CN106791387A - 一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法 - Google Patents

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徐梁
刘彤
陈国强
张瑞光
沈腾
赵胜斌
张龙浩
杜明昊
邸军伟
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Abstract

本发明提出一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法，首先在实验室进行激光测距模块与高清摄像机光轴平行校准；其次改变高清摄像机与目标的距离，调整高清摄像机，使得目标在高清摄像机中清晰成像，得到此时高清摄像机中镜头位置，并采用激光测距模块测量此时高清摄像机与目标的距离；多次改变高清摄像机与目标的距离，并重复上述步骤，得到高清摄像机与目标在不同距离下对应的镜头位置；再根据得到的若干组高清摄像机与目标在不同距离下同镜头位置的对应关系，拟合曲线；最后在实际的巡检过程中，根据吊舱中得到的距离信息，利用拟合曲线得到所需的镜头位置，实现对焦。本发明成本较低，控制精度高，响应速度快。

Description

一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法
技术领域
本发明属于自动控制领域，涉及电路设计以及光学系统标校等技术，具体为一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法。
背景技术
现有国内外用于电力巡检的吊舱摄像机一般采用的是手动对焦或者是采集图像后进行处理然后通过电机拖动镜片寻找清晰点。上述两种方法存在各自的弊端。
手动对焦在运动过程中会造成操作困难，造成焦距调整慢或者精度不够等问题，影响执行任务的效率。
图像判别对焦因为需要完成图像采集和图像清晰度判别，虽然精度很高，但是成本较高，响应速度也不理想。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法，在巡检观测吊舱中利用距离信息测量完成高清摄像机镜头快速调整清晰成像。
本发明的技术方案为：
所述一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在实验室进行激光测距模块与高清摄像机光轴平行校准；
步骤2：改变高清摄像机与目标的距离，调整高清摄像机，使得目标在高清摄像机中清晰成像，得到此时高清摄像机中镜头位置，并采用激光测距模块测量此时高清摄像机与目标的距离；多次改变高清摄像机与目标的距离，并重复上述步骤，得到高清摄像机与目标在不同距离下对应的镜头位置；
步骤3：根据步骤2得到若干组高清摄像机与目标在不同距离下同镜头位置的对应关系，拟合曲线；
步骤4：在实际的巡检过程中，根据吊舱中得到的距离信息，利用拟合曲线得到所需的镜头位置，实现对焦。
有益效果
本发明属于自动控制领域，涉及电路设计、运动机构设计。采用实验室标定的镜头位置信息和目标距离信息存储在非易失存储器中，在对目标进行观测时通过输入的目标距离信息完成对焦距的调整，保证成像清晰。本发明成本较低，控制精度高，响应速度快。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明原理框图。
图2是实施方法流程图。
图3是控制及信息处理电路。
图4是伺服电机驱动电路。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的目的是提出一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法，在巡检观测吊舱中利用距离信息测量完成高清摄像机镜头快速调整清晰成像。通过激光测距机与高清摄像机协同工作，利用控制及信息处理电路，接收目标距离信息，采集镜头位置信息，通过运动机构改变镜头的位置，完成对不同目标的焦距调整。
本实施例中以STM32F103处理器作为控制和信息处理的核心，完成标定信息存储、距离信息采集、运动机构控制。
具体步骤为：
步骤1：在实验室进行激光测距模块与高清摄像机光轴平行校准；保证协同工作时目标距离信息准确。
步骤2：改变高清摄像机与目标的距离，调整高清摄像机，使得目标在高清摄像机中清晰成像，得到此时高清摄像机中镜头位置，并采用激光测距模块测量此时高清摄像机与目标的距离；多次改变高清摄像机与目标的距离，并重复上述步骤，得到高清摄像机与目标在不同距离下对应的镜头位置：
对不同距离的目标进行焦距标定，将数据信息存储在板载存储器中。其中镜头位置f1、f2….fn分别对应目标距离信息d1、d2….dn。依据在电网巡检中目标的距离特点,本例中采取的是30m-100m的距离标定。
本发明采用高精度伺服电机完成对镜头运动机构的驱动，具备调整速度快，位置精度高的特点。
步骤3：根据步骤2得到若干组高清摄像机与目标在不同距离下同镜头位置的对应关系，拟合曲线；
步骤4：在实际的巡检过程中，根据吊舱中得到的距离信息，利用拟合曲线得到所需的镜头位置，实现对焦。实际工作中，采用差分串行总线传输方式完成对距离的采集，可靠性高，反馈及时。
在应用中，控制以及信息处理电路读取距离信息，实时驱动镜头达到目标距离对应的清晰点，保证目标成像清晰，在本例中采取的422总线进行距离信息传输，通讯波特率921600，保证信息的实时性。
当激光测距启动时，控制以及信息处理电路实时接收距离信息，根据存储器中标定点的拟合曲线f＝h(d)，进行运算，计算出镜头需要对应位置，通过伺服电机调整镜头实时调整位置适应目标距离。保证在整个巡检过程中目标成像清晰。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种用于电网巡检吊舱的高清摄像机自动对焦方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在实验室进行激光测距模块与高清摄像机光轴平行校准；
步骤2：改变高清摄像机与目标的距离，调整高清摄像机，使得目标在高清摄像机中清晰成像，得到此时高清摄像机中镜头位置，并采用激光测距模块测量此时高清摄像机与目标的距离；多次改变高清摄像机与目标的距离，并重复上述步骤，得到高清摄像机与目标在不同距离下对应的镜头位置；
步骤3：根据步骤2得到若干组高清摄像机与目标在不同距离下同镜头位置的对应关系，拟合曲线；
步骤4：在实际的巡检过程中，根据吊舱中得到的距离信息，利用拟合曲线得到所需的镜头位置，实现对焦。
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