CN110225235A - 变倍跟随方法及电动镜头 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种变倍跟随方法及电动镜头。该方法包括：主控芯片响应变倍跟随操作，向变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，计数指令包括第一计数指令和第二计数指令；变焦定时器根据第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号；对焦定时器根据第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号；主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制对焦电机运动。由此，可以使电动镜头实现类似机芯镜头的变倍跟随效果，变倍过程全程基本清晰，避免直接移植机芯方案带来的硬件成本和人力成本问题。

Description

变倍跟随方法及电动镜头

技术领域

本发明涉及视频监控领域，具体而言，涉及一种变倍跟随方法及电动镜头。

背景技术

变倍跟随，是根据当前物距的镜头追踪曲线(又称变焦跟踪曲线，通常是有一定弧度的曲线，通常镜头生产厂家会提供不同物距下的该曲线)，变倍时实时调整对焦电机达到图像在整个变倍过程中图像清晰的目的。然而电机是属于机械部件，存在固有的物理特性，比如运行启动速度，加速度，反向停顿、最高速度等参数。

在视频监控领域，简易电动镜头因其结构简单，制造成本低而得到广泛应用。简易电动镜头(以下简称电动镜头)由两个电机分别控制变倍镜片组(变焦)和对焦镜片组(对焦)，通过软件算法配合，可以实现变倍和自动聚焦功能。但是由于现有的电动镜头一般采用对焦电机和变焦电机单独控制，因此在变倍过程中图像无法保持清晰。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种变倍跟随方法及电动镜头，能够在变倍过程中实现图像全程保持清晰。

为了实现上述目的，本发明较佳实施例采用的技术方案如下：

本发明较佳实施例提供一种变倍跟随方法，应用于电动镜头，所述电动镜头包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器，所述方法包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

所述变焦定时器根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号；

所述对焦定时器根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号；

所述主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

在本发明较佳实施例中，所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令的步骤，包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，读取当前对焦曲线；

根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

基于所述多个第一定时器数值向所述变焦定时器发送第一计数指令，并基于所述多个第二定时器数值向对焦定时器发送第二计数指令。

在本发明较佳实施例中，所述变倍跟随过程包括多个控制周期，每个控制周期包括多个单步运动周期，每个单步运动周期为所述变焦电机或者所述对焦电机运动一步的时间周期；

所述根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值的步骤，包括：

根据所述当前对焦曲线，获取所述变焦电机的每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数，和所述对焦电机的每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数；

根据主控芯片频率、每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数计算得到所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，并根据主控芯片频率、每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数计算得到所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

在本发明较佳实施例中，所述根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动的步骤，包括：

所述主控芯片根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，并在每个控制周期结束时控制所述对焦电机停止运动。

在本发明较佳实施例中，所述方法还包括：

所述主控芯片在每次变倍跟随过程结束时，获取变倍跟随过程结束时对焦获得的图像的图像参数；

根据所述图像参数计算对应的对焦可信度；

判断所述对焦可信度是否大于预设阈值，若是，则将对焦后的校正坐标点和上次变倍方向信息存储到校正数据库中，所述校正坐标点包括变焦电机位置和对焦电机位置。

在本发明较佳实施例中，所述校正数据库中包括有多个校正坐标点，所述方法还包括：

所述主控芯片在检测到变倍跟随操作时，从所述校正数据库中查找与当前变倍方向相同的多个校正坐标点，并从当前对焦曲线上查找多个对应的理论坐标点；

基于多个校正坐标点和每个校正坐标点对应的理论坐标点，采用分段线性插值算法计算出偏差曲线；

基于所述偏差曲线对当前对焦曲线进行补偿，生成补偿后的对焦曲线。

在本发明较佳实施例中，所述方法还包括：

所述主控芯片检测所述校正数据库中的校正坐标点是否达到上限；

若是，则在下次变倍跟随结束且对焦可信度大于预设阈值时，从所述校正数据库中查找需要覆盖的目标校正坐标点，其中，所述目标校正坐标点为与本次变倍方向相同且与距离本次校正坐标点的位置最近的校正坐标点；

将所述目标校正坐标点替换为本次校正坐标点。

在本发明较佳实施例中，所述方法还包括：

响应对所述校正数据库进行初始化的请求，初始化所述校正数据库中的校正坐标点。

本发明较佳实施例还提供一种电动镜头，所述电动镜头包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器；

所述主控芯片，用于响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

所述变焦定时器，用于根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号；

所述对焦定时器，用于根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号；

所述主控芯片，用于根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明实施例提供一种变倍跟随方法及电动镜头，首先，主控芯片通过响应变倍跟随操作，向变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，计数指令包括用于控制变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制对焦定时器计数的第二计数指令，接着变焦定时器根据第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号，并且，对焦定时器根据第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号，而后，主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制对焦电机运动，以完成电动镜头的变倍跟随。由此，通过采用变焦定时器和对焦定时器独立控制变焦电机和对焦电机，实现变倍跟随过程，可以使电动镜头实现类似机芯镜头的变倍跟随效果，变倍过程全程基本清晰，从而能够避免直接移植机芯方案带来的硬件成本和人力成本问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其它相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的电动镜头的一种对焦曲线；

图2为现有技术提供的机芯镜头的变倍跟随示意框图；

图3为本发明较佳实施例提供的变倍跟随方法的一种流程示意图；

图4为本发明较佳实施例提供的变倍跟随过程中的一种控制周期示意图；

图5为本发明较佳实施例提供的电动镜头的单步运动的一种流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语"第一"、"第二"等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，为本发明较佳实施例提供的电动镜头的一种对焦曲线。目前在视频监控领域，简易电动镜头因其结构简单，制造成本低而得到广泛应用。相比精密的机芯镜头，电动镜头有以下特点：焦距较短，一般可在3mm到12mm变焦；电机控制较为粗糙，无光耦点，无法精确建立坐标系；采用塑胶件齿轮箱，回程差较大，个体差异较大。

鉴于此，电动镜头一般无法实现精确控制。由于电动镜头变倍镜片组改变焦距时，对焦镜片组必须移动到指定的位置，物体才能在sensor上呈现清晰的图像。也就是说，在不同的焦距上，都有唯一的对焦镜片组位置一一对应。而变倍镜片组和对焦镜片组都是由两个电机单独控制，称为变焦电机和对焦电机，变焦电机和对焦电机位置组成的曲线，称为电动镜头的对焦曲线。电动镜头的变焦功能和对焦功能可简化为变焦电机和对焦电机配合运动，在物距固定时，变焦电机在不同的位置处，使得画面清晰时对焦电机的位置组成的曲线称为对焦曲线。例如图1所示，变倍跟随是指，在变焦电机(ZoomPos)运动的同时对焦电机(FocusPos)配合变焦电机沿着该对焦曲线运动，在变倍过程中，图像始终保持清晰状态。但是由于现有的电动镜头一般采用对焦电机和变焦电机单独控制，因此在变倍过程中图像无法保持清晰。

本申请发明人在实现本发明技术方案的过程中，未发现应用于在目前简易电动镜头上的相关变倍跟随应用实例，而目前机芯镜头上有类似方法，在对本发明实施例进行详细阐述之前，下面首先对机芯镜头的变倍跟随方案进行详细说明。

机芯镜头的电机运动分为小的时间片控制，称为VD周期。根据电机的极限速度，可以得到在VD周期内电机可以运动的最大步长和最小步长。在当前位置下，计算下个VD周期内变焦电机和对焦电机各自的运动步长，先按照变焦电机的最大步长，在对焦曲线上查找对应的对焦电机位置，计算出对焦电机步长。如果对焦电机步长在极限步长范围内，则按照变焦最大速度运动，对焦电机运动到曲线上的指定位置，图像清晰。如果对焦电机超过极限步长，则以对焦电机极限步长(最大或最小，由超过上限或者下限决定)，重新根据对焦曲线计算变焦电机步长。在计算完成变焦和对焦电机下个VD周期内的运动步长后，需要控制电机运动。

发明人在实际研究过程中，发现一般控制程序在主芯片上执行，但是由于主芯片同一时刻只能执行一个动作，如果需要同时控制两个电机在指定时间内运动到指定位置的话，目前机芯镜头实现变倍跟随方案一般采用如图2所示的硬件结构。主芯片通过算法得到下个VD周期内的变焦电机和对焦电机各自需要运动的步长，然后通过SPI通信，下发指令到驱动芯片，驱动芯片控制电机运动到指定位置。由于变焦、对焦电机位置由上述算法保证在对焦曲线上，所以在变焦、对焦运动的同时，画面保持清晰。

经发明人仔细研究，由于目前的变倍跟随方法仅在机芯镜头上使用，其涉及到复杂的硬件电路和较高的人力成本和硬件成本，如果简单移植到电动镜头上使用，会导致电动镜头整机成本上升，失去其原有低成本、易用性的优点。为了解决上述问题，发明人经过长期研究，提出下述方案，可以使电动镜头实现类似机芯镜头的变倍跟随效果，变倍过程全程基本清晰，并且能够避免直接移植机芯方案带来的硬件成本和人力成本问题。

以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

发明人在实际研究中发现通过硬件定时器可以解决主控芯片不能同时控制两个电机的问题。具体地，电动镜头可包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器。采用高低电平的方波驱动电机运动，也即，电平每变化一次，电机运动一步。电机的运动速度取决于控制电平变化的频率。而电平变化需要精确计时控制。如果采用主控芯片计时，该过程为阻塞过程，主控芯片无法响应其它业务。本方案采用主控芯片产生固定频率的时钟(例如，3MHz)，变焦定时器和对焦定时器分别根据时钟频率进行计数。

在采用上述硬件设计后，请参阅图3，为本发明较佳实施例提供的变倍跟随方法的一种流程示意图，所述方法由电动镜头执行，所应说明的是，本发明实施例提出的变倍跟随方法不以图3及以下所述的具体顺序为限制。下面对所述变倍跟随方法进行详细说明。

步骤S110，所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令。

本实施例中，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

详细地，在一种实施方式中，所述步骤S110可以通过如下子步骤实现：

首先，所述主控芯片在检测到变倍跟随操作时，读取当前对焦曲线。

接着，所述主控芯片根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

具体地，所述变倍跟随过程可以包括多个控制周期，每个控制周期包括多个单步运动周期。单步运动周期可以理解为所述变焦电机或者所述对焦电机运动一步的时间周期，通过调节单步运动周期长度可以实现电机变速运动。控制周期可以是指变焦电机或者对焦电机保持恒定速度运动的时间，即不同的控制周期下电机速度可能不同，每个控制周期内都会根据对焦曲线重新加载电机速度。

如图4所示，Focus电机也即对焦电机，Zoom电机也即变焦电机，在当前所述变焦电机和所述对焦电机的位置下，开始变倍操作，所述主控芯片可以根据当前对焦曲线，获取所述变焦电机的每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数，和所述对焦电机的每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数，然后根据主控芯片频率、每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数计算得到所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，并根据主控芯片频率、每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数计算得到所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

所述变焦电机和所述对焦电机均配置有极限速度，也即最高速度和最低速度，如图4所示，在当前位置下，开始变倍操作，所述主控芯片计算下个控制周期内变焦电机、对焦电机各自的运动步数，先按照变焦电机的最大步数，也即按照变焦电机最高速度运动的步数，在对焦曲线上查找对应的对焦电机位置，计算出对焦电机步数。如果对焦电机步数在极限步长范围内，则按照变焦电机的最大速度运动，此时对焦电机运动到曲线上的指定位置，图像清晰。如果对焦电机超过极限步数，则以对焦电机极限步数(最大或最小，由超过上限或者下限决定)，重新根据对焦曲线计算变焦电机步数，同时验证变焦电机步数是否在极限步数内。如此互相约束，直至两个电机步数均在极限步数范围内，同时满足变焦位置和对焦位置在对焦曲线上，即可以根据控制周期和变焦电机以及对焦电机在该控制周期内运动的步数，分别得到变焦电机以及对焦电机每一步所需要的时间，再根据主控芯片的时钟频率可以分别计算出对焦定时器和变焦定时器的定时器数值。

值得说明的是，上述方案中，由于控制周期Tc精度要求不高，如果硬件定时器资源不足，可以采用软件定时器实现。当控制周期定时器计数完成时，获取当前的变焦电机位置和对焦电机位置，根据当前电机位置和对焦电机位置，重新计算下个周期内的变焦电机和对焦电机的运动步数，更新变焦定时器和对焦定时器的数值。

举例说明一个控制周期中根据电机(变焦电机和对焦电机)步数加载各自定时器(变焦定时器和对焦定时器)的计数值。假设主控芯片的时钟频率为f＝3M，也即每秒产生3M个脉冲，每个脉冲的时间为Tp＝(1/3M)s，如果控制周期为Tc＝20ms，那么一个控制周期内电机运动10步，则每一步运动时间T＝Tc/10，定时器数值N＝T/Tp＝6000，即主芯片产生6000个计数脉冲，定时器完成一次计数，电机运动一步，然后清零重新计数，在一个控制周期内，电机运动10步。

通过上述步骤，所述主控芯片在计算得到上述多个第一定时器数值和多个第二定时器数值后，基于所述多个第一定时器数值向所述变焦定时器发送第一计数指令，并基于所述多个第二定时器数值向对焦定时器发送第二计数指令。

步骤S120，所述变焦定时器根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号。

步骤S130，所述对焦定时器根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号。

步骤S140，所述主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

请参阅图5，主控芯片向所述变焦定时器发送第一计数指令以控制变焦电机运动一个步数的过程可以为：设置第一定时器数值，开启变焦定时器，变焦定时器开始计数，当变焦定时器计数达到设定的数值时，触发一个第一中断信号，主控芯片响应第一中断信号，改变一次变焦电机控制电平，然后变焦电机运动一次。由于整个过程只有设置第一定时器数值，开启变焦定时器和响应第一中断信号，改变一次变焦电机控制电平在主控芯片上操作，且是原子级别操作，时间很短，不影响主控芯片正常业务，而比较耗时的计数过程，则通过变焦定时器完成。

同理，再如图5所示，主控芯片向所述对焦定时器发送第二计数指令以控制对焦电机运动一个步数的过程可以为：设置第二定时器数值，开启对焦定时器，对焦定时器开始计数，当对焦定时器计数达到设定的数值时，触发一个第二中断信号，主控芯片响应第二中断信号，改变一次对焦电机控制电平，然后对焦电机运动一次。由于整个过程只有设置第二定时器数值，开启对焦定时器和响应第二中断信号，改变一次对焦电机控制电平在主控芯片上操作，且是原子级别操作，时间很短，不影响主控芯片正常业务，而比较耗时的计数过程，则通过对焦定时器完成。由于整个过程只有设置第二定时器数值，开启对焦定时器和响应第二中断信号，改变一次对焦电机控制电平在主控芯片上操作，且是原子级别操作，时间很短，不影响主控芯片正常业务，而比较耗时的计数过程，则通过对焦定时器完成。

由于一般视频监控领域使用的主控芯片，自带两个以上的硬件定时器。所以，可以通过变焦定时器和对焦定时器同时控制变焦电机和对焦电机运动，如图5所示，变焦定时器和对焦定时器独立工作，变焦电机和对焦电机独立运动。

更具体地，通过定时器(变焦定时器和对焦定时器)控制电机(变焦电机和对焦电机)运动N步的过程为：设置需要电机需要运动的步数n＝N，设置定时器数值，开启定时器；定时器开始计数；当定时器计数达到设置的数值时，触发一个中断信号，同时重载定时器数值；主控芯片响应中断，改变一次电机控制电平，同时目标运动步数n递减一步；n递减至0时，完成N步运动。整个过程由于变焦定时器和对焦定时器是独立运行，因此可以根据需求设置不同的计数初值，从而实现变焦电机和对焦电机以不同的速度运动，满足变倍跟随的基本需求。

基于上述设计，通过采用变焦定时器和对焦定时器独立控制变焦电机和对焦电机，实现变倍跟随过程，可以使电动镜头实现类似机芯镜头的变倍跟随效果，变倍过程全程基本清晰，从而能够避免直接移植机芯方案带来的硬件成本和人力成本问题。

进一步地，在上述变焦电机和对焦电机的运动过程中，变焦电机不停止，对焦电机在每个控制周期结束停止，从而避免变倍过程卡顿。

进一步地，发明人在上述方案的研究过程中，还发现电动镜头因受到镜头光学结构差异、光耦点、镜头安装差异等因素影响，每台电动镜头的对焦曲线都有差异。目前机芯镜头解决此问题常用的办法是在每台镜头生产时，在特定环境下做镜头校正，即实际测量出每台镜头的个体差异，用于得到每台镜头的实际对焦曲线。不难看出，机芯镜头在解决镜头个体差异时，采用的是生产时每台镜头做镜头校正的方法，这种方法如果用在电动镜头上，同样增加时间成本和人力成本，影响生产效率。因为简易电动镜头一般焦段短、景深大、对物距不敏感。1m至无穷远物距，清晰点相差不大。因此，对于此类镜头，变倍跟随过程中可以认为是固定物距、固定曲线跟随，做到全程跟随清晰的难点在于个体差异较大和回程差影响。在相机生产时，会预设一条对焦曲线，一般由理论计算或者实测得到，如果变倍中仅仅沿着这条曲线跟随，可能因为镜头或者图像传感器安装差异，导致跟随过程出现模糊。

为了解决上述问题，作为一种实施方式，首先，所述主控芯片在每次变倍跟随过程结束且聚焦结束时，获取变倍跟随过程结束时对焦获得的图像的图像参数，然后根据所述图像参数计算对应的对焦可信度，接着判断所述对焦可信度是否大于预设阈值，若是，则将对焦后的校正坐标点和上次变倍方向信息存储到校正数据库中，所述校正坐标点包括变焦电机位置和对焦电机位置。

本实施例中，所述校正数据库中包括有多个校正坐标点，在上述基础上，当所述主控芯片在再次检测到变倍跟随操作时，从所述校正数据库中查找与当前变倍方向相同的多个校正坐标点，并从当前对焦曲线上查找多个对应的理论坐标点，然后基于多个校正坐标点和每个校正坐标点对应的理论坐标点，采用分段线性插值算法计算出偏差曲线，再基于所述偏差曲线对当前对焦曲线进行补偿，生成补偿后的对焦曲线。

具体地，对于采用电动镜头的监控相机，一般在安装好后，监控场景相对固定，所述电动镜头在每次变倍结束后，触发一次聚焦，同时根据聚焦时的图像参数，也即环境亮度和图像增益计算出聚焦可信度。如果聚焦可信度大于预设阈值，则认为此次聚焦结果比较可靠，此时则将聚焦后的变焦电机和聚焦电机在对焦曲线上的位置、本次变倍方向信息加入到校正数据库中。当所述主控芯片再次检测到变倍跟随操作时，根据当前变倍方向从校正数据库中查找和当前变倍方向一致的校正坐标点，记为当前校正坐标点，再根据对焦曲线上的理论坐标点，计算出对焦偏差，然后根据所有当前校正坐标点，利用分段线性插值法得到一条偏差曲线，基于理论曲线和偏差曲线，即是当次变倍跟随所采用的对焦曲线。通过将上述自校正过程融入变倍跟随中，不单独对电机进行额外操作，因此不会对使用中的监控画面产生任何影响。而随着变倍次数增加，校正数据库中的校正坐标点越多。计算得到的偏差曲线的插值误差越小，得到的对焦曲线也就越准确，进而通过自校正过程补偿镜头个体对焦曲线差异，提高变倍跟随过程图像清晰程度。

下面举例说明变倍跟随过程中对焦曲线的自校正补偿过程。

监控相机理论对焦曲线由多个坐标点(Zt(i)，Ft(i))组成，其中，i＝0,1，...N。如果校正数据库中没有校正数据，则使用理论对焦曲线进行变倍跟随。如果监控相机已经进行过多次变倍跟操作，则校正数据库中一般会存在多个校正点。例如，当前变倍方向是正向，也即放大方向，则从校正数据库中找出正向校正点(Zc(j)，Fc(j))，其中j＝0,1...M,且M<＝N，然后在理论曲线上找到和Zc(j)对应的理论坐标点Ft(j)，则对焦偏差FOffset(j)＝Fc(j)-Ft(j)，再根据分段线性插值算法计算出j至j+1之前的数据，则可以得到全部的偏差坐标点FOffset(i)，也就可以计算得到校正后的对焦电机位置F(i)＝Ft(i)+FOffset(i)，完成自校正补偿过程。

进一步地，随着变倍次数增加，校正数据库中的校正坐标点越多，为了保证设备的存储空间，校正数据库可以设置存储上限。所述主控芯片检测所述校正数据库中的校正坐标点是否达到上限，若是，则在下次变倍跟随结束且对焦可信度大于预设阈值时，从所述校正数据库中查找需要覆盖的目标校正坐标点，然后将所述目标校正坐标点替换为本次校正坐标点。其中，所述目标校正坐标点为与本次变倍方向相同且与距离本次校正坐标点的位置最近的校正坐标点。

进一步地，当监控相机更换场景后，为了避免影响使用效果，所述变倍跟随方法还可以通过响应对所述校正数据库进行初始化的请求，初始化所述校正数据库中的校正坐标点，当清除校正数据库后，再重复上述过程，重新进行自校正学习，进而可以有效适应新的监控场景。

进一步地，本发明较佳实施例还提供一种电动镜头，所述电动镜头包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器。

所述主控芯片，用于响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

所述变焦定时器，用于根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号。

所述对焦定时器，用于根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号。

所述主控芯片，用于根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

在一种实施方式中，所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令的方式，包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，读取当前对焦曲线；

根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

基于所述多个第一定时器数值向所述变焦定时器发送第一计数指令，并基于所述多个第二定时器数值向对焦定时器发送第二计数指令。

综上所述，本发明实施例提供一种变倍跟随方法及电动镜头，首先，主控芯片通过响应变倍跟随操作，向变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，计数指令包括用于控制变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制对焦定时器计数的第二计数指令，接着变焦定时器根据第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号，并且，对焦定时器根据第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号，而后，主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制对焦电机运动，以完成电动镜头的变倍跟随。由此，通过采用变焦定时器和对焦定时器独立控制变焦电机和对焦电机，实现变倍跟随过程，可以使电动镜头实现类似机芯镜头的变倍跟随效果，变倍过程全程基本清晰，从而能够避免直接移植机芯方案带来的硬件成本和人力成本问题。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

可以替换的，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

需要说明的是，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种变倍跟随方法，其特征在于，应用于电动镜头，所述电动镜头包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器，所述方法包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

所述变焦定时器根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号；

所述对焦定时器根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号；

所述主控芯片根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

2.根据权利要求1所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令的步骤，包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，读取当前对焦曲线；

根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

基于所述多个第一定时器数值向所述变焦定时器发送第一计数指令，并基于所述多个第二定时器数值向对焦定时器发送第二计数指令。

3.根据权利要求2所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述变倍跟随过程包括多个控制周期，每个控制周期包括多个单步运动周期，每个单步运动周期为所述变焦电机或者所述对焦电机运动一步的时间周期；

所述根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值的步骤，包括：

根据所述当前对焦曲线，获取所述变焦电机的每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数，和所述对焦电机的每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数；

根据主控芯片频率、每个第一控制周期以及每个第一控制周期对应的第一运动步数计算得到所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，并根据主控芯片频率、每个第二控制周期以及每个第二控制周期对应的第二运动步数计算得到所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值。

4.根据权利要求3所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动的步骤，包括：

所述主控芯片根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，并在每个控制周期结束时控制所述对焦电机停止运动。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控芯片在每次变倍跟随过程结束时，获取变倍跟随过程结束时对焦获得的图像的图像参数；

根据所述图像参数计算对应的对焦可信度；

判断所述对焦可信度是否大于预设阈值，若是，则将对焦后的校正坐标点和上次变倍方向信息存储到校正数据库中，所述校正坐标点包括变焦电机位置和对焦电机位置。

6.根据权利要求5所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述校正数据库中包括有多个校正坐标点，所述方法还包括：

所述主控芯片在检测到变倍跟随操作时，从所述校正数据库中查找与当前变倍方向相同的多个校正坐标点，并从当前对焦曲线上查找多个对应的理论坐标点；

基于多个校正坐标点和每个校正坐标点对应的理论坐标点，采用分段线性插值算法计算出偏差曲线；

基于所述偏差曲线对当前对焦曲线进行补偿，生成补偿后的对焦曲线。

7.根据权利要求5所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控芯片检测所述校正数据库中的校正坐标点是否达到上限；

若是，则在下次变倍跟随结束且对焦可信度大于预设阈值时，从所述校正数据库中查找需要覆盖的目标校正坐标点，其中，所述目标校正坐标点为与本次变倍方向相同且与距离本次校正坐标点的位置最近的校正坐标点；

将所述目标校正坐标点替换为本次校正坐标点。

8.根据权利要求5所述的变倍跟随方法，其特征在于，所述方法还包括：

响应对所述校正数据库进行初始化的请求，初始化所述校正数据库中的校正坐标点。

9.一种电动镜头，其特征在于，所述电动镜头包括变焦电机、对焦电机、与所述变焦电机和所述对焦电机电性连接的主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的变焦定时器和对焦定时器；

所述主控芯片，用于响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令，所述计数指令包括用于控制所述变焦定时器计数的第一计数指令和用于控制所述对焦定时器计数的第二计数指令，所述第一计数指令中包括所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值，所述第二计数指令中包括所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

所述变焦定时器，用于根据所述第一计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第一定时器数值时触发第一中断信号；

所述对焦定时器，用于根据所述第二计数指令执行多次计数，并在每次计数达到对应的第二定时器数值时触发第二中断信号；

所述主控芯片，用于根据每次触发的第一中断信号控制所述变焦电机运动，并根据每次触发的第二中断信号控制所述对焦电机运动，以完成所述电动镜头的变倍跟随。

10.根据权利要求9所述的电动镜头，其特征在于，所述主控芯片响应变倍跟随操作，向所述变焦定时器和对焦定时器发送计数指令的方式，包括：

所述主控芯片响应变倍跟随操作，读取当前对焦曲线；

根据所述当前对焦曲线，计算所述变焦电机在变倍跟随过程中的多个第一定时器数值以及所述对焦电机在变倍过程中的多个第二定时器数值；

基于所述多个第一定时器数值向所述变焦定时器发送第一计数指令，并基于所述多个第二定时器数值向对焦定时器发送第二计数指令。