CN104730677B - 非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路及方法。本发明分为硬件与方法步骤两个部分。1、硬件：通过选用合适的元器件，搭建出具有连续变焦控制及自动聚焦功能的电路，该电路具有功耗小，电路板尺寸小的特点，方便于应用在各种不同系统中。电路主要包括以下几个部分：1)主供电电路；2)数据采集电路；3)主控系统电路；4)电机驱动电路；5)位置反馈电路；6)串口控制电路。2、方法步骤：连续变焦控制采用线性分段拟合方式，精确模拟出变焦凸轮曲线；自动聚焦采用模糊控制与Tenengrad评价函数相结合的方式，通过自适应聚焦步长，快速准确地实现目标聚焦。
Description
技术领域
本发明属于红外成像及红外运动控制领域，根据红外图像及连续变焦凸轮曲线，实现对连续变焦红外热像仪精确变焦控制及任意位置自动聚焦控制，适用于红外搜救、跟踪、监控及安防系统，特别涉及一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路及方法。
背景技术
对于监控、安防系统，首先需要快速大范围搜索并发现目标，然后才能对目标进行放大，跟踪、监控。当采用单镜头时，由于视场固定，如果采用大视场镜头，有利于目标的搜索但不利于对目标进行放大、跟踪和监控。采用小视场镜头，则不利于目标的搜索。如果采用双视场和三视场镜头，从大视场切换到小视场时，由于不能实时监控，容易丢失目标。而采用连续变焦红外镜头的红外热像仪有着无与伦比的优势，当需要搜索目标时，采用大视场方式，便于大范围内快速发现目标，当发现目标后，根据目标的特征，可以快速调整到合适的视场大小，而且在视场调整时，红外热像仪图像能一直保持清晰，实现对目标实时监控，不会因为视场的切换而丢失目标。
然而实际的连续变焦镜头不可能保持变焦范围内所有的点都齐焦，影响连续变焦红外镜头齐焦性主要有以下三个方面的，第一：由于受零、部件(特别是变焦凸轮曲线)加工误差，以及红外连续变焦镜头装配误差的影响，连续变焦红外镜头的齐焦性一直很不稳定，很难保证连续变焦镜头在焦距范围内的任何位置图像一直都保持清晰；第二：由于红外光学材料折射率温度系数dn/dT较大，比可见光光学材料折射率的温度系数大一个数量级以上，因此，在不同环境温度下，红外镜片的曲率、厚度及相对位置都会发生变化，从而使连续变焦红外热像仪的齐焦性更加劣化。由于装配调试通常在室温条件下进行，当某个镜头装调完成后，在室温时齐焦性尚能满足要求，但在其它温度条件下，不同的变焦位置成像时，目标离焦情况千差万别，很难通过某些固定的补偿方式进行修正。第三：由于红外热像仪接收目标的红外辐射，在某一个环境温度下，工作一段时间后，红外镜头的温度会缓慢升高，此时，也会导致红外镜头的齐焦性发生变化，特别是当红外镜头的焦距较大时，目标离焦及像差会更加明显。使用红外热像仪经常会发现，在对某个目标连续监控一段时间后，红外视频会越来越模糊。采用电动调焦时，很难快速将视频图像调节到最佳状态，特别是在视场转换后，在用户进行电动调焦的过程中，目标可能消失在视场之外，因此严重影响用户对目标的监视及跟踪。
由于连续变焦凸轮是一个不规则的曲线，很难根据目标特征精确调整视场大小并反馈当前视场大小的值，采用传统方式反馈的视场精度也无法满足目标跟踪使用要求。
此外，非制冷红外热像仪像元点灰度值波动范围较大，在相同的环境温度，对同一个目标进行观测时，每个像元点的变化量在0～7之间，因此采用基于图像的梯度的自动聚焦算法很难将聚焦的精度提高到98%以上。由于环境的湿度及目标距离的影响，根据图像的灰度值也难以判定目标的离焦程度，如果采用相同的聚焦步长时，会导致聚焦的速度及精度达不到使用的要求。因此，制约了自动聚焦技术在非制冷红外热像仪上的应用。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用线性分段拟合方式，精确模拟出变焦凸轮曲线；自动聚焦采用模糊控制与Tenengrad评价函数相结合的方式，通过自适应聚焦步长，快速准确地实现目标聚焦的非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路及方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路，其特征在于，包括：供电电路、 数据采集电路、主控系统电路、电机驱动电路、位置反馈电路、 串口控制电路，其中：
所述供电电路包括：开关电源，与开关电源相连的低压差线性稳压器LDO；
所述数据采集电路包括：数字视频接口以及FIFO存储器；
所述主控系统电路包括：主控制芯片MCU，数字信号处理芯片DSP，与所述数字信号处理芯片DSP相连的用于存储程序的串口FLASH；
所述电机驱动电路包括：变焦电机驱动，与变焦电机驱动相连的聚焦电机驱动，与聚焦电机驱动相连的电机驱动，所述电机驱动为H桥驱动；
所述位置反馈电路包括：采用同一个基准源供电的线性电位器和采样ADC；
所述串口控制电路包括：用于与上位机系统通信的上行串口，用于与数字板通信的数据字板通信串口；
所述主控制芯片MCU分别与数字信号处理芯片DSP、数据字板通信串口相互通信，所述主控制芯片MCU的信号输出端与变焦电机驱动的驱动信号输入端相连，所述主控制芯片MCU的信号输入端与电机驱动以及线性电位器的接口相连；所述低压差线性稳压器LDO分别与数字信号处理芯片DSP和FIFO存储器的电源输入端相连；所述数字视频接口的输出端分别与FIFO存储器和开关电源输入端相连。
由于变焦电机与聚焦电机分开，其中变焦电机由电位器反馈，而聚焦电机由视频图像反馈，极限位置由限位开关反馈；原图在该处做了简化，所以画在一个框图内；
在上述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路，其特征在于，所述开关电源输入的电压范围达为6V～24V, 所述低压差线性稳压器LDO调整压差为0.4V ～0.7V。
一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，包括：
连续变焦控制步骤，利用若干特定点变焦凸轮曲线，便于精确拟合凸轮曲线；采用分段方式精确拟合变焦凸轮曲线，利用该变焦凸轮曲线精确控制变焦及反馈视场值;其中，光学系统变焦透镜组的移动轨迹，当透镜组在光路中遵循该曲线移动时，光学系统的焦距发生改变，同时像面保持稳定不动，而特定的点则是该变焦凸轮曲线中的离散点，选取曲线在设定范围内变化大的离散点即特定点；
自动聚焦控制步骤，在不同的离焦位置选择合适的聚焦步长，驱动电机进行自动聚焦。
在上述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，所述续变焦控制步骤包括：
凸轮曲线拟合子步骤：设置若干特定点，根据连续变焦红外镜头的变焦范围，通过分段直线拟合方式，精确拟合变焦凸轮曲线；
变焦位置反馈子步骤，采用电位器进行变焦位置反馈；
焦距视场调整子步骤，根据拟合得到的变焦凸轮曲线以及电位器反馈得到的电位器值，采用变焦凸轮曲线与电位器值一一对应的关系，精确控制变焦及反馈视场值。
在上述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，所述自动聚焦控制步骤包括：
边缘能量计算子步骤，利用基于Sobel梯度算子的视频图像Tenengrad评价函数计算边缘能量值-A；
聚焦方向判断子步骤，驱动电机正转并计算新的边缘能量值-B，根据边缘能量值-A和边缘能量值-B判断相机聚焦方向是否正确（怎么判断），当FST-B大于FST-A时一个步距值时，聚焦方向正确，当FST-B小于FST-A一个步距值时，聚焦方向相反，当FST-B等于FST-A（也就是值的变化小于步距，则处在远离焦的位置上，或者视场中没有目标，只有背景，一直按该方向驱动电机，如果碰到限位开关，则反向，或者走1.5分钟（根据调焦全程需要的时间来设定）FST-B与FST-a差没有大过步距的值时，则反向，如果反向再次碰到限位开关，则表明视场中没有视频，停止调焦）若聚焦方向错误，则电机转向；
模糊逻辑判断子步骤，计算当前视场的边缘能量值FST并对其进行分段模糊化，将模糊化结果与d(FST)/dt值组成一个加权矩阵，STvl表示FST值大，STvs表示表示FST值小；其中，加权矩阵是根据不同的红外探测器的响应率给出的一个经验值，对于UL03262,UL03362,响应率在0.7E-03V/K～1.2E-02V/K时，对同一个目标，不同环境湿度下的FST不同，在25度，湿度70%时，FST为600000，以此为基准，600000±20000范围内的值取1,每加减40000则值加减0.1,故加权矩阵为，该加权矩阵主要用于调整聚焦时的自适应步长；
调整步长确定子步骤，通过矩阵加权值，确定电机调整步长的大小并驱动电机进行焦距调整；视频以50～60帧/秒，以二帧频为节拍，d(FST)/dt值分为6级，该值经过处理，所有的值小于1，方便计算，该值选择在如下矩阵中的某一个区间内，（<0.1 0.1～0.3 0.3～0.5 0.5～0.7 0.7～0.9 ＞0.9），该矩阵与上述的矩阵相乘，则可得出当前的步长；例如，该值在0.4，灰度值630000，根据加权矩阵，则对应的值可以取1.1*40000，44000的步长；
调整效果判断子步骤，判断经调整步长确定子步骤焦距调整后得到的视场的边缘能量值FST与经调整步长确定子步骤焦距调整前的边缘能量值FST相比是否变小，若未变小，则重复模糊逻辑判断子步骤，否则，降低脉冲宽度调制速率，并将电机调整步长减半，然后结束聚焦控制。
在上述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，在边缘能量计算子步骤之前还包括：
括聚焦窗口选定子步骤，当目标背景复杂并具有不同景深的目标时，由用户选定一个聚焦窗口，并将所述聚焦窗口对准需要聚焦的目标，后续的所有聚焦计算只对窗口中的目标进行。
在上述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，所述边缘能量的计算基于公式：，其中： TX是SOBEL X方向梯度算子与聚焦窗口中的灰度值的矩阵乘积和，TY是SOBEL Y方向梯度算子与聚焦窗口中的灰度值的矩阵乘积和，实际的计算中，为提高聚焦精度，增加了45度方向和135度方向的梯度算子乘积和计算值。
因此，本发明具有如下优点：采用线性分段拟合方式，精确模拟出变焦凸轮曲线；自动聚焦采用模糊控制与Tenengrad评价函数相结合的方式，通过自适应聚焦步长，快速准确地实现目标聚焦。
附图说明
附图1是本发明的连续变焦及自动聚焦电路框图。
附图2是本发明实施例中非制冷红外热像仪边缘能量值曲线图。
附图3是本发明中自动聚焦模糊控制系统结构示意图。
附图4是本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本发明(非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路)，分为硬件与软件两个部分。1、硬件：通过选用合适的元器件，搭建出具有连续变焦控制及自动聚焦功能的电路，该电路具有功耗小，电路板尺寸小的特点，方便于应用在各种不同系统中。电路主要包括以下几个部分：1) 主供电电路；2) 数据采集电路；3) 主控系统电路；4) 电机驱动电路；5)位置反馈电路；6) 串口控制电路。2、软件：连续变焦控制采用线性分段拟合方式，精确模拟出变焦凸轮曲线；自动聚焦采用模糊控制与Tenengrad评价函数相结合的方式，通过自适应聚焦步长，快速准确地实现目标聚焦。
一：控制系统。
1、供电电路。
为了节省功耗，供电电路采用开关电源，通过调整匹配电阻，可以使输入的电压范围达到(6V～24V),电源效率大于90%。第二级采用LDO电源给DSP供电，通过调整压差(0.7V)，提升电源的效率。
2、数据采集电路。
为了实现快速准确聚焦，同时又保持电路的功耗，需要对每一帧数字视频进行快速运算，因此在DSP与数字视频之间增加一级FIFO存储器用于 数据缓存，从而既可以适当降低DSP的工作频率，又不会丢失数字帧频。
3、主控系统电路。
主控芯片采用5000系列DSP，该芯片功耗较低，运算速度适中，主频最高可以达到200M，通过采用串口FLASH存储程序，不仅可以节省电路板面积，还可以降低功耗。采用新开发的自动聚焦算法，可以对帧频50Hz的视频每一帧进行快速计算。
4、电机驱动电路。
电机驱动包括变焦电机及自动聚焦电机驱动，电机驱动选用H桥驱动方式，既能保证电机平稳运行，又能简化控制电路。在电机不运行时，采用低功耗控制模式节省电能。
5、位置反馈电路。
变焦位置由线性电位器反馈，电位器与采样ADC采用同一个基准源供电，从而保证采样精度。
6、串口控制电路。
串口控制包括两路串口，一路用于与上位机系统通信，另一路用于与数字板通信。从而可以通过该电路将红外热像仪的全部电路系统连结在一起。此外，由于变焦或聚焦时，不允许自动校正操作，同时增加与数字板的串口，可以简化系统对红外热像仪的控制通道，两路串口能满足使用要求。
非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路，通过采用低功耗设计，使电路总功耗控制在0.8W左右，当第二级电源采用开关电源后，总功耗小于0.7W。电路板尺寸大小为40mm×40mm。与外部系统采用RS422通信，与数字电路板采用RS232通信，由于数字板与聚焦板之间间距较小，也可以直接采用TTL电平通信。该串口主要用于控制红外热像仪的增益、亮度等变换，如果采用自动增益或系统有其它的串口对其进行控制，则可以不接该串口。连续变焦及自动聚焦电路框图如附图1所示：
二：方法流程。
1. 连续变焦控制步骤。
1.1凸轮曲线拟合子步骤：如果需要更高精度，可以采用更多的分段直线进行凸轮曲线拟合。由于项目跟踪所需要的视场精度误差小于5%即可，因此没有进行进一步分段。
1.2变焦位置反馈子步骤：变焦控制采用线性性较好的电位器(线性误差≦1%)进行变焦位置反馈，由于红外连续变焦镜头无法检测每一个位置的焦距和视场，因此只能测试几个特定位置点，根据连续变焦红外镜头的变焦范围，通过分段直线拟合方式，精确拟合变焦凸轮曲线，
1.3焦距视场调整子步骤：然后采用拟合线与电位器值一一对应关系，精确控制变焦及反馈视场值。实际标定时，只需要检测最小和最大焦距处的电压值、电位器值及焦距值或视场值，标定位置如表一所示 (注：此处电压基准源输出电压为2.2134V,电位器10.727k) ：镜头连续变焦范围40mm～120mm，采用10段直线拟合该凸轮曲线，拟合后控制及反馈误差小于2%。
表1 变焦凸轮曲线分段拟合表
2.自动聚焦控制步骤。
2.1边缘能量计算子步骤：基于Sobel梯度算子的Tenengrad函数用于计算边缘能量值，非制冷红外热像仪边缘能量值如附图2所示：在离焦较远时，边缘能量值较低，离焦较近时，边缘能量值较高，在聚焦点时，边缘能量值最大。同时，由于非制冷红外热像仪的像元灰度值波动较大，带TEC温度稳定器的非制冷红外热像仪，像元点波动量为0～3个码，不带TEC非制冷红外热像仪像元波动量为0～7之间。如果大气中水蒸气含量较大，或者有雨、雾条件下，不带TEC非制冷红外热像仪像元灰度值波动会高达十几个码，从而使得边缘能量波动量达到5000～8000。并且，不同的离焦点边缘能量波动量各不相同。
2.2聚焦方向判断子步骤：驱动电机正转并计算新的边缘能量值-B，根据边缘能量值-A和边缘能量值-B判断相机聚焦方向是否正确，当FST-B大于FST-A时一个步距值时，聚焦方向正确，当FST-B小于FST-A一个步距值时，聚焦方向相反，当FST-B等于FST-A，也就是值的变化小于步距，则处在远离焦的位置上，或者视场中没有目标，只有背景，一直按该方向驱动电机，如果碰到限位开关，则反向，或者走1.5分钟，FST-B与FST-a差没有大过步距的值时，则反向，如果反向再次碰到限位开关，则表明视场中没有视频，停止调焦，若聚焦方向错误，则电机转向；
2.3模糊逻辑判断子步骤：为了能快速聚焦，在不同的离焦点，选取的步长应该各不相同。在远离焦点，由于视频灰度值变化较小，如果选取较大的步长，则无法准确地判断电机聚焦的转向，或者判断需要的时间过长；在中间离焦点时，由于视频灰度值变化较大，较小的步长不利于快速实现聚焦，而在近离焦点时，步长太大将会导致聚焦的精度降低。因此，只有在不同的离焦位置选择合适的聚焦步长，才能快速、准确地实现聚焦。
基于模糊逻辑控制系统方框图如附图3所示：
采用视频图像的Tenengrad评价函数作为自动聚焦的输出值，由于Tenengrad评价函数计算相对比较复杂，在5000系列DSP上无法快速运行，采用改进的计算式 进行计算，能产生相同的计算结果。将FST进行分段模糊化，与d(FST)/dt值组成一个加权矩阵，STvl表示FST值较大，STvs表示表示FST值较小。
加权矩阵如下表所示：
表2 加权矩阵
2.4调整步长确定子步骤：通过矩阵加权值，可以实时调整步长的大小，在离焦较远时，步长较小，用于快速判断聚焦的转向，在离焦中间位置，步长较大，用于快速步进，减小聚焦的时间，在接近聚焦点，步长快速变小，用于逐渐逼近聚焦点，减小因超调发生多次振荡。
聚焦精度如下表所示：
表3 离焦任意位置聚焦实验结果
2.5调整效果判断子步骤：聚焦后的误差小于2%以下，由于误差较小，不必采用电动调焦进行补偿，因为自动聚焦过程中，采用了降速聚焦，最后误差只有最小步长的1/4步，因此采用电动调焦时，由于电动机的速度较快，无法保证步长小于自动聚焦的最小步长，所以很难通过电动调焦达到相同的精度等级。以上是在离焦的任意位置产生的聚焦结果，如果在连续变焦过程中，由于目标离焦的距离较近，因此聚焦的时间都小于3秒。
为了进一步提高聚焦的精度，聚焦窗口可以由用户选定，当目标背景复杂时，同时具有不同景深的目标时，可以减小聚焦窗口，并用聚焦窗口对准需要聚焦的目标，此时，自动聚焦程序将忽略其它的目标，只对窗口中的目标进行聚焦计算。但如果目标显示所占的像元过少，由于非制冷红外热像仪像元灰度值波动过大，聚焦的精度将会降低。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路，其特征在于，包括：供电电路、数据采集电路、主控系统电路、电机驱动电路、位置反馈电路、串口控制电路，这些电路完成连续变焦控制和自动聚焦控制；所述连续变焦控制是利用若干特定点变焦凸轮曲线，选取曲线在设定范围内变化大的离散点即特定点；所述自动聚焦控制是在不同的离焦位置选择合适的聚焦步长，驱动电机进行自动聚焦；
所述供电电路包括：开关电源，与开关电源相连的低压差线性稳压器LDO；
所述数据采集电路包括：数字视频接口以及FIFO存储器；
所述主控系统电路包括：主控制芯片MCU，数字信号处理芯片DSP，与所述数字信号处理芯片DSP相连的用于存储程序的串口FLASH；
所述电机驱动电路包括：变焦电机驱动，与变焦电机驱动相连的聚焦电机驱动，与聚焦电机驱动相连的电机驱动，所述电机驱动为H桥驱动；
所述位置反馈电路包括：采用同一个基准源供电的线性电位器和采样ADC；
所述串口控制电路包括：用于与上位机系统通信的上行串口，用于与数字板通信的数据字板通信串口，从而通过该电路将红外热像仪的全部电路系统连结在一起，其中，增加与数字板的串口，用于简化系统对红外热像仪的控制通道；
所述主控制芯片MCU分别与数字信号处理芯片DSP、数据字板通信串口相互通信，所述主控制芯片MCU的信号输出端与变焦电机驱动的驱动信号输入端相连，所述主控制芯片MCU的信号输入端与电机驱动以及线性电位器的接口相连；所述低压差线性稳压器LDO分别与数字信号处理芯片DSP和FIFO存储器的电源输入端相连；所述数字视频接口的输出端分别与FIFO存储器和开关电源输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路，其特征在于，所述开关电源输入的电压范围为6V～24V, 所述低压差线性稳压器LDO调整压差为0.4V ～ 0.7V。
3.一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，其特征在于，非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦电路包括：供电电路、数据采集电路、主控系统电路、电机驱动电路、位置反馈电路、串口控制电路，这些电路完成连续变焦控制和自动聚焦控制；连续变焦及快速自动聚焦方法步骤包括：
连续变焦控制步骤，利用若干特定点变焦凸轮曲线，便于精确拟合凸轮曲线；采用分段方式精确拟合变焦凸轮曲线，利用该变焦凸轮曲线精确控制变焦及反馈视场值;其中，光学系统变焦透镜组的移动轨迹，当透镜组在光路中遵循该曲线移动时，光学系统的焦距发生改变，同时像面保持稳定不动，而特定的点则是该变焦凸轮曲线中的离散点，选取曲线在设定范围内变化大的离散点即特定点；
自动聚焦控制步骤，在不同的离焦位置选择合适的聚焦步长，驱动电机进行自动聚焦。
4.根据权利要求3所述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，其特征在于，所述续变焦控制步骤包括：
凸轮曲线拟合子步骤：设置若干特定点，根据连续变焦红外镜头的变焦范围，通过分段直线拟合方式，精确拟合变焦凸轮曲线；
变焦位置反馈子步骤，采用电位器进行变焦位置反馈；
焦距视场调整子步骤，根据拟合得到的变焦凸轮曲线以及电位器反馈得到的电位器值，采用变焦凸轮曲线与电位器值一一对应的关系，精确控制变焦及反馈视场值。
5.根据权利要求3所述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，其特征在于，所述自动聚焦控制步骤包括：
边缘能量计算子步骤，利用基于Sobel梯度算子的视频图像Tenengrad评价函数计算边缘能量值-A；
聚焦方向判断子步骤，驱动电机正转并计算新的边缘能量值-B，根据边缘能量值-A和边缘能量值-B判断相机聚焦方向是否正确，当-B大于-A一个步距值时，聚焦方向正确，当-B小于-A一个步距值时，聚焦方向相反，当-B等于-A ，也就是值的变化小于步距，则处在远离焦的位置上，或者视场中没有目标，只有背景，一直按该方向驱动电机，如果碰到限位开关，则反向，或者走1.5分钟，-B与-A差没有大过步距的值时，则反向，如果反向再次碰到限位开关，则表明视场中没有视频，停止调焦，若聚焦方向错误，则电机转向；
模糊逻辑判断子步骤，计算当前视场的边缘能量值FST并对其进行分段模糊化，将模糊化结果与d(FST)/dt值组成一个加权矩阵，STvl表示FST值大，STvs表示表示FST值小；其中，加权矩阵是根据不同的红外探测器的响应率给出的一个经验值，对于UL03262,UL03362,响应率在0.7E-03V/K～1.2E-02V/K时，对同一个目标，不同环境湿度下的FST不同，在25度，湿度70%时，FST为600000，以此为基准，600000±20000范围内的值取1,每加减40000则值加减0.1,故加权矩阵为
，
该加权矩阵主要用于调整聚焦时的自适应步长；
调整步长确定子步骤，通过矩阵加权值，确定电机调整步长的大小并驱动电机进行焦距调整；视频以50～60帧/秒，以二帧频为节拍，d(FST)/dt值分为6级，该值经过处理，所有的值小于1，方便计算，该值选择在如下矩阵中的某一个区间内，（<0.1 0.1～0.3 0.3～0.50.5～0.7 0.7～0.9 ＞0.9），该矩阵与上述的矩阵相乘，则可得出当前的步长；
调整效果判断子步骤，判断经调整步长确定子步骤焦距调整后得到的视场的边缘能量值FST与经调整步长确定子步骤焦距调整前的边缘能量值FST相比是否变小，若未变小，则重复模糊逻辑判断子步骤，否则，降低脉冲宽度调制速率，并将电机调整步长减半，然后结束聚焦控制。
6.根据权利要求5所述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，其特征在于，在边缘能量计算子步骤之前还包括：
聚焦窗口选定子步骤，当目标背景复杂并具有不同景深的目标时，由用户选定一个聚焦窗口，并将所述聚焦窗口对准需要聚焦的目标，后续的所有聚焦计算只对窗口中的目标进行。
7.根据权利要求5所述的一种非制冷红外热像仪连续变焦及快速自动聚焦方法，其特征在于，所述边缘能量的计算基于公式：，其中： TX是SOBEL X方向梯度算子与聚焦窗口中的灰度值的矩阵乘积和，TY是SOBEL Y方向梯度算子与聚焦窗口中的灰度值的矩阵乘积和，实际的计算中，为提高聚焦精度，增加了45度方向和135度方向的梯度算子乘积和计算值。
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