CN104980661B - 一种摄像镜头自校正的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于摄像监控技术领域，提供了一种摄像镜头自校正的方法和装置，所述方法包括：将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域；从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

Description

一种摄像镜头自校正的方法和装置

技术领域

本发明属于摄像监控技术领域，尤其涉及一种摄像镜头自校正的方法和装置。

背景技术

近年来带有大变焦镜头的一体化高清监控摄像机在智能交通、平安城市、平安校园等领域得到广泛应用。电动变焦镜头摄像机支持自动聚焦，通常采用基于图像清晰度准则的方法。该类方法通过驱动调焦电机寻找图像清晰度函数峰值找到最佳聚焦位置，因为其结构简单、成本较低故被广泛采用。

通常，电动变焦镜头会根据厂家提供的对焦参数，如变焦曲线，电机原点等参数，进行变焦跟踪和自动聚焦。由于镜头的个体差异，需要对每个镜头的变焦、对焦的光学基准位置调整、确认，以得到最合适的变焦跟踪曲线。然而在使用过程中，镜头的对焦参数会因为如下一些原因发生变化。

1)相同型号的镜头，在生产过程中由于个体差异造成每个镜头都有不同的电机原点和变焦曲线。

2)镜头安装到设备的过程中，由于摄像机接口的精度造成实际变焦曲线发生变化。

3)摄像机安装精度不一致，导致镜头的实际变焦曲线发生变化。

4)已经在使用中的设备由于材料老化等原因，导致镜头的对焦参数发生变化。

5)冬冷夏热等环境变化，造成对焦镜头的对焦参数发生变化。

镜头的对焦参数发生变化之后，如果不及时校正，会使设备的拍摄和聚焦效果大打折扣。而以往的校正方式，需要拆卸设备或者镜头返厂校正，这对一些已经投入使用的摄像设备通常意味着高昂的人力成本和物力成本，并且一些关键位置的摄像机，如平安城市中使用的设备，拆卸和重新安装设备造成的设备停用很多时候时无法接受的。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种摄像镜头自校正的方法和装置，以解决现有技术中存储在的对于重新校正摄像镜头聚焦手段繁琐，维护成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的：

一方面，本发明实施例提供了一种摄像镜头自校正的方法，所述方法包括以下步骤：

将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域；从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。

优选的，所述并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距，具体包括：

根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

优选的，所述根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正，具体包括：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像镜头自校正的装置，所述装置包括图像拍摄模块、画面分割模块、微处理器模块、电动变焦模块和存储模块，具体的：

所述画面分割模块，用于将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域；所述图像拍摄模块，用于为各采集点拍摄相应的图像；所述微处理器模块，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；所述电动变焦模块，用于在微处理器模块控制下，调整焦距得所述实际焦距；所述存储模块，用于存储所述变焦曲线。

优选的，所述装置还包括图像清晰度评价模块，具体的：

所述图像清晰度评价模块，用于根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；所述微处理器模块，依据所述图像清晰度评价模块返回的结果，控制所述电动变焦模块调整焦距，直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

优选的，所述微处理装置还用于：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

还有一方面，本发明实施例还提供了一种摄像镜头自校正的方法，所述方法包括：

从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄；将拍摄的图像划分成M个子区域；并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。

优选的，所述将拍摄的图像划分成M个子区域，具体包括：

根据目标跟踪算法，计算得到相对位置处于静止状态的子区域，并划分得到M个所述子区域。

优选的，所述方法还包括：

根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

还有一方，本发明实施还提供了一种摄像镜头自校正的装置，所述装置包括图像拍摄模块、画面分割模块、微处理器模块、电动变焦模块和存储模块，具体的：

所述微处理器模块，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；所述图像拍摄模块，用于为各采集点拍摄相应的图像；所述画面分割模块，用于将拍摄的图像划分成M个子区域；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；所述电动变焦模块，用于在微处理器模块控制下，调整焦距得所述实际焦距；所述存储模块，用于存储所述变焦曲线。

本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的方法和装置的有益效果包括：本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种摄像镜头自校正的方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的一种变焦曲线示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

如图1所示为本发明提供的一种摄像镜头自校正的方法和装置，所述方法包括以下步骤：

在步骤201中，将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域。

例如，将拍摄区域或者拍摄得到的图像划分成10*10的100个子区域。

在步骤202中，从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线。

变焦曲线是由变焦参数和调焦参数构成的二维曲线，这里所描述的N个采集点具体为由所述变焦参数和调焦参数构成的二维曲线中选出的点。如图6所示，其中，采集点对应的是相同物距下的不同Zoom步数，而由本发明实施例完成校正的则是相应的调焦步数，即图6所示的Focus步数。

在步骤203中，依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距。

在步骤204中，根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。其中，实际焦距包括实际变焦值和实际调焦值两个参数。

本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距，具体包括：

根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；

依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正，具体包括：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

实施例二

本实施例提供了一种摄像镜头自校正的装置，所述装置包括图像拍摄模块11、画面分割模块12、微处理器模块13、电动变焦模块14和存储模块15，具体的：

所述画面分割模块12，用于将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域。

所述图像拍摄模块11，用于为各采集点拍摄相应的图像。

所述微处理器模块13，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块11拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。

所述电动变焦模块14，用于在微处理器模块13控制下，调整焦距得所述实际焦距。

在具体实现中，所述电动变焦模块14能够分别就变焦和调焦进行调整。

所述存储模块15，用于存储所述变焦曲线。

本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述装置还包括图像清晰度评价模块16，具体的：

所述图像清晰度评价模块16，用于根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；

所述微处理器模块13，依据所述图像清晰度评价模块16返回的结果，控制所述电动变焦模块14调整焦距，直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述微处理装置还用于：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

实施例三

本发明实施例还提供了一种摄像镜头自校正的方法，所述方法包括：

在步骤301中，从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线。

在步骤302中，依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄；将拍摄的图像划分成M个子区域。

在步骤303中，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距。

在步骤304中，根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。

本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述将拍摄的图像划分成M个子区域，具体包括：

根据目标跟踪算法，计算得到相对位置处于静止状态的子区域，并划分得到M个所述子区域。

结合本实施例存在一种可扩展方案，其中，所述方法还包括：

根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

实施例四

本发明实施例还提供了一种摄像镜头自校正的装置，所述装置包括图像拍摄模块21、画面分割模块22、微处理器模块23、电动变焦模块24和存储模块25，具体的：

所述微处理器模块23，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；

所述图像拍摄模块21，用于为各采集点拍摄相应的图像；

所述画面分割模块22，用于将拍摄的图像划分成M个子区域；

依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块21拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；

所述电动变焦模块24，用于在微处理器模块23控制下，调整焦距得所述实际焦距；

所述存储模块25，用于存储所述变焦曲线。

本发明实施例提供一种能够在不同使用环境中，对电动变焦镜头自行进行校正的方法和设备，减少了摄像镜头聚焦校验的复杂度，提高了校验结果的精确度和校验效率。

实施例五

本发明实施例五还提供了一种摄像镜头自校正的方法，本实施例是基于实施例一技术特征基础上，结合具体应用环境和参数数据来详尽阐述如何实现所述摄像镜头自校正的方法的。如图5所示，具体包括以下步骤：

在步骤401中，将待拍摄的环境画面划分成M个区域。

在步骤402中，确定镜头的N个变焦位置，将镜头变焦行程划分成N-1段。

在步骤403中，微处理器模块23设定镜头的拍摄距离。

在步骤404中，电动变焦模块14在接收到微处理器模块23的指令后，走到Zoom[i](i＝0,1,2,…,N-1)对应的焦距。根据图像清晰度评价函数，使用图像清晰度评价函数计算M个区域的清晰度选择清晰度最高的K个区域作为校正区域。确定该N个变焦位置中变焦位置Zoom[i](i＝0,1,2,…,N-1)聚焦位置上的镜头调焦位置Fs_实际[i]；根据镜头的预先设置变焦曲线得到所述变焦位置Zoom[i]对应的调焦位置Fs_预设[i]；则Zoom[i]的校正值FsDelta[i]＝Fs_实际[i]-Fs_预设[i]。

在步骤405中，移动镜头变焦电机，走到Zoom[i+1]对应的焦距。根据图像清晰度评价函数，使用图像清晰度评价函数计算M个区域的清晰度选择清晰度最高的K个区域作为校正区域。确定该N个变焦位置中任意相邻两个变焦位置Zoom[i+1]聚焦位置上的镜头调焦位置Fs_实际[i+1]；根据镜头的预先设置变焦曲线得到所述变焦位置Zoom[i+1]对应的调焦位置Fs_预设[i+1]；则Zoom[i+1]的校正值FsDelta[i]＝Fs_实际[i+1]-Fs_预设[i+1]。

在步骤406中，使用线性插值方法计算所述任意相邻两个变焦位置Zoom[i]和Zoom[i+1]之间的任意变焦位置Zoom[j]对应的实际调焦位置插值FsValue_实际[j],j∈[i，i+1]。其中，FsValue_实际[j]的计算公式如下：

在步骤407中，使用线性插值方法计算所述任意相邻两个变焦位置Zoom[i]和Zoom[i+1]以及它们之间的任意变焦位置Zoom[j],对应的实际调焦位置插值FsValue_预设[j],j∈[i，i+1]。其中，FsValue_预设[j]的计算公式如下：

在步骤408中，计算得到两个变焦位置Zoom[i]和Zoom[i+1]以及它们之间的任意变焦位置Zoom[j]位置上的变焦曲线校正值FsDelta[j]＝FsValue_实际[j]-FsValue_预设[j]，j∈(0，i]。

在步骤409中，计算步骤402中所有分段中zoom[j]对应的变焦曲线校正值，FsDelta[j]。

在步骤410中，计算对于该设备对应拍摄距离上的变焦曲线上任意调焦步数Fs_实际[j]＝Fs_预设[j]+FsDelta[j]。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种摄像镜头自校正的方法，其特征在于，所述方法包括：

将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域；

从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；

依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；

所述并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距，具体包括：

根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；

依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正，具体包括：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；

利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

3.一种摄像镜头自校正的装置，其特征在于，所述装置包括图像拍摄模块、画面分割模块、微处理器模块、电动变焦模块和存储模块，具体的：

所述画面分割模块，用于将摄像镜头拍摄的区域划分成M个子区域；

所述图像拍摄模块，用于为各采集点拍摄相应的图像；

所述微处理器模块，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；

所述电动变焦模块，用于在微处理器模块控制下，调整焦距得所述实际焦距；

所述存储模块，用于存储所述变焦曲线；

所述装置还包括图像清晰度评价模块，具体的：

所述图像清晰度评价模块，用于根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；

所述微处理器模块，依据所述图像清晰度评价模块返回的结果，控制所述电动变焦模块调整焦距，直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述微处理器模块还用于：

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，计算变焦曲线在所述采集点上的校正距离；

利用线性差值方法和所述校正距离，重新计算变焦曲线上剩余点的实际变焦值。

5.一种摄像镜头自校正的方法，其特征在于，所述方法包括：

从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；

依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，完成相应图像拍摄；将拍摄的图像划分成M个子区域；

并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距，具体包括：根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距；

根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将拍摄的图像划分成M个子区域，具体包括：

根据目标跟踪算法，计算得到相对位置处于静止状态的子区域，并划分得到M个所述子区域。

7.一种摄像镜头自校正的装置，其特征在于，所述装置包括图像拍摄模块、画面分割模块、微处理器模块、电动变焦模块和存储模块，具体的：

所述微处理器模块，用于从镜头变焦曲线内确定N个采集点，所述采集点用于校正所述摄像镜头的变焦曲线；

所述图像拍摄模块，用于为各采集点拍摄相应的图像；

所述画面分割模块，用于将拍摄的图像划分成M个子区域；

依次对镜头焦距处于所述N个采集点时，根据图像拍摄模块拍摄得到的相应图像，并基于所述M个子区域图像得到采集点的实际焦距,具体包括：根据图像清晰度评价函数，从所述M个子区域图像中选择出清晰度最高的K个区域作为校正区域；依据所述校正区域的图像清晰度评价函数，调整焦距直到得到所述K个区域清晰度评价值中，相应平均值的最大值时，记录此时的焦距为实际焦距；根据所述实际焦距和采集点在所述变焦曲线上的理论焦距，完成镜头变焦曲线的校正；

所述电动变焦模块，用于在微处理器模块控制下，调整焦距得所述实际焦距；

所述存储模块，用于存储所述变焦曲线。