CN110381245B - 图像采集设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种图像采集设备，属于电子技术领域。所述设备包括：处理器、调焦控制部件、FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片。处理器用于当检测到调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，向FPGA发送自动调焦电压信号。FPGA用于当接收到自动调焦电压信号时，向驱动器发送第一驱动器配置指令；获取图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时镜片的聚焦位置；向驱动器发送第二驱动器配置指令。采用本公开，可以减少从处理器检测到自动调焦电压信号到电机进行相应的响应带动镜片移动之间存在的时延。

Description

图像采集设备

技术领域

本公开是关于电子技术领域，尤其是关于一种图像采集设备。

背景技术

对于调焦类图像采集设备，在自动调焦时，处理器可以检测到自动调焦电压信号，根据自动调焦电压信号控制小型电机进行转动，以带动镜片前后移动，实现自动调焦功能。

在实现本公开的过程中，发明人发现至少存在以下问题：

处理器处理自动调焦电压信号的过程较为复杂。从处理器检测到自动调焦电压信号，到电机进行相应的响应带动镜片移动，这之间存在较长的时延。

发明内容

为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供了以下技术方案：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种图像采集设备，所述图像采集设备包括处理器、调焦控制部件、现场可编程门阵列FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片，其中：

所述处理器，用于当检测到所述调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，向所述FPGA发送所述自动调焦电压信号；

所述FPGA，用于当接收到所述自动调焦电压信号时，向所述驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片进行移动；获取所述图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置；向所述驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，所述第二驱动器配置指令用于指示所述镜片移动至所述聚焦位置；

所述驱动器，用于当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述自动调焦电压信号的电平为0V至1.3V的任一数值。

可选地，所述FPGA，用于：

将图像的清晰度和拍摄位置的对应关系进行存储；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定最高的清晰度；根据所述对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

可选地，所述驱动器，用于：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述驱动器，用于：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，向所述电机输出第一脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片进行移动，其中，所述第一驱动器配置指令包括用于配置所述第一脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息；

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，向所述电机输出第二脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片移动至所述聚焦位置，其中，所述第二驱动器配置指令包括用于配置所述第二脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息。

可选地，所述FPGA，用于：

当获取到的第一图像的清晰度大于在所述第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在所述第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，确定在拍摄所述第一图像时所述镜片的聚焦位置，其中，N为预设的正整数。

可选地，所述N为2。

可选地，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片向预设方向进行移动；

所述FPGA，还用于当获取到的第三图像的清晰度小于所述第三图像之前拍摄的第四图像的清晰度时，向所述驱动器发送第三驱动器配置指令，其中，所述第三图像和所述第四图像是所述镜片向所述预设方向进行移动的过程中最先两个周期拍摄的图像，其中，所述第三驱动器配置指令用于指示所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动；

所述驱动器，还用于当接收到所述第三驱动器配置指令时，根据所述第三驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动。

可选地，所述处理器，还用于当检测到设备上电事件时，向所述FPGA发送初始化指令；

所述FPGA，还用于当接收到所述初始化指令时，向所述驱动器发送第四驱动器配置指令，所述第四驱动器配置指令用于指示将所述镜片移动至可移动行程的预设端部；

所述驱动器，还用于当接收到所述当接收到所述第四驱动器配置指令时，根据所述第四驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述预设端部。

可选地，所述FPGA，用于：

当检测到在所述镜片开始移动到所述镜片移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定所述端部是在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种图像采集方法，所述图像采集方法应用于图像采集设备，所述图像采集设备包括处理器、调焦控制部件、现场可编程门阵列FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片，所述方法包括：

当检测到所述调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，所述处理器向所述FPGA发送所述自动调焦电压信号；

当接收到所述自动调焦电压信号时，所述FPGA向所述驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片进行移动；获取所述图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置；向所述驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，所述第二驱动器配置指令用于指示所述镜片移动至所述聚焦位置；

当接收到所述第一驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述自动调焦电压信号的电平为0V至1.3V的任一数值。

可选地，所述当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置，包括：

将图像的清晰度和拍摄位置的对应关系进行存储；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定最高的清晰度；根据所述对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

可选地，所述当接收到所述第一驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动，包括：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；

所述当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置，包括：

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动，包括：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，向所述电机输出第一脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片进行移动，其中，所述第一驱动器配置指令包括用于配置所述第一脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息；

所述当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置，包括：

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，向所述电机输出第二脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片移动至所述聚焦位置，其中，所述第二驱动器配置指令包括用于配置所述第二脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息。

可选地，当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置，包括：

当获取到的第一图像的清晰度大于在所述第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在所述第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，确定在拍摄所述第一图像时所述镜片的聚焦位置，其中，N为预设的正整数。

可选地，所述N为2。

可选地，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片向预设方向进行移动，所述方法还包括：

当获取到的第三图像的清晰度小于所述第三图像之前拍摄的第四图像的清晰度时，所述FPGA向所述驱动器发送第三驱动器配置指令，其中，所述第三图像和所述第四图像是所述镜片向所述预设方向进行移动的过程中最先两个周期拍摄的图像，其中，所述第三驱动器配置指令用于指示所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动；

当接收到所述第三驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第三驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动。

可选地，所述方法还包括：

当检测到设备上电事件时，所述处理器向所述FPGA发送初始化指令；

当接收到所述初始化指令时，所述FPGA向所述驱动器发送第四驱动器配置指令，所述第四驱动器配置指令用于指示将所述镜片移动至可移动行程的预设端部；

当接收到所述当接收到所述第四驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第四驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述预设端部。

可选地，当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置，包括：

当检测到在所述镜片开始移动到所述镜片移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定所述端部是在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的设备，包括处理器、调焦控制部件、FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片。处理器用于当检测到调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，向FPGA发送自动调焦电压信号。FPGA用于当接收到自动调焦电压信号时，向驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，第一驱动器配置指令用于指示镜片进行移动；获取图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时镜片的聚焦位置；向驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，第二驱动器配置指令用于指示镜片移动至聚焦位置。驱动器用于当接收到第一驱动器配置指令时，根据第一驱动器配置指令驱动电机转动，以带动镜片进行移动；当接收到第二驱动器配置指令时，根据第二驱动器配置指令驱动电机转动，以带动镜片移动至聚焦位置。在本公开中，处理器只用于转发自动调焦电压信号，不对自动调焦电压信号进行实际的处理，FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理。FPGA与处理器的控制逻辑不同，工作的频率也比处理器高，FPGA对于简单的逻辑控制的反应速度要远比处理器快。让FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理，可以减少从处理器检测到自动调焦电压信号到电机进行相应的响应带动镜片移动之间存在的时延。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种图像采集设备的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种调焦控制部件的示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种清晰度变化趋势的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种图像采集方法的流程图示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种图像采集设备的结构示意图。

110处理器； 120调焦控制部件；

130FPGA； 140图像采集装置；

150驱动器； 160电机；

170镜片。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开一示例性实施例提供了一种图像采集设备，如图1所示，图像采集设备可以包括处理器110、调焦控制部件120、现场可编程门阵列FPGA 130(Field－ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)、图像采集装置140、驱动器150、电机160和镜片170。

处理器110用于当检测到调焦控制部件120发送的自动调焦电压信号时，向FPGA130发送自动调焦电压信号。

FPGA 130用于当接收到自动调焦电压信号时，向驱动器150发送第一驱动器配置指令，其中，第一驱动器配置指令用于指示镜片170进行移动；获取图像采集装置140按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时镜片170的聚焦位置；向驱动器150发送第二驱动器配置指令，其中，第二驱动器配置指令用于指示镜片170移动至聚焦位置。

驱动器150用于当接收到第一驱动器配置指令时，根据第一驱动器配置指令驱动电机160转动，以带动镜片170进行移动；当接收到第二驱动器配置指令时，根据第二驱动器配置指令驱动电机160转动，以带动镜片170移动至聚焦位置。

在实施中，如图2所示，调焦控制部件120可以是圆圈内的按键。在图2中，在图像采集设备的按键区域中，设置有手动调焦控制部件。用户可以通过对手动调焦控制部件进行相应的操作来进行手动调焦。或者，通过按下圆圈内的按键来进行自动调焦。当用户触发用于自动调焦的调焦控制部件120时，处理器110可以检测到调焦控制部件120发送的自动调焦电压信号。当处理器110检测到调焦控制部件120发送的自动调焦电压信号时，可以不对自动调焦电压信号进行具体处理，向FPGA 130发送自动调焦电压信号。此外，处理器110的型号可以是HI3519。

可选地，自动调焦电压信号的电平为0V至1.3V的任一数值。

FPGA 130上可以集成软核。软核可以是NIOSⅡ。其中，软核是一种特殊形式的处理器。使用软核的好处是可以根据用户的实际需求定制处理器的模块。区别于固核形式的处理器，软核的配置参数可以通过SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，可编程片上系统)软件进行配置，而固核的配置参数在出厂之后就不可变了。具体地，用户可以在SOPC软件中，添加要使用的模块，然后还可以配置这些模块的参数，如处理器的工作频率，外设接口资源、RAM的容量等。

FPGA 130上集成的软核在接收到处理器110发送的自动调焦电压信号时，可以根据自动调焦电压信号生成第一驱动器配置指令。FPGA 130可以通过SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)将第一驱动器配置指令发送至驱动器150。其中，第一驱动器配置指令可以用于对驱动器150中的寄存器进行配置。当驱动器150中的寄存器被配置好之后，驱动器150就可以根据寄存器中的配置参数输出相应的驱动信号，驱动信号可以是脉冲信号。

可选地，驱动器150用于当接收到第一驱动器配置指令时，根据第一驱动器配置指令，对驱动器150的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动电机160转动，以带动镜片170进行移动；当接收到第二驱动器配置指令时，根据第二驱动器配置指令，对驱动器150的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动电机160转动，以带动镜片170移动至聚焦位置。

驱动器150的型号可以是AN41908。为了进一步增加驱动器150的驱动能力，可以在AN41908后增加DRV8848，以更好地驱动电机160进行转动。

可选地，驱动器150用于当接收到第一驱动器配置指令时，根据第一驱动器配置指令，向电机160输出第一脉冲信号，以驱动电机160转动，使得电机160带动镜片170进行移动，其中，第一驱动器配置指令包括用于配置第一脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息；当接收到第二驱动器配置指令时，根据第二驱动器配置指令，向电机160输出第二脉冲信号，以驱动电机160转动，使得电机160带动镜片170移动至聚焦位置，其中，第二驱动器配置指令包括用于配置第二脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息。

在实施中，脉冲信号的频率、占空比以及伏值可以影响电机160运转的快慢，相位可以影响电机160的转动方向。电机160顺时针进行转动或者逆时针转动是根据输入的电压的相位决定的，因此，根据带动镜头进行移动的方向，确定电机160的转动方向，相应地对驱动器150的寄存器进行配置，以使驱动器150输出具有目标相位的脉冲信号。

当驱动器150输出驱动信号给电机160时，电机160可以被驱动进行转动，最终可以带动镜片170进行移动。电机160可以是小型的步进电机160，也可以是小型的直流电机160。

图像采集设备可以设置有一片镜片170，该镜片170的焦距根据镜片170本身的光学特性所决定，因此镜片170的焦距是固定的。当调节该镜片170与感光元件之间的距离时，在感光元件上可以呈现模糊或者清晰的像。手动调焦的过程可以是寻找被拍摄物在感光元件上呈现清晰的像的过程。

在镜片170进行移动的过程中，FPGA 130可以实时检测镜片170在不同位置上拍摄的图像的清晰度。当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，认为检测到了能拍摄的最清晰的图像，也就是自动聚焦要寻找的位置。

可选地，FPGA 130用于将图像的清晰度和拍摄位置的对应关系进行存储；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定最高的清晰度；根据对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

FPGA 130向驱动器150发送第二驱动器配置指令，第二驱动器配置指令用于指示镜片170移动至聚焦位置。例如，可以记录步进电机160在拍摄清晰度最高的图像时行进的步数，后面再控制恢复步进电机160退回这个行进步数即可回到聚焦位置。具体地，步进电机160在拍摄到清晰度最高的图像时行进的步数为60，当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，此时步进电机160行进的步数为70，则控制步进电机160向反方向行进10，即可将镜片170移动至聚焦位置。因此，根据图像的清晰度和拍摄位置的对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

可选地，可以设置触发执行自动聚焦操作的灵敏度。在本实施例中，提供三种灵敏度，即低灵敏度10000，中灵敏度20000，高灵敏度40000，可以从三种灵敏度中选择一种设置。当FPGA 130接收到自动调焦电压信号时，检测镜片170在当前位置上拍摄的图像的清晰度，如果清晰度大于灵敏度，则不进行自动聚焦操作。

可选地，FPGA 130用于当获取到的第一图像的清晰度大于在第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，确定在拍摄第一图像时镜片170的聚焦位置，其中，N为预设的正整数。

在实施中，在调节成像位置与感光元件的距离时，如果成像位置在感光元件的前面，成像不清晰，如果成像位置在感光元件的后面，成像也不清晰，只有成像位置和感光元件正好落在一起时，成像才是最清晰的。因此，当镜片170进行移动时，假如从第一位置移动到第二位置，如果第一位置不是图像的清晰度最大的位置，则在移动的过程中，如图3所示，清晰度可以先增大，当增大到最高值时，再减小。因此，当获取到的第一图像的清晰度大于在第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，第一图像为清晰度最高的图像，确定在拍摄第一图像时镜片170的聚焦位置。优选地，N为2。设置N的目的是为了避免误判，即当经过两个周期时，图像的清晰度都呈下降的趋势，则认为确实找到了可以拍摄到的具有最大的清晰度的图像的位置。

可选地，FPGA 130用于当检测到在镜片170开始移动直至镜片170移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定可移动行程的端部是在拍摄清晰度最高的图像时镜片170的聚焦位置。

在实施中，存在一种例外，在移动过程中不会出现清晰度总是先增大，当增大到最高值时，再减小的规律。在这种例外的情况下，由于可移动行程的长度所限，在还未找到图像的清晰度的最大值时，镜片170已经到达可移动行程的某一个端部了。当检测到在镜片170从开始移动直至镜片170移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定可移动行程的端部是在拍摄清晰度最高的图像时镜片170的聚焦位置。即就认为在可移动行程上可以找到的拍摄的图像的清晰度最大的位置是聚焦位置。

可选地，第一驱动器配置指令用于指示镜片170向预设方向进行移动。FPGA130还用于当获取到的第三图像的清晰度小于第三图像之前拍摄的第四图像的清晰度时，向驱动器150发送第三驱动器配置指令。其中，第三图像和第四图像是镜片170向预设方向进行移动的过程中最先两个周期拍摄的图像。其中，第三驱动器配置指令用于指示镜片170向预设方向的相反方向进行移动。驱动器150还用于当接收到第三驱动器配置指令时，根据第三驱动器配置指令驱动电机160转动，以带动镜片170向预设方向的相反方向进行移动。

在实施中，如果镜片170不是处于可移动行程的某一端部，而是处于可移动行程的中间位置，此时在FPGA 130接收到自动调焦电压信号时，先向哪个方向控制镜片170进行移动成了问题。

在本实施例中，在这种情况下，向控制镜片170向预设方向进行移动，例如先向远焦端进行移动。边移动边检测图像的清晰度，当发现向远焦端移动很小的预设步数或者预设距离时，拍摄的前两个图像的清晰度呈现下降的趋势，则认为这个方向不存在清晰度的最大值。

此时，FPGA 130向驱动器150发送第三驱动器配置指令，第三驱动器配置指令用于指示镜片170向预设方向的相反方向进行移动。电机160带动镜片170向预设方向的相反方向进行移动，去找清晰度的最大值的图像的拍摄位置。

可选地，处理器110还用于当检测到设备上电事件时，向FPGA 130发送初始化指令。FPGA 130还用于当接收到初始化指令时，向驱动器150发送第四驱动器配置指令。其中，第四驱动器配置指令用于指示将镜片170移动至可移动行程的预设端部。驱动器150用于当接收到当接收到第四驱动器配置指令时，根据第四驱动器配置指令驱动电机160转动，以带动镜片170移动至可移动行程的预设端部。

在实施中，可移动行程可以包括两个端部，一个可以是远焦端，另外一个可以是近焦端。预设端部可以设置为远焦端。在处理器110检测到设备上电事件时，即设备由关机状态到开机状态时，向FPGA 130发送初始化指令，FPGA 130控制镜片170移动至可移动行程的远焦端。可以在远焦端对应的位置上设置限位光耦，限位光耦可以用于检测镜片170是否到达远焦端。限位光耦可以和FPGA130通过I/O(Input/Output，输入/输出)引脚进行连接。FPGA 130可以检测限位光耦是否输出预设的信号，当限位光耦输出预设的信号时，证明镜片170已移动至可移动行程的预设端部，此时，可以控制电机160停止转动。

在FPGA 130中可以设置计步器，假如预设端部是远焦端。每当检测到设备上电事件时，可以控制镜片170移动至远焦端，同时将计步器初始化，使其记录的值为0。每当检测到向远焦端的方向进行移动时，根据移动的距离将计步器加上相应的步数。每当检测到向近焦端的方向进行移动时，根据移动的距离将计步器减去相应的步数。具体可以根据向步进电机160输入的脉冲来进行计数。例如，当步进电机160接收到预设数量个预设电压和占空比的脉冲时，计步器可以将计数加1或者减1。如果只在远焦端上设置有限位光耦，则可以使用上面的方法确定镜片170是否到达可移动行程的近焦端，当然也可以在远焦端和近焦端分别设置限位光耦检测镜片170是否到达远焦端或者近焦端。

本发明实施例提供的设备，包括处理器、调焦控制部件、FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片。处理器用于当检测到调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，向FPGA发送自动调焦电压信号。FPGA用于当接收到自动调焦电压信号时，向驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，第一驱动器配置指令用于指示镜片进行移动；获取图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时镜片的聚焦位置；向驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，第二驱动器配置指令用于指示镜片移动至聚焦位置。驱动器用于当接收到第一驱动器配置指令时，根据第一驱动器配置指令驱动电机转动，以带动镜片进行移动；当接收到第二驱动器配置指令时，根据第二驱动器配置指令驱动电机转动，以带动镜片移动至聚焦位置。在本公开中，处理器只用于转发自动调焦电压信号，不对自动调焦电压信号进行实际的处理，FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理。FPGA与处理器的控制逻辑不同，工作的频率也比处理器高，FPGA对于简单的逻辑控制的反应速度要远比处理器快。让FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理，可以减少从处理器检测到自动调焦电压信号到电机进行相应的响应带动镜片移动之间存在的时延。

本公开又一示例性实施例提供了一种图像采集方法，所述图像采集方法应用于图像采集设备。所述图像采集设备包括处理器、调焦控制部件、FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片。如图4所示，所述方法包括：

步骤S410，当检测到所述调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，所述处理器向所述FPGA发送所述自动调焦电压信号。

步骤S420，当接收到所述自动调焦电压信号时，所述FPGA向所述驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片进行移动。

步骤S430，当接收到所述第一驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动。

步骤S440，所述FPGA获取所述图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度。

步骤S450，当所述FPGA获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置。

步骤S460，所述FPGA向所述驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，所述第二驱动器配置指令用于指示所述镜片移动至所述聚焦位置。

步骤S470，当接收到所述第二驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述自动调焦电压信号的电平为0V至1.3V的任一数值。

可选地，所述当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置，包括：

将图像的清晰度和拍摄位置的对应关系进行存储；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定最高的清晰度；根据所述对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

可选地，所述当接收到所述第一驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动，包括：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；

所述当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置，包括：

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

可选地，所述当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动，包括：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，向所述电机输出第一脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片进行移动，其中，所述第一驱动器配置指令包括用于配置所述第一脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息；

所述当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置，包括：

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，向所述电机输出第二脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片移动至所述聚焦位置，其中，所述第二驱动器配置指令包括用于配置所述第二脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息。

可选地，当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置，包括：

当获取到的第一图像的清晰度大于在所述第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在所述第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，确定在拍摄所述第一图像时所述镜片的聚焦位置，其中，N为预设的正整数。

可选地，所述N为2。

可选地，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片向预设方向进行移动，所述方法还包括：

当获取到的第三图像的清晰度小于所述第三图像之前拍摄的第四图像的清晰度时，所述FPGA向所述驱动器发送第三驱动器配置指令，其中，所述第三图像和所述第四图像是所述镜片向所述预设方向进行移动的过程中最先两个周期拍摄的图像，其中，所述第三驱动器配置指令用于指示所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动；

当接收到所述第三驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第三驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动。

可选地，所述方法还包括：

当检测到设备上电事件时，所述处理器向所述FPGA发送初始化指令；

当接收到所述初始化指令时，所述FPGA向所述驱动器发送第四驱动器配置指令，所述第四驱动器配置指令用于指示将所述镜片移动至可移动行程的预设端部；

当接收到所述当接收到所述第四驱动器配置指令时，所述驱动器根据所述第四驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述预设端部。

可选地，当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置，包括：

当检测到在所述镜片开始移动到所述镜片移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定所述端部是在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置。

关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该设备的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

在本公开中，处理器只用于转发自动调焦电压信号，不对自动调焦电压信号进行实际的处理，FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理。FPGA与处理器的控制逻辑不同，工作的频率也比处理器高，FPGA对于简单的逻辑控制的反应速度要远比处理器快。让FPGA对自动调焦电压信号进行实际的处理，可以减少从处理器检测到自动调焦电压信号到电机进行相应的响应带动镜片移动之间存在的时延。

上述实施例提供的图像采集方法与图像采集设备实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

图5示出了本发明一个示例性实施例提供的图像采集设备1800的结构框图。该图像采集设备1800可以是：重载云台等其他设备。

通常，图像采集设备1800包括有：处理器1801和存储器1802。

处理器1801可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1801可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1801也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器1801可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器1801还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器1802可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器1802还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器1802中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器1801所执行以实现本申请中方法实施例提供的图像采集方法。

在一些实施例中，图像采集设备1800还可选包括有：外围设备接口1803和至少一个外围设备。处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口1803相连。具体地，外围设备包括：触摸显示屏1805、摄像头1806和电源1809中的至少一种。

外围设备接口1803可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器1801和存储器1802。在一些实施例中，处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器1801、存储器1802和外围设备接口1803中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

显示屏1805用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏1805是触摸显示屏时，显示屏1805还具有采集在显示屏1805的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器1801进行处理。此时，显示屏1805还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏1805可以为一个，设置图像采集设备1800的前面板；在另一些实施例中，显示屏1805可以为至少两个，分别设置在图像采集设备1800的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏1805可以是柔性显示屏，设置在图像采集设备1800的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏1805还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏1805可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示屏)、OLED(OrganicLight-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件1806用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件1806包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在终端的前面板，后置摄像头设置在终端的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件1806还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

电源1809用于为图像采集设备1800中的各个组件进行供电。电源1809可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源1809包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

光学传感器用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器1801还可以根据光学传感器采集的环境光强度，动态调整摄像头组件1806的拍摄参数。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对图像采集设备1800的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种图像采集设备，其特征在于，所述图像采集设备包括处理器、调焦控制部件、现场可编程门阵列FPGA、图像采集装置、驱动器、电机和镜片，其中：

所述处理器，用于当检测到设备上电事件时，向所述FPGA发送初始化指令，当检测到所述调焦控制部件发送的自动调焦电压信号时，向所述FPGA发送所述自动调焦电压信号；

所述FPGA，用于当接收到所述初始化指令时，向所述驱动器发送第四驱动器配置指令，所述第四驱动器配置指令用于指示将所述镜片移动至可移动行程的预设端部；当接收到所述自动调焦电压信号时，检测所述镜片在当前位置上拍摄的图像的清晰度，如果所述清晰度大于设置的灵敏度，则不进行自动聚焦操作，如果所述清晰度不大于设置的灵敏度，则向所述驱动器发送第一驱动器配置指令，其中，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片进行移动；获取所述图像采集装置按照预设的周期拍摄的图像，检测获取到的图像的清晰度；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置；向所述驱动器发送第二驱动器配置指令，其中，所述第二驱动器配置指令用于指示所述镜片移动至所述聚焦位置；

所述驱动器，用于当接收到所述当接收到所述第四驱动器配置指令时，根据所述第四驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述预设端部；当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述自动调焦电压信号的电平为0V至1.3V的任一数值。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述FPGA，用于：

将图像的清晰度和拍摄位置的对应关系进行存储；当获取到的多个图像满足预设的清晰度变化条件时，确定最高的清晰度；根据所述对应关系，确定与最高的清晰度对应的拍摄位置为聚焦位置。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动器，用于：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片进行移动；

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，对所述驱动器的寄存器进行配置，基于配置后的寄存器，驱动所述电机转动，以带动所述镜片移动至所述聚焦位置。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动器，用于：

当接收到所述第一驱动器配置指令时，根据所述第一驱动器配置指令，向所述电机输出第一脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片进行移动，其中，所述第一驱动器配置指令包括用于配置所述第一脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息；

当接收到所述第二驱动器配置指令时，根据所述第二驱动器配置指令，向所述电机输出第二脉冲信号，以驱动所述电机转动，使得所述电机带动所述镜片移动至所述聚焦位置，其中，所述第二驱动器配置指令包括用于配置所述第二脉冲信号的频率、占空比、相位以及伏值的信息。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述FPGA，用于：

当获取到的第一图像的清晰度大于在所述第一图像之前一个周期拍摄的第二图像的清晰度以及在所述第一图像之后N个周期拍摄的N个图像的清晰度时，确定在拍摄所述第一图像时所述镜片的聚焦位置，其中，N为预设的正整数。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述N为2。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一驱动器配置指令用于指示所述镜片向预设方向进行移动；

所述FPGA，还用于当获取到的第三图像的清晰度小于所述第三图像之前拍摄的第四图像的清晰度时，向所述驱动器发送第三驱动器配置指令，其中，所述第三图像和所述第四图像是所述镜片向所述预设方向进行移动的过程中最先两个周期拍摄的图像，其中，所述第三驱动器配置指令用于指示所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动；

所述驱动器，还用于当接收到所述第三驱动器配置指令时，根据所述第三驱动器配置指令驱动所述电机转动，以带动所述镜片向所述预设方向的相反方向进行移动。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述FPGA，用于：

当检测到在所述镜片开始移动到所述镜片移动至可移动行程的端部的过程中获取到的图像的清晰度持续增加，则确定所述端部是在拍摄清晰度最高的图像时所述镜片的聚焦位置。

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