攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)，本發(fā)明的有益效果在于可在攝像機(jī)變倍過程中，依據(jù)聚焦電機(jī)在上次的聚焦位置來(lái)判斷當(dāng)前場(chǎng)景中心物體距離鏡頭的距離，從而選擇最為接近的跟蹤曲線進(jìn)行跟蹤，較往常方式下先變焦、后聚焦的方案從而會(huì)帶來(lái)的圖像在高倍率情況下大幅離焦的問題，可大大提高變倍過程后聚焦速度。進(jìn)一步的還提供了快速自動(dòng)聚焦流程，根據(jù)照度和倍率的不同選用不同的聚焦模式，聚焦過程分為快速搜索近焦區(qū)和自適應(yīng)爬坡兩個(gè)過程，大大提高了聚焦速度、精確度以及聚焦過程中圖像的視覺效果。
【專利說明】攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攝像機(jī)控制領(lǐng)域，尤其是指一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技迅速發(fā)展，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，安全問題早已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。同時(shí)隨著五次產(chǎn)業(yè)革命的高潮，工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化、信息化建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展階段，高度現(xiàn)代化和智能化的生產(chǎn)日益完善，對(duì)生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)視、控制與管理問題也提出了新的要求。在我國(guó)，越來(lái)越多的企業(yè)開始在其現(xiàn)代化改造和建設(shè)項(xiàng)目中增加對(duì)于生產(chǎn)過程中進(jìn)行安全監(jiān)控的預(yù)算，而對(duì)已經(jīng)實(shí)施了電視監(jiān)控系統(tǒng)的企業(yè)來(lái)說已從中獲益匪淺。安全防范領(lǐng)域已經(jīng)從最初的銀行、監(jiān)獄、超市等針對(duì)搶盜犯罪的行業(yè)擴(kuò)張到企業(yè)、交通、醫(yī)院等領(lǐng)域，特別是近些年來(lái)提出的平安城市建設(shè)，更加說明安防已經(jīng)駐足到到社會(huì)的每個(gè)角落。
[0003]一體化攝像機(jī)已經(jīng)成為安防監(jiān)控中的重要設(shè)備之一，這基于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧方便，快速的變倍和自動(dòng)聚焦的功能。隨著監(jiān)控領(lǐng)域技術(shù)水平的提高以及使用者對(duì)監(jiān)控要求的提高，一體化攝像機(jī)的自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)已經(jīng)成為開發(fā)一體化攝像機(jī)的極其重要部分。
[0004]現(xiàn)有攝像機(jī)的聚焦(調(diào)焦)方式可以分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)調(diào)焦方式主要是基于鏡頭和被攝物體之間距離的測(cè)量方法。被動(dòng)式調(diào)焦是基于屏幕上成像清晰度的檢測(cè)方法。被動(dòng)式調(diào)焦又分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種調(diào)節(jié)焦距的方法。手動(dòng)調(diào)焦方式基本是靠人眼來(lái)判斷圖像是否清晰，使用于靜止目標(biāo)。自動(dòng)調(diào)焦要求攝像機(jī)鏡頭在對(duì)準(zhǔn)任意場(chǎng)景時(shí)攝像機(jī)都能驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)快速準(zhǔn)確到達(dá)聚焦位置。隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于圖像處理的被動(dòng)式自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)已經(jīng)成為主流。
[0005]當(dāng)前自動(dòng)聚焦系統(tǒng)廣泛采用爬山搜索算法來(lái)尋找最佳聚焦點(diǎn)。傳統(tǒng)爬山算法如下:電機(jī)以給定步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，每運(yùn)動(dòng)一步采集一幀圖像并用聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算出該幀清晰度評(píng)價(jià)值，比較前后采集兩幀圖像聚焦評(píng)價(jià)值大下，反饋電機(jī)直到找到聚焦評(píng)價(jià)曲線最大值。但在實(shí)際工作中，光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)會(huì)產(chǎn)生燥熱，CCD圖像傳感器的輸出的離散模擬信號(hào)也夾雜著噪聲，例如轉(zhuǎn)移噪聲、散粒噪聲、暗電流噪聲等，在這些噪聲的影響下，聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)出現(xiàn)多個(gè)峰值，尤其在低照環(huán)境下，噪聲更多，聚焦曲線局部極值點(diǎn)更多。傳統(tǒng)爬山搜索算法很容易誤將局部極值點(diǎn)當(dāng)作聚焦曲線最大值來(lái)處理，這樣會(huì)造成聚焦錯(cuò)誤。同時(shí)傳統(tǒng)自己聚焦方法在各種倍率下才有相同或者相似的搜索策略，造成某些倍率下聚焦速度太慢，聚焦視覺效果差等缺陷。
[0006]為提高一體化攝像變倍后聚焦速度，已經(jīng)從單一的變倍技術(shù)發(fā)展到變倍跟蹤技術(shù)。但現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的一體化攝像機(jī)的變倍跟蹤技術(shù)僅局限于單一的跟蹤模式，大多數(shù)場(chǎng)景下的變倍過程，小倍率基本保持清晰，高倍率情況下出現(xiàn)嚴(yán)重偏焦，加之高倍率景深較小，導(dǎo)致變倍到高倍率情況下圖像模糊不清，同時(shí)嚴(yán)重降低了高倍率的聚焦速度。不能保證在變倍過程中圖像全程保持清晰，很難快速定位場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)物體。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種聚焦過程自適應(yīng)便被跟蹤的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法及系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，它包括自適應(yīng)變倍跟蹤流程，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程包括步驟，
[0009]A)、輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線；
[0010]B)、當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置；
[0011]C)、根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線；
[0012]D)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；
[0013]上述方法中，所述步驟C具體包括步驟，
[0014]SI)、判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則執(zhí)行步驟S2，若為小倍率向大倍率則執(zhí)行步驟S4 ；
[0015]S2)、選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后執(zhí)行步驟S3 ；
[0016]所述步驟D具體包括步驟，
[0017]S3)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；
[0018]S4)、判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S5 ；
[0019]S5)、實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，執(zhí)行步驟S6 ；
[0020]S6)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，執(zhí)行步驟S2;
[0021 ] 上述方法中，所述步驟A中，輸入至少四條分別聚焦距離為3米、6米、10米及無(wú)限遠(yuǎn)的變倍跟蹤曲線；
[0022]上述方法中，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程后還包括快速自動(dòng)聚焦流程；所述快速自動(dòng)聚焦流程包括步驟，
[0023]H)、將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值；
[0024]I)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域；
[0025]J)、采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值；
[0026]K)。檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則返回步驟H；
[0027]上述方法中，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程與快速自動(dòng)聚焦流程之間還包括環(huán)境照度判別流程；所述環(huán)境照度判別流程包括步驟，
[0028]E)、設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則；
[0029]F)、獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率；
[0030]G)、判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則；
[0031]所述快速自動(dòng)聚焦流程中的步驟J，以匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)為基準(zhǔn)通過自適應(yīng)爬山技術(shù)，根據(jù)聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則找到匹配聚焦模式中聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值；
[0032]上述方法中，所述步驟I具體包括步驟，
[0033]II)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以小步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)多次，判斷電機(jī)處于近焦區(qū)域范圍還是遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍，若為遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟F2，若為近焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟J ;
[0034]12)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以大步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)至端點(diǎn)未找到近焦區(qū)域范圍則反向聚焦方向以大步長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)直至找到近焦區(qū)域范圍；
[0035]上述方法中，所述步驟I中，通過計(jì)算獲取的垂直高頻分量的斜率后于預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率比較，若不小于則判斷為在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)。
[0036]本發(fā)明還涉及一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，它包括自適應(yīng)變倍跟蹤模塊，所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊包括，
[0037]輸入單元，用于輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到獲取單元；
[0038]獲取單元，用于當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置而后轉(zhuǎn)到匹配單元；
[0039]匹配單元，用于根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到調(diào)整單元；
[0040]調(diào)整單元，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；
[0041]上述中，所述匹配單元具體包括，
[0042]變倍方向判別裝置，用于判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則轉(zhuǎn)到聚焦位置選取裝置，若為小倍率向大倍率則轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置；
[0043]聚焦位置選取裝置，用于選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置；
[0044]所述調(diào)整單元具體包括，
[0045]實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置，而后轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置；
[0046]變倍倍率判別裝置，用于判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置，否則轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置；[0047]驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，轉(zhuǎn)到變倍跟蹤曲線選擇裝置；
[0048]變倍跟蹤曲線選擇裝置，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置；
[0049]上述中，所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊后轉(zhuǎn)到環(huán)境照度判別模塊，環(huán)境照度判別模塊轉(zhuǎn)到快速自動(dòng)聚焦模塊；
[0050]所述快速自動(dòng)聚焦模塊包括，
[0051]聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元，用于將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值，而后轉(zhuǎn)到聚焦電機(jī)微動(dòng)單元；
[0052]聚焦電機(jī)微動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域而后轉(zhuǎn)到爬山單元；
[0053]爬山單元，用于采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值而后轉(zhuǎn)到閾值判斷單元；
[0054]閾值判斷單元，用于檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則轉(zhuǎn)回聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元；
[0055]所述環(huán)境照度判別模塊包括，
[0056]聚焦模式設(shè)定單元，用于設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則而后轉(zhuǎn)到光強(qiáng)信息獲取單元；
[0057]光強(qiáng)信息獲取單元，用于獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率而后轉(zhuǎn)到選擇單元；
[0058]選擇單元，用于判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。
[0059]本發(fā)明的有益效果在于可在攝像機(jī)變倍過程中，依據(jù)聚焦電機(jī)在上次的聚焦位置來(lái)判斷當(dāng)前場(chǎng)景中心物體距離鏡頭的距離，從而選擇最為接近的跟蹤曲線進(jìn)行跟蹤，較往常方式下先變焦、后聚焦的方案從而會(huì)帶來(lái)的圖像在高倍率情況下大幅離焦的問題，可大大提高變倍過程后聚焦速度。進(jìn)一步的還提供了快速自動(dòng)聚焦流程，根據(jù)照度和倍率的不同選用不同的聚焦模式，聚焦過程分為快速搜索近焦區(qū)和自適應(yīng)爬坡兩個(gè)過程，大大提高了聚焦速度、精確度以及聚焦過程中圖像的視覺效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)
[0061]圖1為本發(fā)明的自適應(yīng)變倍跟蹤流程示意圖；
[0062]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的變倍跟蹤曲線示意圖；[0063]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的聚焦模式選擇流程示意圖；
[0064]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的聚焦曲線近焦區(qū)和遠(yuǎn)焦區(qū)位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。
[0066]本發(fā)明涉及一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，它包括自適應(yīng)變倍跟蹤流程；
[0067]如圖1所示，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程包括步驟，
[0068]A)、輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線；
[0069]B)、當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置；
[0070]C)、根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線；
[0071]D)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置。
[0072]可見，本發(fā)明上述技術(shù)方案使得攝像機(jī)在變倍過程中，可依據(jù)聚焦電機(jī)在上次的聚焦位置來(lái)判斷當(dāng)前場(chǎng)景中心物體距離鏡頭的距離，從而選擇最為接近的跟蹤曲線進(jìn)行跟蹤，較往常方式下先變焦、后聚焦的方案從而會(huì)帶來(lái)的圖像在高倍率情況下大幅離焦的問題，可大大提高變倍過程后聚焦速度，且理論上通過預(yù)先輸入的變倍跟蹤曲線足夠多，足夠準(zhǔn)確，可直接到位實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤聚焦的目的。
[0073]如圖2所示為上述步驟A中輸入的多條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線示意圖，其中圖2坐標(biāo)系中，橫軸代表鏡頭倍率，縱軸代表聚焦電機(jī)的位置。從圖中可以看出:在電機(jī)在較小倍率時(shí)，四條跟蹤曲線基本重合，當(dāng)倍率變大時(shí)跟蹤曲線逐漸分開，距離相差越來(lái)多大。這說明在低倍率情況下，隨著物體離鏡頭距離的變化，電機(jī)聚焦位置變化不大，但在高倍率情況下，物距一旦發(fā)生大的變化，聚焦電機(jī)位置也隨之發(fā)生較大偏差。上述方法存在選取單一的跟蹤曲線后難以避免高倍率下的聚焦電機(jī)的大幅離焦的問題，此外，在變倍過程中，也會(huì)碰到根據(jù)上次聚焦位置選取則可能存在多條曲線滿足條件，造成難以選擇的問題，為了解決該問題，作為一實(shí)施例，本發(fā)明進(jìn)一步對(duì)上述步驟C、D進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體的步驟C分為S1、S2兩個(gè)步驟:
[0074]SI)、判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則執(zhí)行步驟S2，若為小倍率向大倍率則執(zhí)行步驟S4 ；
[0075]S2)、選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后執(zhí)行步驟S3 ；
[0076]而步驟D則分為S3-S6的步驟:
[0077]S3)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；
[0078]S4)、判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S5 ；
[0079]S5)、實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，執(zhí)行步驟S6 ；
[0080]S6)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，執(zhí)行步驟S2。
[0081]可見，本實(shí)施例對(duì)應(yīng)兩種不同變倍方向分別配置了變倍跟蹤曲線的選擇方式，且對(duì)于小倍率向大倍率的情況進(jìn)一步細(xì)分通過根據(jù)不同變倍跟蹤曲線分叉特性配置的一個(gè)變倍倍率預(yù)設(shè)值，從而分段進(jìn)行變倍跟蹤曲線的選取，從而避免了上述問題的出現(xiàn)。
[0082]作為一實(shí)施例，通過大量實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，在上述步驟A中，輸入至少四條分別聚焦距離為3米、6米、10米及無(wú)限遠(yuǎn)的變倍跟蹤曲線。該四個(gè)聚焦距離的變倍跟蹤曲線可以滿足監(jiān)控中的大部分應(yīng)用環(huán)境，且數(shù)據(jù)相對(duì)較少。
[0083]作為一實(shí)施例，上述方法中，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程后還包括環(huán)境照度判別流程。
[0084]所述環(huán)境照度判別流程包括步驟，
[0085]E)、設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則；
[0086]F)、獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率；
[0087]G)、判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。
[0088]本實(shí)施例的環(huán)境照度判別流程的加入是為了應(yīng)對(duì)由于攝像機(jī)在不同的倍率下景深不同，特別當(dāng)攝像機(jī)處于低照度環(huán)境下聚焦曲線會(huì)出現(xiàn)曲線局部震蕩和單調(diào)性差的問題。因此通過環(huán)境照度判別，配置多種聚焦模式，從而保證不同光照情況下的對(duì)應(yīng)聚焦模式選擇后快速、準(zhǔn)確和平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)聚焦。
[0089]如圖3所示即為為本環(huán)境照度判別流程的一具體實(shí)施例，該實(shí)施例將聚焦模式分為六種，圖中給出了六種聚焦模式的劃分準(zhǔn)則。而待選擇對(duì)應(yīng)聚焦模式后，系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)配置聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)、聚焦電機(jī)初始的聚焦步長(zhǎng)以及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。以便后續(xù)進(jìn)行精確聚焦。
[0090]作為一實(shí)施例，所述環(huán)境照度判別流程后還包括快速自動(dòng)聚焦流程。
[0091]所述快速自動(dòng)聚焦流程包括步驟，
[0092]H)、將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值；
[0093]I)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域；
[0094]J)、采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值；
[0095]K)。檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則返回步驟H0
[0096]本實(shí)施例目的在于當(dāng)自適應(yīng)變倍跟蹤流程跟蹤聚焦后不夠準(zhǔn)確時(shí)，進(jìn)一步執(zhí)行快速的自動(dòng)聚焦。其中步驟H通過劃分多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口從而可以獲得每幀圖像的準(zhǔn)確聚焦評(píng)價(jià)值。而對(duì)整個(gè)范圍內(nèi)垂直高頻分量劃分的近焦區(qū)域范圍則是可大大加速聚焦的速度。參見圖4，其坐標(biāo)系中，橫軸代表對(duì)焦距離，縱軸代表垂直高頻分量，又該圖可見，當(dāng)聚焦過程畫面組建清晰，其垂直高頻分量線會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)凸起的山包，此時(shí)一般而言需要微調(diào)來(lái)進(jìn)行聚焦，因此定義為近焦區(qū)域，而兩側(cè)脫焦較遠(yuǎn)的區(qū)域則相對(duì)平滑，定義為遠(yuǎn)焦區(qū)域。通過對(duì)整個(gè)圖中區(qū)分出近焦區(qū)域范圍，掌握當(dāng)前情況，從而僅對(duì)近焦區(qū)域范圍采用爬山技術(shù)找尋清晰參考值，最后跟蹤判斷是否過程存在失焦，使得整個(gè)聚焦流程更為智能化。
[0097]在一實(shí)施例中，上述快速自動(dòng)聚焦流程中的步驟J，以匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)為基準(zhǔn)通過自適應(yīng)爬山技術(shù)，根據(jù)聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則找到匹配聚焦模式中聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值。本實(shí)施例根據(jù)不同聚焦模式配置聚焦步長(zhǎng)后，可在對(duì)應(yīng)根據(jù)照度和倍率的的情況下進(jìn)行自適應(yīng)爬山檢測(cè)，大大提高了聚焦速度、精確度以及聚焦過程中圖像的視覺效果。
[0098]作為一實(shí)施例，上述方法中，所述步驟I具體包括步驟，
[0099]II)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以小步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)多次，判斷電機(jī)處于近焦區(qū)域范圍還是遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍，若為遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟F2，若為近焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟J ;
[0100]12)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以大步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)至端點(diǎn)未找到近焦區(qū)域范圍則反向聚焦方向以大步長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)直至找到近焦區(qū)域范圍。
[0101]本實(shí)施例在初步聚焦后，進(jìn)一步通過電機(jī)微動(dòng)，從而檢測(cè)圖像的清晰度情況確定處于近焦區(qū)域范圍還是遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍，從而對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍采用大步長(zhǎng)快速尋找近焦區(qū)域范圍，近焦區(qū)域范圍則選擇小步長(zhǎng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)準(zhǔn)確聚焦，可以使得電機(jī)在不同區(qū)域采用不同步長(zhǎng)調(diào)整，加快調(diào)整速度。
[0102]作為一實(shí)施例，上述方法中，所述步驟I中，通過計(jì)算獲取的垂直高頻分量的斜率后于預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率比較，若不小于則判斷為在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)。
[0103]本實(shí)施例以曲線斜率作為比較基準(zhǔn)，其具有計(jì)算獲取方便，準(zhǔn)確性佳的優(yōu)勢(shì)。
[0104]具體實(shí)施例:
[0105]首先對(duì)自動(dòng)聚焦算法中需要用到的一些標(biāo)號(hào)予以說明。變量ZoomValue用來(lái)表示當(dāng)前變倍倍率，算法整個(gè)過程用變量FV1，F(xiàn)V2，F(xiàn)V3依次存儲(chǔ)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的聚焦評(píng)價(jià)值，TO作為聚焦評(píng)價(jià)曲線近焦區(qū)和遠(yuǎn)焦區(qū)的劃分界限，AgcGain代表當(dāng)前增益，T作為判斷低照度的閥值。
[0106]自動(dòng)聚焦開始:根據(jù)ZoomValue和AgcGain的值的大小選取相應(yīng)的聚焦模式，由于不同的倍率下景深不同，低照度環(huán)境下聚焦曲線曲線局部震蕩和單調(diào)性差，因此，根據(jù)倍率和照度選擇相應(yīng)的聚焦模式可以快速、準(zhǔn)確和平穩(wěn)的聚焦。在本實(shí)施例18倍鏡頭的自動(dòng)聚焦算法中，將聚焦模式分為六種，圖4給出了六種聚焦模式的劃分準(zhǔn)則。
[0107]選取相應(yīng)的聚焦模式后，可以獲取相應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)、聚焦電機(jī)初始化步長(zhǎng)以及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。聚焦搜索過程如下
[0108]I)近焦區(qū)快速搜索過程
[0109]電機(jī)選取相應(yīng)的聚焦模式后，按照給定的初始步長(zhǎng)InitStep和初始給定方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，每運(yùn)動(dòng)一次獲取一幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值，當(dāng)獲取三次聚焦評(píng)價(jià)值FV1，F(xiàn)V2，F(xiàn)V3時(shí)，按照給定公式分別計(jì)算FVl和FV2，F(xiàn)V2和FV3之間的比率Tl，T2，但TD=TO和T2>=T0同時(shí)滿足時(shí)，表示此時(shí)電機(jī)處于近焦區(qū)，開始執(zhí)行自適應(yīng)爬山算法，否則采用固定大長(zhǎng)StepN=nInitstep (η是一個(gè)倍數(shù),根據(jù)不同的聚焦模式會(huì)自由選擇)運(yùn)動(dòng)，比較前后兩巾貞圖像的比率，并反饋電機(jī)運(yùn)動(dòng)指到找到近焦區(qū)域。
[0110]2)自適應(yīng)爬山過程
[0111]自適應(yīng)爬山算法是一種變步長(zhǎng)搜索算法。
[0112]步長(zhǎng)選擇:當(dāng)電機(jī)處于近焦區(qū)域時(shí)，開始執(zhí)行爬坡。電機(jī)爬坡步長(zhǎng)隨著當(dāng)前聚焦評(píng)價(jià)值的大小而改變.聚焦評(píng)價(jià)值增大，電機(jī)步長(zhǎng)依次減小，直到達(dá)到給定最小步長(zhǎng)。
[0113]方向選擇:當(dāng)找到近焦區(qū)域時(shí)，比較電機(jī)運(yùn)動(dòng)前后最后兩幀圖像聚焦評(píng)價(jià)大小給出爬坡方向，比如FV2〈FV3時(shí)，說明聚焦電機(jī)正在接近聚焦位置則按原始電機(jī)方向爬坡，否則電機(jī)轉(zhuǎn)向開始爬坡。
[0114]過山頂準(zhǔn)則:爬坡開始，比較電機(jī)運(yùn)動(dòng)后前后兩幀圖像聚焦評(píng)價(jià)值FV2，F(xiàn)V3，當(dāng)FV2-FV3大于給定閥值，表示越過聚焦曲線最大值，電機(jī)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，并減小步長(zhǎng)，直到以最小步長(zhǎng)越過山頂三次，以過山頂前后幾幀圖像聚焦評(píng)價(jià)值最大的電機(jī)位置作為聚焦位置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)移動(dòng)到該位置，聚焦結(jié)束。
[0115]本發(fā)明還涉及一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于:它包括自適應(yīng)變倍跟蹤模塊，所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊包括，
[0116]輸入單元，用于輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到獲取單元；
[0117]獲取單元，用于當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置而后轉(zhuǎn)到匹配單元；
[0118]匹配單元，用于根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到調(diào)整單元；
[0119]調(diào)整單元，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置。
[0120]上述中，所述匹配單元具體包括，
[0121]變倍方向判別裝置，用于判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則轉(zhuǎn)到聚焦位置選取裝置，若為小倍率向大倍率則轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置；
[0122]聚焦位置選取裝置，用于選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置；
[0123]所述調(diào)整單元具體包括，
[0124]實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置，而后轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置；
[0125]變倍倍率判別裝置，用于判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置，否則轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置；
[0126]驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，轉(zhuǎn)到變倍跟蹤曲線選擇裝置；
[0127]變倍跟蹤曲線選擇裝置，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置。
[0128]上述中，所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊后轉(zhuǎn)到環(huán)境照度判別模塊，環(huán)境照度判別模塊轉(zhuǎn)到快速自動(dòng)聚焦模塊；
[0129]所述快速自動(dòng)聚焦模塊包括，
[0130]聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元，用于將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值，而后轉(zhuǎn)到聚焦電機(jī)微動(dòng)單元；
[0131]聚焦電機(jī)微動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域而后轉(zhuǎn)到爬山單元；
[0132]爬山單元，用于采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值而后轉(zhuǎn)到閾值判斷單元；
[0133]閾值判斷單元，用于檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則轉(zhuǎn)回聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元；
[0134]所述環(huán)境照度判別模塊包括，
[0135]聚焦模式設(shè)定單元，用于設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則而后轉(zhuǎn)到光強(qiáng)信息獲取單元；
[0136]光強(qiáng)信息獲取單元，用于獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率而后轉(zhuǎn)到選擇單元；
[0137]選擇單元，用于判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。
[0138]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:它包括自適應(yīng)變倍跟蹤流程，所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程包括步驟， A)、輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線； B)、當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置； C)、根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線； D)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述步驟C具體包括步驟， S1)、判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則執(zhí)行步驟S2，若為小倍率向大倍率則執(zhí)行步驟S4 ； S2)、選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后執(zhí)行步驟S3 ； 所述步驟D具體包括步驟， S3)、實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置； S4)、判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S5； S5)、實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，執(zhí)行步驟S6 ； 56)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，執(zhí)行步驟S2。
3.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述步驟A中，輸入至少四條分別聚焦距離為3米、6米、10米及無(wú)限遠(yuǎn)的變倍跟蹤曲線。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程后還包括快速自動(dòng)聚焦流程；所述快速自動(dòng)聚焦流程包括步驟， H)、將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值； I)、驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域； J)、采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值； K)。檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則返回步驟H。
5.如權(quán)利要求4的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述自適應(yīng)變倍跟蹤流程與快速自動(dòng)聚焦流程之間還包括環(huán)境照度判別流程；所述環(huán)境照度判別流程包括步驟，E)、設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則； F)、獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率； G)、判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則； 所述快速自動(dòng)聚焦流程中的步驟J，以匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)為基準(zhǔn)通過自適應(yīng)爬山技術(shù)，根據(jù)聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則找到匹配聚焦模式中聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值。
6.如權(quán)利要求4或5所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述步驟I具體包括步驟， 11)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以小步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)多次，判斷電機(jī)處于近焦區(qū)域范圍還是遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍，若為遠(yuǎn)焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟F2，若為近焦區(qū)域范圍則執(zhí)行步驟J ; 12)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以大步長(zhǎng)和當(dāng)前聚焦方向運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)至端點(diǎn)未找到近焦區(qū)域范圍則反向聚焦方向以大步長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)直至找到近焦區(qū)域范圍。
7.如權(quán)利要求4或5所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦方法，其特征在于:所述步驟I中，通過計(jì)算獲取的垂直高頻分量的斜率后于預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率比較，若不小于則判斷為在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)。
8.一種攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于:它包括自適應(yīng)變倍跟蹤模塊，所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊包括， 輸入單元，用于輸入至少兩條聚焦距離不同的變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到獲取單元； 獲取單元，用于當(dāng)開始變倍時(shí)，獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置及聚焦電機(jī)位置，從而得到變倍倍率與聚焦位置而后轉(zhuǎn)到匹配單元； 匹配單元，用于根據(jù)變倍倍率與聚焦位置與輸入的變倍跟蹤曲線進(jìn)行匹配，選擇最接近的一條變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到調(diào)整單元； 調(diào)整單元，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置。
9.如權(quán)利要求8所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于:所述匹配單元具體包括， 變倍方向判別裝置，用于判別變倍方向，若為大倍率向小倍率則轉(zhuǎn)到聚焦位置選取裝置，若為小倍率向大倍率則轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置； 聚焦位置選取裝置，用于選取輸入的各條變倍跟蹤曲線對(duì)應(yīng)變倍倍率下的聚焦位置，選擇聚焦位置與獲取的聚焦位置最近的一條變倍跟蹤曲線為參考變倍跟蹤曲線而后轉(zhuǎn)到實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置； 所述調(diào)整單元具體包括， 實(shí)時(shí)變焦倍率獲取裝置，用于實(shí)時(shí)獲取變倍電機(jī)位置得到變焦倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在考變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置，而后轉(zhuǎn)到變倍倍率判別裝置； 變倍倍率判別裝置，用于判斷獲取的變倍倍率是否超過預(yù)設(shè)值，是則轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置，否則轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置；驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整裝置，用于實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前變倍電機(jī)位置以得到變倍倍率，驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在調(diào)聚焦位置最遠(yuǎn)的那條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置；直至該變倍倍率達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，轉(zhuǎn)到變倍跟蹤曲線選擇裝置； 變倍跟蹤曲線選擇裝置，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)整至獲取變倍倍率在每條變倍跟蹤曲線中對(duì)應(yīng)聚焦位置并獲取聚焦評(píng)價(jià)值，選取評(píng)價(jià)值最大的聚焦位置所在的變倍跟蹤曲線作為參考變倍跟蹤曲線，轉(zhuǎn)回聚焦位置選取裝置。
10.如權(quán)利要求8所述的攝像機(jī)變倍快速自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，其特征在于:所述自適應(yīng)變倍跟蹤模塊后轉(zhuǎn)到環(huán)境照度判別模塊，環(huán)境照度判別模塊轉(zhuǎn)到快速自動(dòng)聚焦模塊； 所述快速自動(dòng)聚焦模塊包括， 聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元，用于將每幀圖像指定聚焦區(qū)域劃分為多個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口，提取每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口垂直高頻分量，通過二次曲線擬合得到每幀圖像的聚焦評(píng)價(jià)值，而后轉(zhuǎn)到聚焦電機(jī)微動(dòng)單元； 聚焦電機(jī)微動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)微動(dòng)，同時(shí)獲取多幀圖像中聚焦區(qū)域的垂直高頻分量，判斷其是否在預(yù)設(shè)的近焦區(qū)域范圍內(nèi)，否則驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)直到找到近焦區(qū)域而后轉(zhuǎn)到爬山單元； 爬山單元，用于采用自適應(yīng)爬山技術(shù)，找到聚焦評(píng)價(jià)曲線的最大值，并把該值采用當(dāng)前圖像處于聚焦清晰狀態(tài)的參考值而后轉(zhuǎn)到閾值判斷單元； 閾值判斷單元，用于檢測(cè)當(dāng)前圖像的聚焦評(píng)價(jià)值與參考值比較是否超過偏差閾值，是則轉(zhuǎn)回聚焦評(píng)價(jià)值擬合單元； 所述環(huán)境照度判別模塊包括， 聚焦模式設(shè)定單元，用于設(shè)定至少兩個(gè)不同的聚焦模式，每個(gè)聚焦模式中對(duì)應(yīng)配置有變倍倍率值、光強(qiáng)值、增益、聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則而后轉(zhuǎn)到光強(qiáng)信息獲取單元； 光強(qiáng)信息獲取單元，用于獲取當(dāng)前圖像的光強(qiáng)信息、增益及當(dāng)前變倍電機(jī)對(duì)應(yīng)的變倍倍率而后轉(zhuǎn)到選擇單元； 選擇單元，用于判斷獲取的當(dāng)前光強(qiáng)信息、增益及變倍倍率與哪個(gè)聚焦模式中配置的變倍倍率值、增益及 光強(qiáng)值相匹配，選擇匹配聚焦模式中的聚焦步長(zhǎng)、聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)及聚焦結(jié)束的判斷準(zhǔn)則。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK103929588SQ201410108798
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】孫少輝 申請(qǐng)人:金三立視頻科技（深圳）有限公司