CN105516600B - 自动对焦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动对焦系统及方法，包括CPU、DLP控制器、DLP光学成像机、显示屏、步进电机和摄像头，CPU的输出端连接有DLP控制器，DLP控制器与DLP光学成像机连接，DLP光学成像机输出画面至显示屏，摄像头用于采集显示屏上的画面，传输至CPU，CPU发送控制信号至步进电机，步进电机通过调焦杆连接DLP光学成像机。使用步进电机对DLP光学成像机进行调焦，调焦的精度比较大，而且，通过软件算法控制，CPU会对摄像头采集的照片进行清晰度的比较，利用步进电机将DLP光学成像机调整到最清晰的位置。

Description

自动对焦方法
技术领域
本发明涉及自动对焦技术领域，特别是指一种自动对焦系统及方法。
背景技术
现有的调焦产品大多采用手动机械调焦或者伺服电机调焦，采用手动机械调焦的精确度低，而且调焦比较麻烦，伺服电机调焦不能准确定位。
发明内容
本发明提出一种自动对焦系统及方法，解决了现有技术中手动机械调焦不方便，伺服电机调焦不能准确定位的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种自动对焦方法，包括以下步骤：
(1)CPU控制步进电机和DLP控制器准备对焦；
步骤(1)具体包括以下步骤：
初始化所述步进电机，将所述步进电机移动到DLP光学成像机可调焦范围的顶点PA；DLP光学成像机的可调焦范围为一条水平线段，两端的端点分别为 PA和PB，步进电机通过调焦杆带动DLP光学成像机运动，调焦杆直接固定在步进电机的轴上；
所述CPU向所述DLP控制器发送控制命令，所述DLP控制器控制所述DLP 光学成像机在显示屏上播放画面；
(2)设定步进电机的第一运动方向；
(3)步进电机控制DLP光学成像机沿着第一运动方向，以步距S向前移动一步，摄像头采集显示屏上的画面，通过照片的格式传输至CPU；
(4)CPU计算接收到的照片的清晰度；
(5)判断步进电机是否达到第一运动方向的顶端PB，若是，进入下一步，若否，则进入步骤(3)；
(6)CPU将清晰度最大的照片的清晰度记为Lmax，计算该照片与PB之间的步数N，步数N是步进电机运动到PB的步数；
(7)步进电机以步距S*N沿着第二运动方向向前移动一步，以步距S向前移动一步；
(8)摄像头采集显示屏上的画面，通过照片的格式传输至CPU；
(9)CPU将接收到的照片的清晰度记为L_last；
(10)步进电机以步距S/2沿着第二运动方向移动一步，摄像头采集显示屏上的画面，通过照片的格式传输至CPU；CPU将接收到的照片的清晰度记为L；
(11)判断L是否大于Lmax，若是，则结束流程；若否，则判断L是否小于L_last，若是则调转电机方向，设定L_last＝L，若否，则直接设定L_last＝L；
(12)步进电机以步距S/2向前移动一步，转入步骤(10)；
所述第一运动方向和第二运动方向为相对的两个方向。
进一步的，CPU计算接收到的照片的清晰度具体包括以下步骤：
(a)摄像头以固定分辨率X*Y来获取显示屏的画面，照片设有X*Y个像素点；X和Y均为整数，大于1；
(b)将每一个像素点的RGB值转换成亮度值M，转换的公式为M＝ ((R*299)+(G*587)+(B*114))/1000；
(c)计算像素点与横向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算该像素点与纵向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算照片上所有像素点的亮度差值绝对值的总和；
本发明的有益效果在于：步进电机带动调焦杆对DLP光学成像机进行调焦，调焦的精度比较大，而且，通过软件算法控制，CPU会对摄像头采集的照片进行清晰度的比较，利用步进电机将DLP光学成像机调整到最清晰的位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明自动对焦系统的原理框图；
图2为本发明自动对焦方法的流程图。
图中，1-CPU；2-DLP控制器；3-DLP光学成像机；4-显示屏；5-步进电机； 6-摄像头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种自动对焦系统，包括CPU1、DLP控制器2、 DLP光学成像机3、显示屏4、步进电机5和摄像头6，CPU1的输出端连接有 DLP控制器2，DLP控制器2与DLP光学成像机3连接，DLP光学成像机3输出画面至显示屏4。摄像头6用于采集显示屏4上的画面，传输至CPU1，CPU1 发送控制信号至步进电机5，步进电机5通过调焦杆连接DLP光学成像机3。在使用过程中，步进电机5的速度快，则力矩小，速度慢，则力矩大，使用步进电机5的过程中进行自动调焦，比较不方便，在本发明中，将调焦杆直接固定在步进电机5的轴上，解决了步进电机5速度和力矩之间的缺陷。然后使用步进电机调焦的过程中，不会再出现类似的问题。而且步进电机5对DLP光学成像机3进行调焦，调焦的精度比较大，通过软件算法控制，CPU1会对摄像头6 采集的照片进行清晰度的比较，利用步进电机5将DLP光学成像机3调整到最清晰的位置。利用CPU1自动控制步进电机5，解决了人手机械调焦不方便的问题。
CPU1连接有用于传输无线信号的无线通讯模块。在其他实施例中，还可增加无线通讯模块与CPU1连接，实现本发明的无线远程控制。无线通讯模块可采用蓝牙通讯模块、红外通讯模块或RF射频通讯模块等等。
CPU1连接有RS232接口和/或RS485接口和/或网络接口。将CPU1增加多种通讯接口，方便CPU1将信息实时发送给其他扩展模块，扩大了本发明的适用范围。
如图2所示，本发明还提出了一种自动对焦方法，流程中的电机可采用多种电机，下面以步进电机为例进行详细解释，包括以下步骤：
(1)CPU1控制步进电机5和DLP控制器2准备对焦；具体的，该步骤包括初始化步进电机5，让步进电机5回到DLP光学成像机3可调焦范围的顶端， DLP光学成像机3的可调焦范围为一条水平线段，两端的端点分别为PA和PB，步进电机5通过调焦杆带动DLP光学成像机3运动，另外，步进电机5的运动方向为两个，分别为从PA到PB，和从PB到PA。DLP控制器2接收到CPU1 的控制指令，会控制DLP光学成像机3向显示屏4输出画面，显示屏4上会显示画面，摄像机也会开始准备工作。
步骤(1)具体包括以下步骤：
(11)初始化步进电机5，将步进电机5移动到DLP光学成像机3可调焦范围的顶点PA。
(12)CPU1向DLP控制器2发送控制命令，DLP控制器控制DLP光学成像机3在显示屏4上播放画面。
(2)设定步进电机5的第一运动方向；在此步骤中，将步进电机5沿着 DLP光学成像机3的可调焦范围运动，第一运动方向为从PA移动到PB。
(3)步进电机5控制DLP光学成像机3沿着第一运动方向，以步距S向前移动一步，摄像头6采集显示屏4上的画面，通过照片的格式传输至CPU1；步距S是可调的，可根据DLP光学成像机3的调焦精度进行设定。
(4)CPU1计算接收到的照片的清晰度；
根据照片清晰度的原理，对于同样一个物体，如果所有像素点的亮度相差不大，就很难区别照片中的物体，照片清晰度越差，如果所有像素点的亮度相差比较大，就很容易区别照片中的物体，照片清晰度越好。CPU1计算接收到的照片的清晰度具体包括以下步骤：
(a)摄像头6以固定分辨率X*Y来获取显示屏4的画面，照片设有X*Y 个像素点；X和Y均为整数，大于1；
(b)将每一个像素点的RGB值转换成亮度值M，转换的公式为M＝ ((R*299)+(G*587)+(B*114))/1000；
(c)计算像素点与横向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算该像素点与纵向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算照片上所有像素点的亮度差值绝对值的总和；比较两张照片的亮度差值绝对值的总和，如果拍摄的是同样的画面，则总和越大的照片越清晰。
(5)判断步进电机5是否达到第一运动方向的顶端PB，若是，进入下一步，若否，则进入步骤(3)；
(6)CPU1将清晰度最大的照片的清晰度记为Lmax，计算该照片与PB之间的步数N，步数N是步进电机5运动到PB的步数；
(7)步进电机5以步距S*N沿着第二运动方向向前移动一步，以步距S 向前移动一步；以步距S向前移动一步能够消除反向返空的距离，第二运动方向是指步进电机5从PB到PA运动方向。
(8)摄像头6采集显示屏4上的画面，通过照片的格式传输至CPU1；摄像头6还可将画面以其他格式传输至CPU1。
(9)CPU1将接收到的照片的清晰度记为L_last；
(10)步进电机5以步距S/2沿着第二运动方向移动一步，摄像头6采集显示屏4上的画面，通过照片的格式传输至CPU1；CPU1将接收到的照片的清晰度记为L；
(11)判断L是否大于Lmax，若是，则结束流程，因为照相机拍照的特性，就算在同一位置，也不可能拍出两种完全相同的照片，摄像头获取显示屏4上的画面跟照相机拍照的特性相同，Lmax所在位置已经是调焦杆以步距S移动时能拍摄出最清晰照片的地方，所以如果当前照片清晰度比Lmax更高，则认为是有效的清晰度最高值位置；若否，则判断L是否小于L_last，若是则调转电机方向，设定L_last＝L，若否，则直接设定L_last＝L；
(12)步进电机5以步距S/2向前移动一步，用于消除反向返空的距离，然后转入步骤(10)。
第一运动方向和第二运动方向为相对的两个方向。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)CPU控制步进电机和DLP控制器准备对焦；
步骤(1)具体包括以下步骤：
初始化所述步进电机，将所述步进电机移动到DLP光学成像机可调焦范围的顶点PA；DLP光学成像机的可调焦范围为一条水平线段，两端的端点分别为PA和PB，步进电机通过调焦杆带动DLP光学成像机运动，调焦杆直接固定在步进电机的轴上；
所述CPU向所述DLP控制器发送控制命令，所述DLP控制器控制所述DLP光学成像机在显示屏上播放画面；
(2)设定所述步进电机的第一运动方向；
(3)所述步进电机控制所述DLP光学成像机沿着第一运动方向，以步距S向前移动一步，摄像头采集显示屏上的画面，通过照片的格式传输至所述CPU；
(4)所述CPU计算接收到的照片的清晰度；
(5)判断所述步进电机是否达到第一运动方向的顶端PB，若是，进入下一步，若否，则进入步骤(3)；
(6)所述CPU将清晰度最大的照片的清晰度记为Lmax，计算该照片与PB之间的步数N，所述步数N是所述步进电机运动到PB的步数；
(7)所述步进电机以步距S*N沿着第二运动方向向前移动一步，以步距S向前移动一步；
(8)所述摄像头采集所述显示屏上的画面，通过照片的格式传输至所述CPU；
(9)所述CPU将接收到的照片的清晰度记为L_last；
(10)所述步进电机以步距S/2沿着第二运动方向移动一步，所述摄像头采集所述显示屏上的画面，通过照片的格式传输至所述CPU；所述CPU将接收到的照片的清晰度记为L；
(11)判断L是否大于Lmax，若是，则结束流程；若否，则判断L是否小于L_last，若是则调转电机方向，设定L_last＝L，若否，则直接设定L_last＝L；
(12)所述步进电机以步距S/2向前移动一步，转入步骤(10)；
所述第一运动方向和第二运动方向为相对的两个方向。
2.根据权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于：所述CPU计算接收到的照片的清晰度具体包括以下步骤：
(a)所述摄像头以固定分辨率X*Y来获取所述显示屏的画面，所述照片设有X*Y个像素点；所述X和Y均为整数，大于1；
(b)将每一个像素点的RGB值转换成亮度值M，转换的公式为M＝((R*299)+(G*587)+(B*114))/1000；
(c)计算像素点与横向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算该像素点与纵向相邻的像素点之间的亮度差值的绝对值，计算所述照片上所有像素点的亮度差值绝对值的总和。
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