CN109660716A - 一种基于自动测距的长焦镜头及实现自动对焦方法与装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦方法，所述基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦方法，包括下列步骤：通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值；形成矩阵式数据列表成并生成目标代码；开机自检，多次采样，计算出偏移量值；根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表；基于对对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向。本申请还公开了基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦装置，包括：长焦镜头群组，激光测距模块，电机，电机控制模块，预存处理模块，主控模块，和串口通信模块。本申请还公开了长焦镜头，该长焦镜头引用了上述装置。简化对焦操作，实现了准确的对焦。

Description

一种基于自动测距的长焦镜头及实现自动对焦方法与装置

【技术领域】

本申请涉及摄影对焦技术领域，具体地说，涉及一种基于自动测距的长焦镜头及实现自动对焦方法与装置。

【背景技术】

现有的长焦镜头自动或手动对焦方法大部分是通过获取图像信息来控制镜头电机进行全域或区域搜索至最大清晰点位置。每一次的搜索过程都需大量的算法判断，先进行大体模糊搜索到图像清晰点前后位置，再来回控制电机进行精细搜索以达到最大清晰点。这样操作最大的缺点是模糊图像占对焦的绝大部分时间，且对焦期间耗时长，操作烦琐，不能准确的对一步到位。

【发明内容】

本申请所要解决上述问题，提供了基于自动测距的长焦镜头及实现自动对焦方法与装置。

第一方面，提供了一种基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，所述基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦方法，包括下列步骤：

通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值；

形成矩阵式数据列表成并生成目标代码；

开机自检，多次采样，计算出偏移量值；

根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表；

基于对对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向。

进一步，所述通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值，包括下列步骤：

利用激光测距模块测量所述激光测距模块与标定环境之间的标定距离；

镜头利用电机参照所述标定距离对所述标定环境进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到一对焦距离；

所述镜头通过串口通讯实时控制读取所述标定距离的变化值，并假定所述标定距离的变化值为距离阈值，所述测距阈值为自定义数值；

所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，则手动改变所述电机的对焦距离，直至将图像对焦清晰，并记录所述标定距离和所述对焦距离的理论值。

进一步，多次采样，形成矩阵式数据列表成并生成目标代码，包括下列步骤：

接收记录多组所述对焦距离的初始对焦距离数据；

将所述标定距离和所述对焦距离写成统计成矩阵式的理论值信息程序并写入设于预存模块中。

进一步，测量所述标定距离时，须在不同环境场景下对在所述标定距离的变化距离范围内进行多次采样来获取不同的所述标定距离下的对焦距离信息以达到所述减少初始对焦距离数据的误差。

进一步，所述开机自检，包括下列步骤：

计算所述初始对焦距离数据中一组对焦距离的差值，并取所述差值的绝对值，所述一组对焦距离由所述初始数据中的前后两位所述对焦距离构成；

求和多组所述绝对值，并取其平均值为固定偏移量值；

所述主控模块控制所述激光测距模块通过串口通讯方式多次采集当前所述激光测距模块的中心点所对应物体的距离值，并取多次所述距离值的实际值的平均值为实际标定距离，并且记录在所述实际标定距离处，所述电机的实际对焦距离。

进一步，所述根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表，包括下列步骤：

所述主控模块对比所述实际标定距离与记录的所述标定距离的理论值进行比对，得到与所述标定距离相对应于所述初始对焦距离数据的所述对焦距离。

进一步，基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向，包括下列步骤：

将所述对焦距离与所述实际对焦距离进行比较；

响应于所述对焦距离大于所述实际对焦距离时，往正方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值；

响应于所述对焦距离小于所述实际对焦距离时，往反方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值，从而实现通过测距来一步调整所述实际对焦距离。

第二方面，提供了一种基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦装置，包括：

长焦镜头群组，其用于对标定物体进行对焦，变焦及后焦补偿；

激光测距模块，其用于测量所述镜头与标定环境之间的标定距离；

电机，其用于参照所述标定距离对所述标定环境对所述长焦镜头进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到对焦位置的ADC值；

电机控制模块，其控制所述电机根据所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，改变所述对焦距离，直至将图像对焦清晰；

预存处理模块，其用于储存由所述对焦距离与所述对焦距离的理论值和所述距离阈值组成的所述统计成矩阵式的理论值信息程序，对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向；

主控模块，其用于基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，传输所述对焦距离和固定偏移量值以及所述电机的启停信号；

串口通信模块，其与所述预存模块、电机控制模块、激光测距模块和主控模块连接，用于串接通信。

第三方面，提供了一种长焦镜头，其特征在于包括第二方面中所述的对焦装置。

与现有技术相比，上述申请有如下优点：

本申请根据将通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值生成矩阵式数据列表成并生成目标代码，开机自检根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表，然后根据获得的对焦位置的实际值进行比较，确定定偏移量值的补偿，达到快速对焦的效果，解决了手动对焦时模糊图像占对焦的绝大部分时间，且对焦期间耗时长，操作烦琐，不能准确的对一步到位的问题。

【附图说明】

图1是本申请基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法的流程示意图。

图2是本申请基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦装置的结构示意图。

图3是长焦镜头的俯视图。

图4是长焦镜头的侧视图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

如图1至4所示，一种基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦方法，所述基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦方法，包括下列步骤：

步骤S101，通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值。

本步骤中利用激光测距模块测量所述激光测距模块与标定环境之间的标定距离；镜头利用电机参照所述标定距离对所述标定环境进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到一对焦距离。

进一步的，所述镜头通过串口通讯实时控制读取所述标定距离的变化值，并假定所述标定距离的变化值为距离阈值，所述测距阈值为自定义数值。

进一步的，所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，则手动改变所述电机的对焦距离，直至将图像对焦清晰，并记录所述标定距离和所述对焦距离的理论值。

本步骤中，所述标定环境的实体可以是人或者物体；进一步的，测量所述激光测距模块与标定环境之间的标定距离的前提是需要测距模块与长焦镜头保持光轴中心点平行。

具体的，所述激光测距模块与长焦镜头处于重叠并平行状态，高度h说明所摄物体高度应大于等于h；L为标定距离；所述激光测距模块采用脉冲测距法，测量参考脉冲同反射脉冲相隔的时间t，可求出标定距离L：L＝1/2ct式中c为光速。

进一步的，所述主控模块通过所述串口通讯模块发送指令集命令，所述激光测距模块接收到指令成功时反馈应答命令并开始对被摄物体进行测量发送数据命令给主控模块。

主控模块实时控制读取距离，假定物体距离阈值为10m，当距离每发生变化10m，则手动调节所述电机的所述对焦位置，直至将图像对焦清晰，并通过所述预存处理模块记录并打印出对应的标定距离和所述电机的对焦距离的理论值，所述对焦距离的理论值也可代称为ADC值。

步骤S102，形成矩阵式数据列表成并生成目标代码。

本步骤中包括：多次采样，形成矩阵式数据列表成并生成目标代码，包括下列步骤：接收记录多组所述对焦距离的初始对焦距离数据；将所述标定距离和所述对焦距离写成统计成矩阵式的理论值信息程序并写入设于预存模块中。

进一步的，测量所述标定距离时，须在不同环境场景下对在所述标定距离的变化距离范围内进行多次采样来获取不同的所述标定距离下的对焦距离信息以达到所述减少初始对焦距离数据的误差。

步骤S103，开机自检，多次采样，计算出偏移量值。

本步骤包括：计算所述初始对焦距离数据中一组对焦距离的差值，并取所述差值的绝对值，所述一组对焦距离由所述初始数据中的前后两位所述对焦距离构成。

进一步的，求和多组所述绝对值，并取其平均值为固定偏移量值。

进一步的，所述主控模块控制所述激光测距模块通过串口通讯方式多次采集当前所述激光测距模块的中心点所对应物体的距离值，并取多次所述距离值的实际值的平均值为实际标定距离，并且记录在所述实际标定距离处，所述电机的实际对焦距离。

具体的，获取任意一组标定距离值为S1及所对应电机的对焦距离为D1。再获取S1距阈值相邻的两组距离值S2和S3；S2＝S1-阈值10m；S3＝S1+阈值10m；别获取对应的电机的对焦清晰位置值为D2，D3；分别计算两两相邻的对焦距离的差值△D1＝|D1-D2|；△D2＝|D3-D1|；固定偏移量值为△D＝(△D1+△D2)/2；具体的，须在不同环境场景下对在距离变化范围内进行多次采样来获取不同距离下的聚焦位置信息以达到减少数据列表误差。形成数据列表如下举例：

步骤S104，根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表。

把数据表嵌入所述预存处理模块中，主控程序开机自检时通过公式计算实现物体环境的固定偏移量值作为补偿值。自检通过后，软件可发送测距命令通过所述串口通信模块多次采集当前激光测距模块中心点所对应标定环境的标定距离，并且记录当前电机的对焦位置值。

步骤S104，根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表。

本步骤包括：所述主控模块对比所述实际标定距离与记录的所述标定距离的理论值进行比对，得到与所述标定距离相对应于所述初始对焦距离数据的所述对焦距离。

步骤S105，基于对对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向。

本步骤包括：基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向，包括：将所述对焦距离与所述实际对焦距离进行比较；响应于所述对焦距离大于所述实际对焦距离时，往正方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值；响应于所述对焦距离小于所述实际对焦距离时，往反方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值，从而实现通过测距来一步调整所述实际对焦距离。

判断所测标定环境的所述标定距离后再通过矩阵式的理论值信息程序得出相应的对焦距离的理论值，将所述对焦距离的理论值与当前所述电机的对焦距离的实际值进行比较。对焦距离的理论值大于所述对焦距离的实际值时，改变所述对焦距离并往正方向补偿设定好固定偏移量值；对焦距离的理论值小于所述对焦距离的实际值时，改变所述对焦距离并往反方向设定好固定偏移量值。到达所需清晰点位置并记下当前电机的对焦位置值，作为下一次的起始值。

当标定发生改变时，则主控模块再次发送测距命令通过所述串口通信模块多次采集当前所述激光测距模块中心点所对应标定环境的标定距离，然后重复上述判断操作，以达到一步调用清晰点。

下述为本发明公开的实施装置，用于执行本发明公开的方法实施例。

图2为本发明的装置的实施例的结构示意图，该装置200包括：长焦镜头群组210，激光测距模块220，电机230，控制模块240，预存处理模块250，主控模块260和串口通信模块270，以上模块均安装于镜头的外部。

长焦镜头群组210，其用于对标定物体进行对焦，变焦及后焦补偿；

激光测距模块220，其用于测量所述镜头与标定环境之间的标定距离；

电机230，其用于参照所述标定距离对所述标定环境对所述长焦镜头进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到对焦位置的ADC值；

控制模块240，其控制所述电机根据所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，改变所述对焦距离，直至将图像对焦清晰；

预存处理模块250，其用于储存由所述对焦距离与所述对焦距离的理论值和所述距离阈值组成的所述统计成矩阵式的理论值信息程序，对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向；

主控模块260，其用于基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，传输所述对焦距离和固定偏移量值以及所述电机的启停信号；

串口通信模块270，其与所述预存模块、电机控制模块、激光测距模块和主控模块连接，用于串接通信。具体的串口通信模块270可以是RS232,RS422,RS485等通信方式。

下述为本发明公开的实施载体，用于执行本发明公开的装置实施例。

一种长焦镜头，包括本发明公开实施例中的实施装置。

本实施载体具体实验数据的对比，

所述长焦镜头通过安装了所述实施装置后的具体实验数据对比，可以看出所述长焦镜头的用时会相交于现有长焦镜头的自动对焦模式会更快。

综上所述对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式。即使其对本申请作出各种变化，则仍落入在本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：所述基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，包括下列步骤：

通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值；

形成矩阵式数据列表成并生成目标代码；

开机自检，多次采样，计算出偏移量值；

根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表；

基于对对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向。

2.根据权利要求1所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：所述通过测试物体距离实验获得距离值和电机的对焦清晰位置的理论值，包括下列步骤：

利用激光测距模块测量所述激光测距模块与标定环境之间的标定距离；

镜头利用电机参照所述标定距离对所述标定环境进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到一对焦距离；

所述镜头通过串口通讯实时控制读取所述标定距离的变化值，并假定所述标定距离的变化值为距离阈值，所述测距阈值为自定义数值；

所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，则手动改变所述电机的对焦距离，直至将图像对焦清晰，并记录所述标定距离和所述对焦距离的理论值。

3.根据权利要求1所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：多次采样，形成矩阵式数据列表成并生成目标代码，包括下列步骤：

接收记录多组所述对焦距离的初始对焦距离数据；

将所述标定距离和所述对焦距离写成统计成矩阵式的理论值信息程序并写入设于预存模块中。

4.根据权利要求3所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：测量所述标定距离时，须在不同环境场景下对在所述标定距离的变化距离范围内进行多次采样来获取不同的所述标定距离下的对焦距离信息以达到所述减少初始对焦距离数据的误差。

5.根据权利要求1所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：所述开机自检，包括下列步骤：

计算所述初始对焦距离数据中一组对焦距离的差值，并取所述差值的绝对值，所述一组对焦距离由所述初始数据中的前后两位所述对焦距离构成；

求和多组所述绝对值，并取其平均值为固定偏移量值；

所述主控模块控制所述激光测距模块通过串口通讯方式多次采集当前所述激光测距模块的中心点所对应物体的距离值，并取多次所述距离值的实际值的平均值为实际标定距离，并且记录在所述实际标定距离处，所述电机的实际对焦距离。

6.根据权利要求1所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：所述根据物距改变，在理论值信息程序内进行查表，包括下列步骤：

所述主控模块对比所述实际标定距离与记录的所述标定距离的理论值进行比对，得到与所述标定距离相对应于所述初始对焦距离数据的所述对焦距离。

7.根据权利要求1所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的方法，其特征在于：基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向，包括下列步骤：

将所述对焦距离与所述实际对焦距离进行比较；

响应于所述对焦距离大于所述实际对焦距离时，往正方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值；

响应于所述对焦距离小于所述实际对焦距离时，往反方向改变所述实际对焦距离并补偿设定的固定偏移量值，从而实现通过测距来一步调整所述实际对焦距离。

8.一种基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的装置，其特征在于：包括：

长焦镜头群组，其用于对标定物体进行对焦，变焦及后焦补偿；

激光测距模块，其用于测量所述镜头与标定环境之间的标定距离；

电机，其用于参照所述标定距离对所述标定环境对所述长焦镜头进行对焦，直至将图像对焦清晰，并得到对焦位置的ADC值；

电机控制模块，其控制所述电机根据所述标定距离根据所述距离阈值发生变化，改变所述对焦距离，直至将图像对焦清晰；

预存处理模块，其用于储存由所述对焦距离与所述对焦距离的理论值和所述距离阈值组成的所述统计成矩阵式的理论值信息程序，对所述对焦位置的实际值与理论值比较，来确定定偏移量值的是正方向还是反方向；

主控模块，其用于基于对所述对焦位置的实际值与理论值比较，传输所述对焦距离和固定偏移量值以及所述电机的启停信号；

串口通信模块，其与所述预存模块、电机控制模块、激光测距模块和主控模块连接，用于串接通信。

9.一种长焦镜头，其特征在于包括权利要求8中所述的基于自动测距的长焦镜头实现自动对焦的装置。