CN106791431A - 控制电动变倍镜头自动聚焦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，该方法包括以下步骤：电动变倍镜头上电后进行初始化；分别查找变焦零点和聚焦零点，使电动变倍镜头的变焦位置和聚焦位置都回到出厂默认的零点；根据断电记忆，变焦到记忆倍数；聚焦跟随聚焦曲线，到记忆焦点后执行自动聚焦；电动变倍镜头处于待命状态，等待变倍命令；电动变倍镜头根据变倍命令变焦到相应的倍数；根据不同的焦距的聚焦跟踪曲线，实时驱动聚焦到对应的聚焦位置。本发明在调焦过程自动进行焦点调整，可以保证在整个变焦过程摄像机画面清晰，无需重新调整焦点；而且一款镜头可使用多个场景，无需人工拆卸，只需要通过软件调节，模组自动调节焦点，保证画面清晰。
Description
技术领域
本发明涉及安防监控技术领域，尤其涉及一种控制电动变倍镜头自动聚焦的方法。
背景技术
在现有常规安防监控中，网络摄像机是由摄像机模组与外壳镜头等配件组装为一体产品，而在常规监控中，目前主要使用定焦镜头和变焦镜头：固定焦距的镜头，且根据不同的场景需要，则选配不同焦距段的镜头。变焦镜头，一款镜头可以有多个焦距，根据不同场景需要，选择焦距。变焦镜头分为手动调焦镜头和电动变焦镜头。手动调焦镜头，需要手动调节镜头的焦距适应不同场景；电动变焦镜头，通过软件进行镜头调焦。
现有的网路模组使用固定焦距的镜头，只能对固定距离内的场景进行监控；使用手动调焦的镜头，需要到摄像机端进行手动调节，及时性不高，操作极其不方便。基本上对于以上两种镜头，如果需要调整监控距离，其操作如下：一，机器拆卸，缺点：消耗人力；二，镜头更换或焦距调整，缺点：消耗人力，材料成本；三，重新对焦；四，机器重新安装，操作非常复杂，重复性工作较多，效率低下。
而现有的电动镜头，通过软件调整焦距后，仍需要调焦点，目前控制镜头的程序或装置最多能做到的是针对固定场景的几个特设焦点，一但场景变换，需要重新设置，虽然省去了更换镜头的成本，但仍存在大量校准时间，效率低下。
因此，现有市面上的对焦方法无法满足市场的需求。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，调焦过程自动进行焦点调整，可以保证在整个变焦过程摄像机画面清晰，无需重新调整焦点，且无需人工拆卸，保证画面清晰，省事、省力、省钱。
为实现上述目的，本发明提供一种控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，包括以下步骤：
步骤1，电动变倍镜头上电后进行初始化；
步骤2，分别查找变焦零点和聚焦零点，使电动变倍镜头的变焦位置和聚焦位置都回到出厂默认的零点；
步骤3，根据断电记忆，变焦到记忆倍数；聚焦跟随聚焦曲线，到记忆焦点后执行自动聚焦；
步骤4，电动变倍镜头处于待命状态，等待变倍命令；
步骤5，电动变倍镜头根据变倍命令变焦到相应的倍数；根据不同的焦距的聚焦跟踪曲线，实时驱动聚焦到对应的聚焦位置。
其中，所述步骤5中变倍的具体流程为：
步骤51，接收变倍命令；
步骤52，记录当前变焦马达位置和聚焦马达位置，并记录当前变焦倍数和预变焦倍数；
步骤53，查找变焦曲线，找到预变焦倍数的变焦马达位置；并查找不同焦距的聚焦跟踪曲线，找到预变焦倍数的聚焦马达位置；
步骤54，计算变焦马达位置与聚焦马达位置的斜率，与之前的斜率进行对比，选择差异最小的一条不同焦距的聚焦跟踪曲线；
步骤55，变焦开始，根据变焦曲线，驱动变焦马达到对应的焦点；同时，根据不同焦距的聚焦跟踪曲线，驱动聚焦马达自动聚焦到对应的位置。
其中，所述步骤55中的自动聚焦算法具体如下：
步骤a1，通过变焦马达到对应的焦点和聚焦马达自动聚焦到对应的位置获取当前的图像的清晰度值F，并记录聚焦位置；
步骤a2，驱动聚焦马达往左走几步，获取当前图像的清晰度值F1，并记录聚焦位置后回到F点；驱动聚焦马达往右走几步，获取当前图像的清晰度值F2，并记录聚焦位置后回到F点；
步骤a3，通过F、F1、F2值对比，基于F值的位置，选择移动方向，向左还是向右移动；若向F1清晰度越好，则向左驱动，否则向反方向移动；
步骤a4，选定方向后，驱动聚焦马达到固定步长位置；
步骤a5，根据固定步长位置获取当前的图像的清晰度值F’；
步骤a6，根据图像的清晰度值F’和图像的清晰度值F计算斜率；
步骤a7，判断斜率变化，若斜率是上升的，则该点还不是最清晰点，继续重复步骤a4-a6；直到取到下降的斜率；记录当前点；
步骤a8，在当前点，减小步长向左和向右驱动聚焦马达，反复三次，取到最终的最清晰点，自动聚焦完成。
其中，采用高频分量法来计算图像的清晰度值。
其中，所述高频分量法具体为：图像越清晰时高频部分幅值越大，将图像通过高通滤波器便可以得到高频分量；驱动聚焦马达，从不清晰点驱动到最清晰点，再驱动到不清晰点；得到的图像的清晰度值就是一个由小到大，再由大到小的变化；根据图像的清晰度值和聚焦马达位置值，画出一个波峰，最高的波峰位置即为自动聚焦位置。
其中，所述步骤5中的焦距变焦和聚焦均是通过马达驱动变化；焦距变化是变焦马达直接驱动变焦滑杆进行操作，移动变焦镜头组，向前或者向后，改变焦点位置，使图像放大或者缩小；聚焦变化就是聚焦马达直接驱动聚焦滑杆进行操作，移动聚焦镜头组，向前或者向后，使图像清晰或者模糊。
其中，所述步骤3中的断电记忆具体为：断电后，重新上电的高清网络摄像机的监控画面的图像位置发生了变化，通过断电记忆功能变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备；重新上电后可变焦到记忆倍数，聚焦跟随聚焦曲线移动，到记忆焦点。
其中，所述步骤54中可设置三条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
其中，高清网络摄像机通常使用在白天室内、白天室外、红外夜视三种不同场景，场景不一样，曲线差别也大，因此需要设置三条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
其中，聚焦跟踪曲线所得到的方法为：一款20倍的变焦镜头，从1倍变到2倍，并手动调试聚焦马达到最清晰点，记录当前聚焦位置即得到一条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，该方法在变倍的过程中可实现全程监控画面的图像基本清晰，解决变倍过程中全程监控画面的图像模糊不清的问题，进一步优化使用效果；同时，可实现通过软件控制网络摄像机模组镜头的焦距，且在调焦过程自动进行焦点调整，可以保证在整个变焦过程摄像机画面清晰，无需重新调整焦点；而且解决客户自己装镜头的麻烦，一款镜头可使用多个场景，无需人工拆卸，只需要通过软件调节，模组自动调节焦点，保证画面清晰，省事、省力、省钱；另外，该方法中增设断电记忆功能，断电后变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备，由此可保持断电前的监控画面的图像位置。因此本方法可实现如下优势：
1）出厂模组焦点清晰，画面清楚，省去用户镜头组装的步骤，免去了调镜头的麻烦，可以直接加外壳等配件组装成成品；
2）可通过软件驱动镜头调整焦距并实现自动对焦点，适应多种监控环境和范围，初始化调整方便，操作简单、实时性高；
3）日夜切换，画面不跑焦，可以保持清晰的画面；
4）一款电动镜头模组，可省去更换镜头的麻烦，有多种焦距段，满足常规监控，节省成本。
附图说明
图1为本发明的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法的流程图；
图2为本发明的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法中变倍的流程图；
图3为本发明的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法中自动聚焦流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，包括以下步骤：
步骤S1，电动变倍镜头上电后进行初始化；
步骤S2，分别查找变焦零点和聚焦零点，使电动变倍镜头的变焦位置和聚焦位置都回到出厂默认的零点；
步骤S3，根据断电记忆，变焦到记忆倍数；聚焦跟随聚焦曲线，到记忆焦点后执行自动聚焦；
步骤S4，电动变倍镜头处于待命状态，等待变倍命令；
步骤S5，电动变倍镜头根据变倍命令变焦到相应的倍数；根据不同的焦距的聚焦跟踪曲线，实时驱动聚焦到对应的聚焦位置。
请进一步参阅图2，步骤S5中变倍的具体流程为：
步骤S51，接收变倍命令；
步骤S52，记录当前变焦马达位置和聚焦马达位置，并记录当前变焦倍数和预变焦倍数；
步骤S53，查找变焦曲线，找到预变焦倍数的变焦马达位置；并查找不同焦距的聚焦跟踪曲线，找到预变焦倍数的聚焦马达位置；
步骤S54，计算变焦马达位置与聚焦马达位置的斜率，与之前的斜率进行对比，选择差异最小的一条不同焦距的聚焦跟踪曲线；这里斜率是指变焦马达位置到聚焦马达位置之间的距离与水平线之间的夹角；
步骤S55，变焦开始，根据变焦曲线，驱动变焦马达到对应的焦点；同时，根据不同焦距的聚焦跟踪曲线，驱动聚焦马达自动聚焦到对应的位置。
请进一步参阅图3，步骤S55中的自动聚焦算法具体如下：
步骤Sa1，通过变焦马达到对应的焦点和聚焦马达自动聚焦到对应的位置获取当前的图像的清晰度值F，并记录聚焦位置；
步骤Sa2，驱动聚焦马达往左走几步，获取当前图像的清晰度值F1，并记录聚焦位置后回到F点；驱动聚焦马达往右走几步，获取当前图像的清晰度值F2，并记录聚焦位置后回到F点；
步骤Sa3，通过F、F1、F2值对比，基于F值的位置，选择移动方向，向左还是向右移动；若向F1清晰度越好，则向左驱动，否则向反方向移动；
步骤Sa4，选定方向后，驱动聚焦马达到固定步长位置；
步骤Sa5，根据固定步长位置获取当前的图像的清晰度值F’；
步骤Sa6，根据图像的清晰度值F’和图像的清晰度值F计算斜率；
步骤Sa7，判断斜率变化，若斜率是上升的，则该点还不是最清晰点，继续重复步骤Sa4-Sa6；直到取到下降的斜率；记录当前点；
步骤Sa8，在当前点，减小步长向左和向右驱动聚焦马达，反复三次，取到最终的最清晰点，自动聚焦完成。
在本实施例中，通过分析图像特征得出图像清晰度值F，图像越清晰，F值越大，获取图像的清晰度值的算法有多种，如灰度梯度法，高频分量法等。本发明采用高频分量法来计算图像的清晰度值。所述高频分量法具体为：图像越清晰时高频部分幅值越大，将图像通过高通滤波器便可以得到高频分量；驱动聚焦马达，从不清晰点驱动到最清晰点，再驱动到不清晰点；得到的图像的清晰度值就是一个由小到大，再由大到小的变化；根据图像的清晰度值和聚焦马达位置值，画出一个波峰，最高的波峰位置即为自动聚焦位置。基于这个原理可以知道，变焦马达根据变焦曲线驱动到对应的焦点位置，聚焦马达根据不同焦距的聚焦曲线驱动到相应位置。但是由于机械误差，该聚焦位置通常不是最清晰点，而是离最清晰点相对较近的位置。所以需要启动自动聚焦算法，由此就产生了图3中自动聚焦算法的流程。
在本实施例中，步骤S5中的焦距变焦和聚焦均是通过马达驱动变化；焦距变化是变焦马达直接驱动变焦滑杆进行操作，移动变焦镜头组，向前或者向后，改变焦点位置，使图像放大或者缩小；聚焦变化就是聚焦马达直接驱动聚焦滑杆进行操作，移动聚焦镜头组，向前或者向后，使图像清晰或者模糊。
请再次参阅图1，该图是电动镜头上电后，如何操作电动镜头的一个基本流程。设备上电后，电动变倍镜头首先进行初始化，变焦马达和聚焦马达，分别各种查找变焦滑杆和聚焦滑杆的零点，使电动变倍镜头的焦点和聚焦位置都回到出厂默认的零点。聚焦和变焦曲线都是以零点位置为原点，这个原点的位置，作为断电后，重新上电的高清网络摄像机来说，监控画面的图像位置发生了变化，监控者希望保持断电前的监控画面的图像位置。所以断电记忆这个功能就必须支持，如何做到断电记忆，就是变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备。如果支持断电记忆功能，设备记录断电前的变倍倍数，查找零点完成后，变焦到记忆倍数，聚焦跟随聚焦曲线移动，到记忆焦点后执行自动聚焦。断电记忆具体为：断电后，重新上电的高清网络摄像机的监控画面的图像位置发生了变化，通过断电记忆功能变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备；重新上电后可变焦到记忆倍数，聚焦跟随聚焦曲线移动，到记忆焦点。
在本实施例中，首先镜头厂家会提供一组镜头变焦曲线，选定最合适的一条作为标准曲线。根据镜头，定义镜头的最大倍数。不管是变焦马达还是聚焦马达，从起始点运动到最大点，可以精细的细分成N步。本发明采用三条不同焦距变倍跟踪曲线。高清网络摄像机通常使用在白天室内、白天室外、红外夜视三种不同场景，场景不一样，曲线差别也大，因此需要设置三条不同焦距的聚焦跟踪曲线。如何做不同焦距的聚焦跟踪曲线，例如一款20倍的变焦镜头，从1倍变到2倍，并手动调试聚焦马达到最清晰点，记录当前聚焦位置。依次记录，得到一条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
相较于现有技术的情况，本发明提供的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，该方法在变倍的过程中可实现全程监控画面的图像基本清晰，解决变倍过程中全程监控画面的图像模糊不清的问题，进一步优化使用效果；同时，可实现通过软件控制网络摄像机模组镜头的焦距，且在调焦过程自动进行焦点调整，可以保证在整个变焦过程摄像机画面清晰，无需重新调整焦点；而且解决客户自己装镜头的麻烦，一款镜头可使用多个场景，无需人工拆卸，只需要通过软件调节，模组自动调节焦点，保证画面清晰，省事、省力、省钱；另外，该方法中增设断电记忆功能，断电后变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备，由此可保持断电前的监控画面的图像位置。因此本方法可实现如下优势：
1）出厂模组焦点清晰，画面清楚，省去用户镜头组装的步骤，免去了调镜头的麻烦，可以直接加外壳等配件组装成成品；
2）可通过软件驱动镜头调整焦距并实现自动对焦点，适应多种监控环境和范围，初始化调整方便，操作简单、实时性高；
3）日夜切换，画面不跑焦，可以保持清晰的画面；
4）一款电动镜头模组，可省去更换镜头的麻烦，有多种焦距段，满足常规监控，节省成本。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，电动变倍镜头上电后进行初始化；
步骤2，分别查找变焦零点和聚焦零点，使电动变倍镜头的变焦位置和聚焦位置都回到出厂默认的零点；
步骤3，根据断电记忆，变焦到记忆倍数；聚焦跟随聚焦曲线，到记忆焦点后执行自动聚焦；
步骤4，电动变倍镜头处于待命状态，等待变倍命令；
步骤5，电动变倍镜头根据变倍命令变焦到相应的倍数；根据不同的焦距的聚焦跟踪曲线，实时驱动聚焦到对应的聚焦位置。
2.根据权利要求1所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述步骤5中变倍的具体流程为：
步骤51，接收变倍命令；
步骤52，记录当前变焦马达位置和聚焦马达位置，并记录当前变焦倍数和预变焦倍数；
步骤53，查找变焦曲线，找到预变焦倍数的变焦马达位置；并查找不同焦距的聚焦跟踪曲线，找到预变焦倍数的聚焦马达位置；
步骤54，计算变焦马达位置与聚焦马达位置的斜率，与之前的斜率进行对比，选择差异最小的一条不同焦距的聚焦跟踪曲线；
步骤55，变焦开始，根据变焦曲线，驱动变焦马达到对应的焦点；同时，根据不同焦距的聚焦跟踪曲线，驱动聚焦马达自动聚焦到对应的位置。
3.根据权利要求2所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述步骤55中的自动聚焦算法具体如下：
步骤a1，通过变焦马达到对应的焦点和聚焦马达自动聚焦到对应的位置获取当前的图像的清晰度值F，并记录聚焦位置；
步骤a2，驱动聚焦马达往左走几步，获取当前图像的清晰度值F1，并记录聚焦位置后回到F点；驱动聚焦马达往右走几步，获取当前图像的清晰度值F2，并记录聚焦位置后回到F点；
步骤a3，通过F、F1、F2值对比，基于F值的位置，选择移动方向，向左还是向右移动；若向F1清晰度越好，则向左驱动，否则向反方向移动；
步骤a4，选定方向后，驱动聚焦马达到固定步长位置；
步骤a5，根据固定步长位置获取当前的图像的清晰度值F’；
步骤a6，根据图像的清晰度值F’和图像的清晰度值F计算斜率；
步骤a7，判断斜率变化，若斜率是上升的，则该点还不是最清晰点，继续重复步骤a4-a6；直到取到下降的斜率；记录当前点；
步骤a8，在当前点，减小步长向左和向右驱动聚焦马达，反复三次，取到最终的最清晰点，自动聚焦完成。
4.根据权利要求3所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，采用高频分量法来计算图像的清晰度值。
5.根据权利要求4所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述高频分量法具体为：图像越清晰时高频部分幅值越大，将图像通过高通滤波器便可以得到高频分量；驱动聚焦马达，从不清晰点驱动到最清晰点，再驱动到不清晰点；得到的图像的清晰度值就是一个由小到大，再由大到小的变化；根据图像的清晰度值和聚焦马达位置值，画出一个波峰，最高的波峰位置即为自动聚焦位置。
6.根据权利要求1所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述步骤5中的焦距变焦和聚焦均是通过马达驱动变化；焦距变化是变焦马达直接驱动变焦滑杆进行操作，移动变焦镜头组，向前或者向后，改变焦点位置，使图像放大或者缩小；聚焦变化就是聚焦马达直接驱动聚焦滑杆进行操作，移动聚焦镜头组，向前或者向后，使图像清晰或者模糊。
7.根据权利要求1所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述步骤3中的断电记忆具体为：断电后，重新上电的高清网络摄像机的监控画面的图像位置发生了变化，通过断电记忆功能变焦发生变化时，立即记录变焦的倍数到存储设备；重新上电后可变焦到记忆倍数，聚焦跟随聚焦曲线移动，到记忆焦点。
8.根据权利要求2所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，所述步骤54中可设置三条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
9.根据权利要求8所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，高清网络摄像机通常使用在白天室内、白天室外、红外夜视三种不同场景，场景不一样，曲线差别也大，因此需要设置三条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
10.根据权利要求9所述的控制电动变倍镜头自动聚焦的方法，其特征在于，聚焦跟踪曲线所得到的方法为：一款20倍的变焦镜头，从1倍变到2倍，并手动调试聚焦马达到最清晰点，记录当前聚焦位置即得到一条不同焦距的聚焦跟踪曲线。
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