CN110035216A - 一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法及装置，该方法通过打开设备防护罩或者镜头盖即进入半自动对焦模式，在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。本发明的方法及装置将对焦是否清晰的判断从人工判定，调整为设备自动判定，人工只需辅助调节镜头对焦杆，操作目标明确，提升设备安装效率。
Description
技术领域
本发明属于摄像机对焦技术领域，尤其涉及一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法及装置。
背景技术
随着视频监控的快速发展，为满足不同监控场景的使用需求，监控摄像机上使用的镜头形式也越来越丰富。从镜头焦段的属性可分为定焦镜头、手动变焦镜头、电动变焦镜头这几类。其中手动变焦镜头一般用于监控画面相对固定的场景，相比定焦镜头，焦段范围更有优势，设备安装时将画面调至清晰状态即可，使用过程中不需要用户干预。
目前设备安装过程中，需要通过人工观察设备实况，检查是否对焦清晰。实况查看方式从早期的基于PC播放，逐渐转变为通过手机查看，单台设备的安装一个人就可以完成。随着监控摄像机高清化的发展，手机上仅能显示缩放后的画面，实际清晰度会存在一定程度的损失，现有人工判断是否对焦清晰的方式存在误判的风险，手动对焦操作效率偏低。
现有技术中存在一些辅助聚焦的技术方案，然而普遍对安装人员素质有较高要求，需要安装人员对摄像机聚焦具有相当程度的了解。此外，也存在指示信号不清晰，提示内容有限，无法判断当前调整的方向是否正确等技术问题，而且调焦的时间普遍比较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法及装置，用于解决现有技术对安装人员素质有较高要求，指示信号不清晰，提示内容有限，无法判断当前调整的方向是否正确等技术问题，
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，所述手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，包括：
将摄像机安装固定后，查看实况画面，将镜头调至需要的焦段；
检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
进一步地，所述预设装置为摄像机护罩，或镜头盖。
进一步地，所述提示信息为字符OSD信息，所述历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识，为图片OSD信息。
进一步地，所述清晰度评价值的变化趋势包括下降和上升，在当前清晰度评价值小于当前方向最大清晰度评价值与下降判定阈值的乘积时，判断为下降；在当前清晰度评价值小于前一次清晰度评价值与上升判定阈值的乘积时，判断为上升。
本发明还提出了一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，所述手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，包括：
检测模块，用于在用户将摄像机安装固定，并查看实况画面将镜头调至需要的焦段后，检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
清晰度评价模块，用于在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
调焦指示模块，用于根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
本发明提出的一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法及装置，通过打开设备防护罩或者镜头盖即进入半自动对焦模式，调焦过程中通过在实况画面叠加字符和图片OSD的方式，自动提示安装人员所需要的具体操作，将对焦是否清晰的判断从人工判定，调整为设备自动判定，人工只需辅助调节镜头对焦杆，操作目标明确，提升设备安装效率。
附图说明
图1为本发明一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法流程图；
图2为本发明实施例对焦开始提示实况画面示意图；
图3为本发明实施例请反向提示实况画面示意图；
图4为本发明实施例请继续提示实况画面示意图；
图5为本发明实施例清晰度一致时请继续提示实况画面示意图；
图6为本发明实施例反向微调提示实况画面示意图；
图7为本发明实施例对焦完成提示实况画面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
本技术方案的一种实施例，一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，如图1所示，包括如下步骤：
将摄像机安装固定后，查看实况画面，将镜头调至需要的焦段；
检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
本实施例手动变焦镜头在摄像机中，在现场安装时，安装人员将摄像机设备固定后，通过手机或其他设备查看实况画面，先将镜头调至合适的焦段，做好调焦准备。其中镜头的焦段以监控场景中监控目标在实况画面中达到需要的比例为准，这里不再赘述。
本实施例设置对应打开或关闭调焦模式的预设装置，例如以网络摄像机护罩或者镜头盖为预设装置，打开网络摄像机护罩或者镜头盖即进入调焦模式，关闭网络摄像机护罩或者镜头盖即退出调焦模式。因此，网络摄像机通过监测预设装置是否在预设位置，即可打开或关闭调焦模式。本实施例不需要额外的辅助对焦硬按钮，打开设备护罩或者镜头盖后，设备默认进入调焦模式，可减少安装人员的此步操作；但针对不带护罩或者镜头盖的设备，可在手机等实况显示设备上提供软件按钮。
本实施例网络摄像机检测护罩或镜头盖状态，当护罩或镜头盖处于开启状态时，进入调焦模式，在实况画面中叠加字符提示安装人员，可以开始对焦。
本实施例在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，例如每2-5帧计算一次，或每隔0.08-0.1秒计算一次，分别记录画面清晰度评价值的历史最大值FVMaxHis、当前方向最大清晰度评价值FVCurDirMax、当前值FVCur和前一次值FVPre，用于实况画面历史最大值FVMaxHis和当前值FVCur的OSD信息显示和清晰度趋势变化判断。
其中，清晰度评价值是衡量图像质量的一个重要指标，调焦时通过清晰度评价值，控制光学中心与成像面的距离，使图像成像清晰。一般调焦时，图像从模糊到清晰，再到模糊，确定清晰度评价值峰值，再最终到达最清晰的位置。常见的图像清晰度评价一般都是基于梯度的方法，例如Brenner梯度法、Tenegrad梯度法、laplace梯度法、方差法、能量梯度法等，本技术方案不限于具体的清晰度评价方法。
实况画面中同时叠加图片OSD，显示当前清晰度评价值和历史最大清晰度评价值。如图2所示，画面中黑色实线表示历史最大清晰度评价值，虚线表示当前清晰度评价值。在实际的应用中，用红色实线表示历史最大清晰度评价值，蓝色虚线表示当前清晰度评价值，比较醒目，便于安装人员观察。
在初始调节时，历史最大清晰度评价值、当前清晰度评价值位于画面中心位置，均设置为当前清晰度评价值，提示开始对焦。
随后，安装人员可选择任一方向转动对焦杆进行调节，观察实况画面中OSD提示信息，按照提示信息操作对焦杆，直至显示对焦完毕。
调焦过程实况画面叠加的OSD信息变化如下图3至图7所示，以初始调焦方向与实际清晰位置相反为例，调焦清晰需经历下面5个步骤：
如图3所示，在当前清晰度评价值小于历史最大清晰度评价值，即当前清晰度评价值远离历史最大清晰度评价值，画面更加模糊，远离对焦位置，提示反向调焦。
如图4所示，在当前清晰度评价值小于历史最大清晰度评价值，但大于前一次清晰度评价值时，提示继续原方向调焦。
如图5所示，在当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致，由于不知道是否有更加清晰的对焦点，需要继续调节对焦杆，提示继续原方向调焦。在一般情况下，此时历史清晰度变化趋势中，没有当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致过，还没有记录对焦状态下的最大清晰度评价值，通过继续原方向调节，寻找对焦点。
如图6所示，在当前清晰度评价值小于历史最大清晰度评价值时，且历史清晰度变化趋势中由上升，变为下降，而且中间有当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致的情况，说明已经过了对焦点。此时需要反向微调，通过字符OSD提示反向微调。
如图7所示，经过反向微调后，再次当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致，说明已经完成对焦，此时提示对焦完成。
在对焦完成后，关闭网络摄像机护照或镜头盖，退出调焦模式，调焦完成。
容易理解的是，实际调焦过程视初始调焦方向会有调整，若初始调焦方向就是往画面清晰方向的，上述流程中可以减少一次反向的操作，只需经过图4至图7的步骤即可完成对焦，速度更快。
调焦过程中，安装人员需关注下面两个信息：
调焦方向：字符OSD信息，显示当前是否需要反向，还是按照当前方向继续调整；
调焦幅度：图片OSD信息，关注当前清晰度评价值与历史清晰度评价值之间的位置差距，存在下面两种情况：
a)、两条线重合，但当前未对焦完成时，表示当前画面清晰度变大，当前画面趋于清晰，需减小对焦杆转动幅度，防止调焦过猛直接越过清晰点位置；
b)、两条线不重合时，即画面中蓝色虚线与红色实线之间有位置差距，当差距变大时，说明当前画面变模糊，需要反向；当差距逐渐变小时，注意放缓调焦速度，防止越过清晰点。
本技术方案的一种实施例，基于上述FVCur、FVCurDirMax、FVPre计算清晰度变化趋势，主要有上升下降趋势的计算。
例如，当FVCur<FVCurDirMax*ThreshDown，表示清晰度发生下降；当FVCur>FVPre*ThreshUp，表示清晰度上升。
需要注意的是，其中ThreshDown为下降判定阈值、ThreshUp为上升判定阈值，其目的是过滤监控场景中物体移动引起的清晰度评价值小幅波动对算法的干扰。判定阈值的设定与调焦过程中清晰度历史变化趋势相关，具体为：之前未发生过上升或下降，判定阈值可以相对宽松，正常反应当前变化趋势即可；已经发生过下降，且当前正处于上升期，表示当前距离画面清晰点较近，下降判定阈值需调高，便于快速找到清晰点。
在调焦过程中，当发生下降时，提示用户反向，通过FVCur>FVPre*ThreshUp检测用户是否按照提示反向调焦；当检测到用户已经反向后，需要将FVCurDirMax清零，重新统计当前方向的最大清晰度评价值，用于后续下降趋势的判断。
容易理解的是，判断变化趋势，还可以根据当前清晰度评价值与前一次清晰度评价值来进行判断，在当前清晰度评价值比前一次清晰度评价值还低时，判断为下降，否则判断为上升。本技术方案优选地，在当前清晰度评价值小于当前方向最大清晰度评价值与下降判定阈值的乘积时，判断为下降；在当前清晰度评价值小于前一次清晰度评价值与上升判定阈值的乘积时，判断为上升。可以避免由于画面中物体变化导致的清晰度波动对算法的干扰，提升算法的稳定性。
本实施例还记录变化趋势的次数，即记录历史趋势信息。本实施例在调焦过程中，根据历史运行过程判断调节的方向，给出对应的提示信息，最终判定对焦完成。
例如：
如果历史变化趋势中只有一次下降，然后都是上升，则在当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致时，需要继续原方向调节。
或，如果历史变化趋势中没有出现下降，都是上升，则在当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值一致时，需要继续原方向调节。
如果历史变化趋势中在下降后提示反向，然后都是上升，然后又出现一次下降，则在当前清晰度评价值小于历史最大清晰度评价值时，需要提示反向微调。
或，如果历史变化趋势中都是上升，然后出现一次下降，则在当前清晰度评价值小于历史最大清晰度评价值时，需要提示反向微调。
用户反向微调至当前清晰度评价值与历史最大清晰度评价值重合时，提示用户对焦结束。
这里仅列举了一部分实施例，关于根据变化趋势，来判断调节方向，还有更多的实施例，这里不再赘述。
本技术方案的实现无需额外按钮触发对焦开始，打开设备防护罩或者镜头盖即进入半自动对焦模式，调焦过程中通过在实况画面叠加字符和图片OSD的方式，自动提示安装人员所需要的具体操作，将对焦是否清晰的判断从人工判定，调整为设备自动判定，人工只需辅助调节镜头对焦杆，操作目标明确，提升设备安装效率。
本技术方案还给出了一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置的实施例，所述手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，包括：
检测模块，用于在用户将摄像机安装固定，并查看实况画面将镜头调至需要的焦段后，检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
清晰度评价模块，用于在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
调焦指示模块，用于根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
本实施例手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置应用在手动变焦镜头中，其各模块在调焦过程中的各项操作已经在方法的实施例中进行了详细的阐述，这里不再赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，其特征在于，所述手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，包括：
将摄像机安装固定后，查看实况画面，将镜头调至需要的焦段；
检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
2.如权利要求1所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，其特征在于，所述预设装置为摄像机护罩，或镜头盖。
3.如权利要求1所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，其特征在于，所述提示信息为字符OSD信息。
4.如权利要求1所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，其特征在于，所述历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识，为图片OSD信息。
5.如权利要求1所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦方法，其特征在于，所述清晰度评价值的变化趋势包括下降和上升，在当前清晰度评价值小于当前方向最大清晰度评价值与下降判定阈值的乘积时，判断为下降；在当前清晰度评价值小于前一次清晰度评价值与上升判定阈值的乘积时，判断为上升。
6.一种手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，其特征在于，所述手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，包括：
检测模块，用于在用户将摄像机安装固定，并查看实况画面将镜头调至需要的焦段后，检测摄像机上预设装置是否在预设位置，如果在预设的位置，进入调焦模式，在实况画面上叠加提示信息提示对焦开始，否则退出调焦模式，调焦结束；
清晰度评价模块，用于在调焦模式下，按照预设频率计算当前清晰度评价值，在实况画面上显示历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识；
调焦指示模块，用于根据调节对焦杆过程中清晰度评价值的变化趋势，在实况画面上叠加提示信息提示调节对焦杆的调节方向，直至对焦完成。
7.如权利要求6所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，其特征在于，所述预设装置为摄像机护罩，或镜头盖。
8.如权利要求6所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，其特征在于，所述提示信息为字符OSD信息。
9.如权利要求6所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，其特征在于，所述历史最大清晰度评价值和当前清晰度评价值对应指示标识，为图片OSD信息。
10.如权利要求6所述的手动变焦镜头的可视化半自动对焦装置，其特征在于，所述清晰度评价值的变化趋势包括下降和上升，在当前清晰度评价值小于当前方向最大清晰度评价值与下降判定阈值的乘积时，判断为下降；在当前清晰度评价值小于前一次清晰度评价值与上升判定阈值的乘积时，判断为上升。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190719 |