CN103743381A - 一种可变倍球机机芯的测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变倍球机机芯的测距方法，包括下列步骤：S11.选定球机机芯，通过机芯的对焦值和变倍范围进行测距前的预处理，生成距离查询表；S12.预处理后，选定要测距的物体，调整机芯使对焦清晰，获取当前对焦值和当前变倍值；S13.判断当前对焦值是否合理，当前变倍值是否符合变倍范围的限定，符合的话通过距离查询表里的相关参数计算出物体的距离，不符合的话重新调整变倍值，再次测量；S14.计算测出物体的距离并显示。本发明不需增加额外测量设备且测量成本低。

Description

一种可变倍球机机芯的测距方法

技术领域

本发明涉及一种摄像机机芯视频测距，特别是涉及一种可变倍球机机芯的测距方法。

背景技术

当前测距技术繁多，主要以下三种测距方法:

1.激光测距：通过激光发射器发射激光脉冲，通过接收到的激光脉冲，计算其发射与接收的时间差，因为光的速度是已知的，由此可计算出物体的距离；

2.雷达测距：通过雷达发射脉冲波，与激光测距的方法类似，根据其收发时间差来实现距离的测量；或者发射经过调频的连续波，通过接收波与发射波的频差来计算出距离；

3.视觉测距：一般利用双目视觉系统，即利用两个摄像机在不同的位置，对同一个物体进行摄像，根据两幅图像的视差，通过计算机分析，计算出物体的距离。

然而现有技术的方案中要么需要配合激光器、雷达发射器或者需要多个摄像机进行视差计算，安装要求严格，成本高，且在现行的视频监控球机中，加装上述设备，显得不现实。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种不需增加额外测量设备且测量成本低的可变倍球机机芯的测距方法。

本发明采用以下技术方案：

一种可变倍球机机芯的测距方法，包括下列步骤：

S11.选定球机机芯，通过机芯的对焦值和变倍范围进行测距前的预处理，生成距离查询表；

S12.预处理后，选定要测距的物体，调整机芯使对焦清晰，获取当前对焦值和当前变倍值；

S13.判断当前对焦值是否合理，判断当前变倍值是否符合变倍范围的限定，符合的话通过距离查询表里的相关参数计算出物体的距离，不符合的话重新调整变倍，再次测量；

S14.计算测出物体的距离并显示。

对于球机而言，不管是模拟球机还是高清球机，其核心部件都必须有一个机芯，而该机芯都具备变倍和对焦功能。机芯的自动对焦功能一般的方法是先根据对焦曲线，近似找到对焦值，通过算法分析图像的清晰度，再通过“爬山法”等算法，找到清晰度最高的对焦值，完成自动对焦功能。因此，根据上面的描述，当物体与机芯的距离固定，在机芯允许的对焦范围内，我们可以找到物体清晰度最高时对应的对焦值。反过来，当我们预先把不同距离的物体最清晰时的对焦值记录下来，根据当前的最佳对焦值，就可以反推得物体离机芯的距离。本发明的测量方法正是基于这样的原理提出的。

其中，对于步骤S11而言，由于球机的类型较多，所以需要根据实际需求确定选用哪种球机来进行测距，从而确定其相关参数；对于步骤S13，对于当前对焦值要判断是否符合球机机芯本身具有的对焦值范围，对于当前变倍值出现大于限定范围，系统提示减小变倍值，当前变倍值小于限定范围，系统提示增加变倍值。这两种情况均会提示用户重新调整变倍值，以便再次测量，重新获取当前对焦值和当前变倍值，只有当前变倍值满足限定范围才可以计算出合理的距离值。

优选地，所述预处理步骤包括：

S21.利用机芯自动对焦功能测量出物体与机芯不同距离时的最佳对焦值；

S22.根据每个最佳对焦值对应一个物体与机芯之间的距离制出对焦值—物距的对焦表；

S23.在物体自动对焦清晰的基础上，针对选定的球机机芯限定机芯的变倍值范围；

S24.根据上述所获取的对焦数据及变倍范围限制，每一个距离段会对应多个参数，包括：初始对焦值、最终对焦值、初始距离、最终距离、初始变倍值和最终变倍值；

S25.不同的距离段根据对焦表和上述6个参数生成一个距离查询表。

其中，步骤S23的提出是因为对于不同的变倍值，对其最佳对焦值的获取也会有一定影响，当物体较近时，如果变倍很大，则机芯可能对不了焦，因此尽可能使得变倍值较大，且物体可以自动对焦清晰，变倍值范围需要做一定的限制；而对于步骤S24提到“每一个距离段会对应多个参数”是因为最佳的对焦曲线不是严格的线性关系，所以测量距离选取时需要分段进行，在所选取距离段内则认为是线性的。

优选地，所述计算物体距离方法为：

S31.根据距离查询表确定变倍值落在哪个距离段的变倍范围里，从而确定初始距离和最终距离，然后计算该距离段每1cm所对应的对焦值R，所述对焦值R = （最终对焦值-初始对焦值）/（最终距离-初始距离）；      

S32.物体与机芯距离S= 初始距离 + （初始对焦值-当前对焦值）/R；              

S33.将获得的当前对焦值代入上述公式即可得到物体离机芯的距离。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：利用监控球机本身变倍机芯的特性，即可以测量球机到所观察物体的距离，基本不产生任何成本，也不需要进行特殊的安装，其测量精度和范围，基本满足监控球机的要求，可以为视频监控提供基本的距离参考，为后续图像的智能分析提供距离数据。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明关于对焦值-物距的对焦表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：以索尼FCB-CH6300机芯为例，其光学变倍范围0~16384(1~20倍)，对焦值范围4096~61440，物体不同的距离，所获取的数据如图2。

为将变倍值对对焦值—物距的影响减至最小，获取上述数据，需要对变倍值作一定限制，因为当物体较近时，如果变倍很大，则机芯可能对不了焦。尽可能使得变倍值较大，且物体可以自动对焦清晰，作如下限制：

物体与机芯距离小于等于40cm时，变倍值需要小于10752；

物体与机芯距离大于40cm且小于等于90cm时,变倍值需要大于等于1280，小于等于12288；

物体与机芯距离大于90cm时，变倍值需要调至最大，即16384。

根据上述所获取的对焦数据及变倍范围限制，每一个距离段可以有下面的参数与之对应：

初始对焦值，最终对焦值，初始距离，最终距离，初始变倍值，最终变倍值。

不同的距离段就可以组成一个距离查询表。

以10cm~20cm这个距离段为例，

初始对焦值 = 57088，最终对焦值 = 54016，初始距离 = 10cm, 最终距离 = 20cm,

初始变倍值 = 0，最终变倍值 = 10752；

当获取到的当前最佳对焦值为55000时，首先判断其变倍值是否合法，即是否小于10752，如果合法，则该段每1cm所对应的对焦值R：

R =（最终对焦值-初始对焦值）/（最终距离-初始距离）；//公式1

则物体与机芯距离S：

S = 初始距离 + （初始对焦值-当前对焦值）/R； //公式2         

用对焦值55000代入上述公式，所得距离S=16.8cm。

根据预处理生成的索尼FCB-CH6300机芯30m以内的距离查询表如下，其中对焦值和变倍值数据以16位进制编码（括号内的元素为：初始对焦值，最终对焦值，初始距离(单位cm)，最终距离(单位cm)，初始变倍值，最终变倍值）。

{0xDF00,0xD300,10,20,0,0x2A00}

{0xD2FF,0xCF00,20,30,0,0x2A00}

{0xCEFF,0xCA00,30,40,0,0x2A00}

{0xC9FF,0xC700,40,50,0x500,0x3000}

{0xC6FF,0xC400,50,60,0x500,0x3000}

{0xC3FF,0xC300,60,70,0x500,0x3000}

{0xC2FF,0xC200,70,80,0x500,0x3000}

{0xC1FF,0xC100,80,90,0x500,0x3000}

{0xC0FF,0xBB00,90,100,0x4000,0x4000}

{0xBAFF,0xB400,100,110,0x4000,0x4000}

{0xB3FF,0xA700,110,130,0x4000,0x4000}

{0xA6FF,0x9B00,130,150,0x4000,0x4000}

{0x9AFF,0x9200,150,170,0x4000,0x4000}

{0x91FF,0x8A00,170,190,0x4000,0x4000}

{0x89FF,0x8100,190,210,0x4000,0x4000}

{0x80FF,0x7800,210,230,0x4000,0x4000}

{0x77FF,0x7400,230,250,0x4000,0x4000}

{0x73FF,0x7000,250,270,0x4000,0x4000}

{0x6FFF,0x6D00,270,280,0x4000,0x4000}

{0x6CFF,0x6700,280,300,0x4000,0x4000}

{0x66FF,0x6100,300,330,0x4000,0x4000}

{0x60FF,0x5D00,330,360,0x4000,0x4000}

{0x5CFF,0x5600,360,390,0x4000,0x4000}

{0x55FF,0x5100,390,420,0x4000,0x4000}

{0x50FF,0x4E00,420,450,0x4000,0x4000}

{0x4DFF,0x4A00,450,480,0x4000,0x4000}

{0x49FF,0x4600,480,510,0x4000,0x4000}

{0x45FF,0x4300,510,540,0x4000,0x4000}

{0x42FF,0x4000,540,570,0x4000,0x4000}

{0x3FFF,0x3E00,570,600,0x4000,0x4000}

{0x3DFF,0x3D00,600,630,0x4000,0x4000}

{0x3CFF,0x3B00,630,660,0x4000,0x4000}

{0x3AFF,0x3900,660,690,0x4000,0x4000}

{0x38FF,0x3600,690,720,0x4000,0x4000}

{0x35FF,0x3500,720,750,0x4000,0x4000}

{0x34FF,0x3400,750,780,0x4000,0x4000}

{0x33FF,0x3200,780,810,0x4000,0x4000}

{0x31FF,0x3000,810,840,0x4000,0x4000}

{0x2FFF,0x2F00,840,870,0x4000,0x4000}

{0x2EFF,0x2E00,870,900,0x4000,0x4000}

{0x2DFF,0x2D00,900,930,0x4000,0x4000}

{0x2CFF,0x2C00,930,960,0x4000,0x4000}

{0x2BFF,0x2B00,960,990,0x4000,0x4000}

{0x2AFF,0x2900,990,1050,0x4000,0x4000}

{0x28FF,0x2800,1050,1100,0x4000,0x4000}

{0x27FF,0x2600,1100,1150,0x4000,0x4000}

{0x25FF,0x2500,1150,1200,0x4000,0x4000}

{0x24FF,0x2400,1200,1250,0x4000,0x4000}

{0x23FF,0x2300,1250,1300,0x4000,0x4000}

{0x22FF,0x22A0,1300,1350,0x4000,0x4000}

{0x229F,0x2200,1350,1400,0x4000,0x4000}

{0x21FF,0x2100,1400,1450,0x4000,0x4000}

{0x20FF,0x2050,1450,1500,0x4000,0x4000}

{0x204F,0x2000,1500,1550,0x4000,0x4000}

{0x1FFF,0x1F00,1550,1600,0x4000,0x4000}

{0x1EFF,0x1EA0,1600,1650,0x4000,0x4000}

{0x1E9F,0x1E00,1650,1700,0x4000,0x4000}

{0x1DFF,0x1DA0,1700,1750,0x4000,0x4000}

{0x1D9F,0x1D00,1750,1800,0x4000,0x4000}

{0x1CFF,0x1CA0,1800,1850,0x4000,0x4000}

{0x1C9F,0x1C00,1850,1900,0x4000,0x4000}

{0x1BFF,0x1BA0,1900,1950,0x4000,0x4000}

{0x1B9F,0x1B00,1950,2000,0x4000,0x4000}

{0x1AFF,0x1AA0,2000,2050,0x4000,0x4000}

{0x1A9F,0x1A00,2050,2100,0x4000,0x4000}

{0x19FF,0x19A0,2100,2200,0x4000,0x4000}

{0x199F,0x1900,2200,2300,0x4000,0x4000}

{0x18FF,0x18A0,2300,2400,0x4000,0x4000}

{0x189F,0x1800,2400,2500,0x4000,0x4000}

{0x17FF,0x17A0,2500,2600,0x4000,0x4000}

{0x179F,0x1700,2600,2700,0x4000,0x4000}

{0x16FF,0x16A0,2700,2800,0x4000,0x4000}

{0x169F,0x1600,2800,2900,0x4000,0x4000}

{0x15FF,0x15A0,2900,3000,0x4000,0x4000}

利用上述查询表，再结合公式1和公式2，就可以计算出10cm~30m内的物体与机芯的距离。

结合图1测量方法流程，对离机芯30m内的各物体进行测量，测得结果如下表：

序号	实际距离(cm)	测量距离(cm)	绝对误差(cm)	相对误差
					1	50	48	2	0.04
2	100	96	4	0.04
					3	200	197	3	0.015
4	300	289	11	0.037
					5	400	398	2	0.005
6	500	487	13	0.026
					7	600	585	15	0.025
8	700	709	9	0.013
					9	800	786	14	0.0175
10	900	880	20	0.022
					11	1000	1037	37	0.037
12	1100	1037	63	0.048
					13	1200	1141	59	0.049
14	1300	1241	59	0.045
					15	1400	1317	83	0.059
16	1500	1460	40	0.027
					17	1600	1568	32	0.02
18	1700	1691	9	0.005
					19	1800	1873	73	0.04
20	1900	1799	11	0.0058
					21	2000	1871	129	0.0645
22	2100	1992	108	0.051
					23	2200	2078	122	0.055
24	2300	2175	125	0.054
					25	2400	2284	116	0.048
26	2500	2400	100	0.04
					27	2600	2554	46	0.0177

从上表可以看出，测得物体与机芯的距离与实际距离误差并不大，说明这种测距方法是比较科学，基本满足监控球机的要求，可以为视频监控提供基本的距离参考。

可以理解到，在实施例限定的范围外的物体与机芯的距离同样可以基于上述原理方法测出。

Claims (3)

1.一种可变倍球机机芯的测距方法，其特征在于，包括下列步骤：

S11.选定球机机芯，通过机芯的对焦值和变倍范围进行测距前的预处理，生成距离查询表；

S12.预处理后，选定要测距的物体，调整机芯使对焦清晰，获取当前对焦值和当前变倍值；

S13.判断当前对焦值是否合理，当前变倍值是否符合变倍范围的限定，符合的话通过距离查询表里的相关参数计算出物体的距离，不符合的话重新调整变倍值，再次测量；

S14.计算测出物体的距离并显示。

2.根据权利要求1所述的一种可变倍球机机芯的测距方法，其特征在于，所述预处理步骤包括：

S21.利用机芯自动对焦功能测量出物体与机芯不同距离时的最佳对焦值；

S22.根据每个最佳对焦值对应一个物体与机芯之间的距离制出对焦值—物距的对焦表；

S23.在物体自动对焦清晰的基础上，针对选定的球机机芯限定机芯的变倍值范围；

S24.根据上述所获取的对焦数据及变倍范围限制，每一个距离段会对应多个参数，包括：初始对焦值、最终对焦值、初始距离、最终距离、初始变倍值和最终变倍值；

S25.不同的距离段根据对焦表和上述6个参数生成一个距离查询表。

3.根据权利要求2所述的一种可变倍球机机芯的测距方法，其特征在于，所述计算物体距离方法为：

S31.根据距离查询表确定对焦值落在哪个距离段的对焦范围里，从而确定初始距离和最终距离，然后计算该距离段每1cm所对应的对焦值R，所述对焦值R = （最终对焦值-初始对焦值）/（最终距离-初始距离）；      

S32.物体与机芯距离S= 初始距离 + （初始对焦值-当前对焦值）/R；              

S33.将获得的当前对焦值代入上述公式即可得到物体离机芯的距离。

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