CN109743569B - 一种摄像头调焦方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像头调焦方法，所述方法包括以下步骤：利用液晶屏呈现对焦测试图，调整摄像头焦距，采集测试图的调制传递函数值，使得调制传递函数值大于或等于预设值；液晶屏依次更换为远点衍射图与近点衍射图，采集衍射图的调制传递函数值；若传递函数值同时大于或等于预设值，此时焦距为标准焦距。上述摄像头调焦方法使得在整个景深范围内，成像更加清晰。依照同样的发明构思，本发明还提出了一种摄像头调焦装置。

Description

一种摄像头调焦方法及装置

技术领域

本发明涉及摄像头调焦技术领域，特别涉及一种摄像头调焦方法及装置。

背景技术

随着近些年智能终端行业的快速发展，手机、平板电脑、安防装置、车载后视倒车影像设备、行车记录仪等设备大量普及，摄像头的需求量急剧增大。现有技术中，通过设置一个单一的对焦距离，在此距离处放置固定的对焦测试图，调节焦距，通过摄像头实时采集测试图的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数，其为输出图像的对比度/输入图像的对比度)值，当MTF值达到最大时，此焦距为标准焦距。

这种方法存在一定的问题。在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围，分别称为前景深与后景深，景深的范围就是前景深与后景深之和。在景深范围内，清晰度会有一定的衰减，通过传统方案无法对景深范围内的清晰程度做出判断，更加无法兼顾整个景深范围内的清晰度。现有技术公开了通过多个透射式标版进行视场布置，并利用调制传递函数进行调焦的方法，此种方法响应时间不够快；操作过程需要更换透射式标版，不够方便快捷。本发明利用光学衍射原理，公开了一种基于远点与近点对焦测试图的衍射图进行后续处理的方法。

与现有技术相比，透射式标版是放在物平面，而本发明所述远点衍射图与所述近点衍射图是远点和近点传输过程中某一平面处的等效图，是根据光的衍射原理严格计算得到的，更加准确；并且，利用液晶屏进行衍射图切换从而计算远点与近点的调制传递函数，响应时间快，方便快捷，便于大视场数据分析。

发明内容

为了兼顾整个景深范围内的清晰度情况，本发明提供一种摄像头调焦方法与装置，其可以使整个景深范围内清晰度均匀。

一种摄像头调焦方法，其包括如下步骤：

S1：液晶屏呈现对焦测试图，采集所述对焦测试图的调制传递函数值M₁，调整摄像头与传感器之间的距离，使得所述M₁大于或等于预设值V；

S2：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现远点衍射图，采集所述远点衍射图的调制传递函数值M₂，若M₂小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂同时大于或等于所述预设值V后，则继续进行步骤S3；

S3：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现近点衍射图，采集所述近点衍射图的调制传递函数值M₃，若M₃小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂、所述M₃同时大于或等于所述预设值V；

S4：在所述M₁、所述M₂和所述M₃都大于或等于所述预设值V时，获取该状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距。

优选地，所述M₁、所述M₂和所述M₃都大于或等于所述预设值V具体表示的是：所述M₁大于或等于所述预设值V，且所述M₂大于或等于所述预设值V，且所述M₃大于或等于所述预设值V。

优选地，所述预设值V根据产品要求设定。一般情况下，预设值越高，合格率越低，根据厂家对合格率的不同要求可设定不同的预设值。摄像头使用场合的不同，对清晰度要求也有所不同，例如，监控摄像头对精度要求不高，则预设值可降低；对于工业应用上一些精度要求较高的摄像头，则需提高预设值。通常预设值的峰值为1。

优选地，所述步骤S1的测试环境可设置成暗室。将对焦测试图显示在液晶屏上，将液晶屏与摄像头的距离定义为物距，液晶屏所在的平面定义为物平面。相比现有技术放置固定的标版，本发明所述方法可以做成暗室的测试环境，因此，调焦测试图的明暗分布更加均匀，且不受环境光的影响，测试结果更加具有一致性。

优选地，对焦测试图可以根据摄像头级别不同而任意更换，液晶屏为高清液晶屏。

优选地，所述远点衍射图根据Huygens–Fresnel principle惠更斯-菲涅耳原理计算得到。根据惠更斯-菲涅耳原理(Huygens–Fresnel principle)，在光场中任取一个包围光源的闭合曲面，该曲面上每一点均是新的次波源，观察点振动是曲面上所有次波源发出的次波的相干叠加。故物平面的衍射图像与近点或远点处图像是等效的，可在物平面用衍射图像来模拟远点或近点图像。本发明所述方法在物平面利用液晶屏显示远点衍射图，模拟远点图像。同样的原理，在此物平面利用液晶屏显示近点衍射图，模拟近点图像。采集远点衍射图和近点衍射图的调制传递函数值，即模拟获得远点与近点图像的调制传递函数值。

优选地，所述近点衍射图根据Huygens–Fresnel principle惠更斯-菲涅耳原理计算得到。远点与近点之间的距离即为景深。

优选地，将液晶屏所在平面定义为物平面。

优选地，步骤S1中，调整摄像头与传感器之间的距离，对每个距离实时进行所述M₁的采集。

优选地，如果近点与远点的传递函数值有一处达不到要求，则继续调焦。如果遍历整个焦距，物平面、近点与远点的传递函数值(即M₁、M₂和M₃)仍然无法同时大于或等于预设值V，则此摄像头为残次品。

并且，本发明还提出了一种摄像头调焦装置，该摄像头调焦装置应用于以上各个方案中所述摄像头调焦方法中，其与以上所述摄像头调焦方法具有一一相对应的技术特征，其具体包括：

显示模块，用于呈现对焦测试图、远点衍射图和近点衍射图；

采集模块，用于采集所述对焦测试图、所述远点衍射图和所述近点衍射图的调制传递函数值；

调焦模块，用于调整所述调制传递函数值达到预设值，获取所述预设值状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距。调制传递函数值达到预设值具体指的是，调制传递函数值大于或等于预设值。

本发明所述方法与装置可以兼顾整个景深范围内的清晰度情况，使成像清晰。与现有技术相比，本发明所述远点衍射图和所述近点衍射图是远点和近点传输过程中某一平面处的等效图，是根据光的衍射原理严格计算得到的，更加准确；并且，利用液晶屏进行衍射图切换从而计算远点与近点的调制传递函数，响应时间快，方便快捷，便于大视场数据分析。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明所述方法的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及了一种摄像头调焦方法和该方法所用到的摄像头调焦装置，该摄像头调焦装置应用于所述摄像头调焦方法中，与所述摄像头调焦方法具有一一相对应的技术特征。

其中，所述摄像头调焦方法包括以下步骤：

S1：将高清液晶屏固定在要求的物平面上，液晶屏上显示对焦测试图；调整摄像头与传感器之间的距离，即调整焦距，每调整一次焦距，就采集一次对焦测试图的调制传递函数值M₁；直至M₁大于或等于预设值V时，就达到要求；其中，调制传递函数值＝输出图像的对比度/输入图像的对比度；

S2：液晶屏的位置不变仍旧保持在物平面，保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏显示远点衍射图，用此物平面的远点衍射图模拟物点的远点图像，并采集所述远点衍射图的调制传递函数值M₂，若M₂小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至M₁和M₂同时大于或等于预设值V后，则继续进行步骤S3；

S3：液晶屏的位置不变仍旧保持在物平面，保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，同样的原理，液晶屏显示近点衍射图，用此物平面的近点衍射图模拟物点的近点图像，采集所述近点衍射图的调制传递函数值M₃，若M₃小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至M₁、M₂和M₃同时大于或等于预设值V；

S4：在M₁、M₂和M₃都大于或等于预设值V时，获取该状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距。

本实施例中，根据产品要求设定预设值V，通常设定峰值为1。根据对产品高精度的要求，本实施例中的预设值为0.85。

本实施例中，1000万的摄像头默认对焦距离50cm，前景深40cm，后景深40cm，需要使得前景深和后景深的成像清晰，调节镜头与传感器之间的距离，使整体成像清晰。

本实施例中，对焦测试图可以根据摄像头级别不同而任意更换。

本实施例中，测试环境做成暗室，与放置固定标版的传统方法相比，这种方法的调焦测试图的明暗分布更加均匀，且不受环境光的影响，测试结果更加具有一致性。

本实施例中，远点衍射图根据Huygens–Fresnel principle惠更斯-菲涅耳原理计算得到。

本实施例中，近点衍射图根据Huygens–Fresnel principle惠更斯-菲涅耳原理计算得到。远点与近点之间的距离即为景深。

本实施例中，M₁、M₂和M₃若遍历整个焦距都不能同时大于或等于预设值V，则所述摄像头为残次品。

本发明还提出了一种摄像头调焦装置，包括：

显示模块，用于呈现对焦测试图、远点衍射图和近点衍射图；

采集模块，用于采集所述对焦测试图、所述远点衍射图和所述近点衍射图的调制传递函数值；

调焦模块，用于调整所述调制传递函数值达到预设值，获取所述预设值状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距。调制传递函数值达到预设值具体指的是，所述调制传递函数值大于或等于预设值。

本发明所述摄像头调焦方法及装置，通过使物平面、近点、远点的传递函数值都达到预设值，从而使得景深范围内，摄像头的清晰度都能达到要求。与现有技术相比，本发明所述远点衍射图与所述近点衍射图是远点和近点传输过程中某一平面处的等效图，是根据光的衍射原理严格计算得到的，更加准确；并且，利用液晶屏进行衍射图切换从而计算远点与近点的调制传递函数，响应时间快，方便快捷，便于大视场数据分析。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种摄像头调焦方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：液晶屏呈现对焦测试图，采集所述对焦测试图的调制传递函数值M₁，调整摄像头与传感器之间的距离，使得所述M₁大于或等于预设值V；

S2：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现远点衍射图，采集所述远点衍射图的调制传递函数值M₂，若M₂小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂同时大于或等于所述预设值V后，则继续进行步骤S3；

S3：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现近点衍射图，采集所述近点衍射图的调制传递函数值M₃，若M₃小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂、所述M₃同时大于或等于所述预设值V；

S4：在所述M₁、所述M₂和所述M₃都大于或等于所述预设值V时，获取该状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距；

其中，所述液晶屏所在平面定义为物平面；所述远点衍射图是远点传输过程中所述物平面的等效图，所述近点衍射图是近点传输过程中所述物平面的等效图。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1的测试环境设置成暗室。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远点衍射图根据Huygens–Fresnelprinciple惠更斯-菲涅耳原理计算得到。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述近点衍射图根据Huygens–Fresnelprinciple惠更斯-菲涅耳原理计算得到。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，调整摄像头与传感器之间的距离，对每个距离实时进行所述M₁的采集。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对焦测试图可以根据摄像头级别不同而任意更换。

7.如权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述M₁、所述M₂和所述M₃若遍历整个焦距都不能同时大于或等于所述预设值V，则所述摄像头为残次品。

8.一种摄像头调焦装置，其特征在于，包括：

显示模块，用于呈现对焦测试图、远点衍射图和近点衍射图；

采集模块，用于采集所述对焦测试图、所述远点衍射图和所述近点衍射图的调制传递函数值；

调焦模块，用于调整所述调制传递函数值达到预设值，获取所述预设值状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距，获取所述标准焦距的方法包括如下步骤：

S1：液晶屏呈现对焦测试图，采集所述对焦测试图的调制传递函数值M₁，调整摄像头与传感器之间的距离，使得所述M₁大于或等于预设值V；

S2：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现远点衍射图，采集所述远点衍射图的调制传递函数值M₂，若M₂小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂同时大于或等于所述预设值V后，则继续进行步骤S3；

S3：保持所述液晶屏、所述摄像头和所述传感器位置不变，液晶屏呈现近点衍射图，采集所述近点衍射图的调制传递函数值M₃，若M₃小于预设值V，则返回步骤S1中调整所述摄像头与所述传感器之间的距离；直至所述M₁、所述M₂、所述M₃同时大于或等于所述预设值V；

S4：在所述M₁、所述M₂和所述M₃都大于或等于所述预设值V时，获取该状态下摄像头与传感器之间的距离，并将所述距离定义为标准焦距；

其中，所述液晶屏所在平面定义为物平面；所述远点衍射图是远点传输过程中所述物平面的等效图，所述近点衍射图是近点传输过程中所述物平面的等效图。

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