duì)焦”模式開關(guān)命令；通訊控制接收一方面根據(jù)來(lái)自微處理器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一方面接收外部的模式開關(guān)命令，并發(fā)給微處理器。如圖3所示為本實(shí)用新型用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦方法的流程圖，在對(duì)焦過程中，電機(jī)來(lái)回最多移動(dòng)三次直至停止，具體的對(duì)焦過程參見如下過程:( I)啟動(dòng)調(diào)焦，使其處于起始狀態(tài):向近處驅(qū)動(dòng)電機(jī)，過程中對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，并依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)判斷，得到三種判斷結(jié)果:當(dāng)過程中出現(xiàn)差值連續(xù)大于200的次數(shù)達(dá)到4次時(shí)，認(rèn)為當(dāng)前處于爬坡期，轉(zhuǎn)入狀態(tài)三狀態(tài)；對(duì)20次特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)其中處于〈5 20>的個(gè)數(shù)小于其中處于〈-5 -20〉時(shí)，認(rèn)為調(diào)焦方向錯(cuò)誤，圖像正趨于模糊，則轉(zhuǎn)入狀態(tài)二狀態(tài)；當(dāng)移動(dòng)步長(zhǎng)超過最大步長(zhǎng)限定時(shí)，認(rèn)為已到達(dá)焦程最右側(cè)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)二 ；(2)狀態(tài)二:驅(qū)動(dòng)電機(jī)持續(xù)向遠(yuǎn)處，過程中對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，并依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)判斷，得到兩種判斷結(jié)果:當(dāng)過程中出現(xiàn)差值連續(xù)大于200的次數(shù)達(dá)到4次時(shí)，認(rèn)為當(dāng)前處于爬坡期，轉(zhuǎn)入狀態(tài)三狀態(tài)；當(dāng)移動(dòng)步長(zhǎng)超過最大步長(zhǎng)限定時(shí)，認(rèn)為已到達(dá)最左側(cè)，圖像無(wú)明顯可對(duì)焦目標(biāo)，對(duì)焦失敗，停止電機(jī)，并停止自動(dòng)對(duì)焦；(3)狀態(tài)三:過程中對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，并依據(jù)提取特征進(jìn)行運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)判斷，如有連續(xù)2次差值在〈-50 50>間，認(rèn)為此時(shí)剛剛越過全局峰頂，進(jìn)入狀態(tài)四；(4)狀態(tài)四:驅(qū)動(dòng)電機(jī)向上一狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的反方向運(yùn)動(dòng)預(yù)定步長(zhǎng)后停止電機(jī)，并停止自動(dòng)對(duì)焦。當(dāng)開啟“全自動(dòng)對(duì)焦”模式后，要實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)判斷，其結(jié)果滿足對(duì)焦要求后進(jìn)入如上所述的自動(dòng)對(duì)焦處理流程，停止自動(dòng)對(duì)焦后的具體處理步驟如下:(I)保存歷史狀態(tài):當(dāng)最近一次自動(dòng)對(duì)焦停止時(shí)保存當(dāng)時(shí)的圖像和特征參數(shù)；(2)特征提取:實(shí)時(shí)采集運(yùn)行中的熱像儀圖像，計(jì)算圖像特征參數(shù)，其公式如下:
權(quán)利要求1.一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于:該裝置包括用于驅(qū)動(dòng)調(diào)焦電機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)，所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)和全自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)，所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)包括依次連接的用于緩存數(shù)字圖像信號(hào)的FIFO緩存器、用于處理數(shù)據(jù)的DSP微處理器和用于與調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的通訊控制模塊，所述DSP微處理器與通訊控制模塊雙向通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置，其特征在于:所述自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)還包括A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與FIFO緩存器的信號(hào)輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于紅外成像設(shè)備的全自動(dòng)對(duì)焦裝置，該裝置包括用于驅(qū)動(dòng)調(diào)焦電機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)和全自動(dòng)對(duì)焦開關(guān)，自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)包括依次連接的用于緩存數(shù)字圖像信號(hào)的FIFO緩存器、用于處理數(shù)據(jù)的DSP微處理器和用于與調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的通訊控制模塊，DSP微處理器與通訊控制模塊雙向通訊連接，以自主設(shè)計(jì)的圖像質(zhì)量判斷方法改善了對(duì)焦精度，并提高了針對(duì)弱目標(biāo)的對(duì)焦能力，大大避免了對(duì)焦失敗情況的發(fā)生，同時(shí)通過改良電機(jī)驅(qū)動(dòng)算法減少了對(duì)焦到位所需時(shí)間，提高了對(duì)焦的穩(wěn)定性；通過加入智能模式識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了“全自動(dòng)對(duì)焦”，即全程無(wú)須人為干預(yù)，自動(dòng)判斷當(dāng)前場(chǎng)景圖像特征并啟動(dòng)對(duì)焦過程。
文檔編號(hào)H04N5/232GK202940888SQ20122063627
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
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