CN112468721A

CN112468721A - 一种具有自动调焦功能的视觉采集方法及装置

Info

Publication number: CN112468721A
Application number: CN202011303760.1A
Authority: CN
Inventors: 胡军; 左治江; 李仁威; 刘寿明
Original assignee: Jianghan University
Current assignee: Jianghan University
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-03-09

Abstract

本发明提供了一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其方法包括：采集相机中的初始视觉目标；基于解析数据库，获取所述初始视觉目标的相关参数，并对所述相关参数进行预解析；基于预解析结果，生成调焦指令；控制所述相机按照所述调焦指令对所述初始视觉目标进行自动调焦。通过将相机中采集的初始视觉目标在解析数据库中准确获取相关参数，通过对相关参数进行预解析，可以准确生成调焦指令，进而根据调焦指令实现自动调焦的智能化。

Description

一种具有自动调焦功能的视觉采集方法及装置

技术领域

本发明涉及视觉采集技术领域，特别涉及一种具有自动调焦功能的视觉采集方法及装置。

背景技术

视觉采集装置就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉采集装置通过机器视觉产品通过聚焦锁定摄取目标，并将摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图智能识别系统软件等通过分析这些信号进行各种运算来抽取目标的特征。

然而，一般的视觉采集装置的调焦是通过人工手动调整视觉目标来进行量测，测量员需要手动地相对移动视觉采集装置与被测对象之间的距离，可以看出的是，由于该测量距离本身间距极小，同时需人手调焦，导致失误较大，因此，本发明提出了一种具有自动调焦功能的视觉采集方法和装置。

发明内容

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法及装置，用以自动聚焦采集到的图像画面，降低失误，进而来实现图像采集聚焦的自动化。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，包括：

采集相机中的初始视觉目标；

基于解析数据库，获取所述初始视觉目标的相关参数，并对所述相关参数进行预解析；

基于预解析结果，生成调焦指令；

控制所述相机按照所述调焦指令对所述初始视觉目标进行自动调焦。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，获取所述初始视觉目标的相关参数的具体工作过程，包括：

将所述初始视觉目标转换为灰度图像，同时，获取所述灰度图像的像素值，作为所述初始视觉目标的第一参数；

提取所述灰度图像的灰度梯度图像，并获取所述灰度梯度图像的k个梯度值；

同时，计算所述k个梯度值的平方和，并将所述平方和作为所述初始视觉目标的第二参数；

计算所述初始视觉目标的向量范数，并将所述向量范数作为所述初始视觉目标的第三参数；

所述第一参数、第二参数、第三参数构成所述初始视觉目标的相关参数。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述相关参数进行预解析的过程，包括：

提取所述初始视觉目标的相关参数的待解析数据，并剔除所述相关参数中的错误数据与不良数据；

同时，根据预设数据解析描述语言，为每一个所述待解析数据进行解析定义，获取定义数据；

提取所述定义数据所对应的解析模型，并根据所述解析模型得到组合拟合自相关值；

同时，计算所述定义数据的残余误差，且比较得到最小残余误差平方和；

基于所述组合拟合自相关值以及所述最小残余误差平方和确定解析函数，并提取所述解析函数的解析类型标识符；

对所述解析类型标识符进行分段寻址、定位，确定所述解析类型标识符的解析对象；

同时，判断所述解析对象是否正确，若不正确，则对所述解析类型标识符重新进行定义；

若正确，则基于拟合方式，建立所述解析函数与所述解析类型标识符的映射关系；

以动态链接库的方式组织每一个所述定义数据以及所述解析函数和映射关系，确定所述待解析数据的解析标识符；

同时，对所述解析标识符进行配置，获取所述解析标识符的信息；

基于所述解析标识符的信息并调用解析函数，完成对所述相关参数的预解析。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，剔除所述相关参数中的错误数据与不良数据的具体过程，包括：

将所述相关参数转换为网格数据，并根据所述网格数据设定所述相关参数的置信区间长度；

基于所述相关参数的置信区间长度，确定所述置信区间的端点，同时，将分布于所述置信区间之外的数据定义为所述不良数据，并进行剔除；

将剔除所述不良数据后的所述网格数据进行滤波，获取滤波数据；

同时，对所述滤波数据进行自动拟合，获取拟合边界线，并将分布于所述拟合边界线之外的数据定义为所述错误数据，并进行剔除。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述初始视觉目标进行自动调焦的具体过程，包括：

构建焦量估算模型，并构建调焦图像数据集，基于所述调焦图像数据集对所述焦量估算模型进行训练；

将所述初始视觉目标输入所述焦量估算模型进行图像焦量估算，得到相对于当前所述初始视觉目标位置的焦量归一化输出值；

基于所述焦量归一化输出值计算焦量码值，同时将所述初始视觉目标进行分区并统计各区域中心的像素量度坐标和天球坐标；

基于各区块中心像素量度坐标和天球坐标，计算并统计各区块中心的实时比例尺；

从预设数据库中调取参考比例尺，将所述实时比例尺与所述参考比例尺进行作差以及相除运算；

根据作差结果以及相除结果判断调焦所需的调整方向；

基于所述焦量码值以及所述调整方向完成对所述初始视觉目标的自动调焦。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述初始视觉目标进行自动调焦后，判断自动调焦是否合格，具体过程包括：

将调焦后的初始目标图像分割为N个目标区域，并在每个所述目标区域设置有一张主观图卡，且N为大于1的正整数；

其中，所述主观图卡用来识别所述调焦后初始目标图像的基础清晰度；

若所述主观卡识别到的所述基础清晰度满足调焦后初始视觉目标的预设基本条件，调取预设算法计算所述N个目标区域中每张主观卡识别到的所述初始视觉目标图像的实际清晰度；

获取所述主观图卡识别到的所述初始视觉目标图像的实际清晰度，并从预设图像清晰度数据库中调取参考清晰度阈值；

若所述实际清晰度大于或者等于所述参考清晰度阈值，判定对所述初始视觉目标自动调焦合格。

优选的，一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，获取所述调焦指令后，对所述调焦指令进行处理，具体工作过程包括：

对所述调焦指令初步滤除带外噪声，并将滤除带外噪声后的所述调焦指令进行同步，获取同步调焦指令；

提取所述同步调焦指令中的同步信号段，并进行粗频偏估计与信号补偿，同时，提升所述同步信号段中的信号的信噪比；

将处理好的所述同步调焦指令进行非相干解调，并将所述同步调焦指令的频率与数字基带信号的频率进行校验；

若未通过校验，则将所述同步调焦指令继续进行非相干解调；

若通过校验，则根据语义解析库，提取所述同步调焦指令的信息类型，并判断所述信息类型与预设信息类型是否关联；

若所述信息类型与预设信息类型关联，则提取所述同步调焦指令的指令特征，同时，基于所述语义解析库，对所述指令特征进行分析；

读取所述所述语义解析库中的同步调焦指令构成的a个指令行，并对所述b个指令行中的每b个指令进行逐一译码，并获取译码数据；

判断所述译码数据是否符合整体译码条件；

若所述译码数据符合整体译码条件时，对所述同步调焦指令进行译码，获取译码结果；

基于译码结果，获取最终的调焦指令。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集装置，包括：

照片获取装置，获取相机中的初始视觉目标；

数据处理装置，基于解析数据库，获取所述初始视觉目标的相关参数，并对所述相关参数进行预解析；

指令生成装置，基于预解析结果，生成调焦指令；

调焦装置，控制所述相机按照所述调焦指令对所述初始视觉目标进行自动调焦。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种具有自动调焦功能的视觉采集方法的流程图。

图2为本发明实施例中一种具有自动调焦功能的视觉采集装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，如图1所示，包括：

采集相机中的初始视觉目标；

基于预解析结果，生成调焦指令；

该实施例中，视觉目标可以是相机需要进行调焦的目标物体。

该实施例中，相关参数可以是基于初始视觉目标的图像像素、灰度、梯度等参数。

该实施例中，通过与解析结果，生成调焦指令是为了对初始视觉目标进行合理调焦，提高装置准确率。

上述技术方案的有益效果是：通过将相机中采集的初始视觉目标在解析数据库中准确获取相关参数，通过对相关参数进行预解析，可以准确生成调焦指令，进而根据调焦指令实现自动调焦的智能化。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，获取所述初始视觉目标的相关参数的具体工作过程，包括：

该实施例中，灰度图像可以是在单个电磁波频谱内测量每个像素的亮度得到的。

该实施例中，灰度梯度图像可以是在获取灰度图像后进行梯度化构成灰度梯度图像。

该实施例中，计算k个梯度值的平方和是为了提升视觉目标的第二参数的稳定性以及准确性。

该实施例中，向量范数的计算是通过根据初始视觉目标中方向向量构成的矩阵，并计算矩阵之间的距离所得到。

上述技术方案的有益效果是：通过将初始视觉目标的灰度图像的像素值作为第一参数，可以有效对图像的特性进行锁定，通过获取梯度图像的梯度值的平方和作为第二参数，可以有效获取当前图像的清晰程度，通过获取初始视觉目标的向量范数作为第三参数，可以对初始视觉目标进行方向数据的精准化定义。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述相关参数进行预解析的过程，包括：

该实施例中，剔除相关参数中的错误数据与不良数据是为了获取没有干扰的待解析数据，从而可以简化数据解析步骤，使结果更加精准，其中，错误数据例如是与相关参数不符的数据，不良数据例如是干扰检测相关参数的数据。

该实施例中，数据解析描述语言可以是对数据进行解析的描述算法。

该实施例中，解析模型可以是针对定义数据特征进行抽象化所建立的模型。

该实施例中，组合拟合自相关可以是根据解析模型获取若干离散数值，通过调整解析模型的系数，使得解析模型与离散数值的差别最小。

该实施例中，计算定义数据的残余误差是为了对定义数据根据精确化，使得确定的解析函数更加全面准确。

该实施例中，拟合方式指的是就是把平面上一系列的点，用一条光滑的曲线连接起来，其方法可以是最小二乘曲线拟合法。

该实施例中，映射关系可以是一对一，一对多，多对一。

该实施例中，解析类型标识符可以是对标志符的类型进行了定义，可以是浮点型、字符型等，解析标识符可以是数据解析所选用的标识符，其中，解析类型标识符包含于解析标识符。

上述技术方案的有益效果是：通过将初始视觉目标的相关参数中的不良数据和错误数据进行剔除，保证了数据的完好性，为后面数据处理提高了效率，通过预设数据解析描述语言，可以准确对每一个待解析数据进行定义，并根据定义数据确定解析模型，通过组合拟合的方式准确获取组合拟合自相关值，通过计算定数数据的残余误差，并求取最小残余误差的平方和，使得定义数据更加全面化与准确，为获取的解析函数更便于分析，通过获取解析函数的解析类型标识符，并通过分段寻址、定位可以准去确定解析类型标识符的解析对象，通过判断解析对象是否正确，可以确保获取结果的准确性，基于正确的解析对象的情况下建立解析函数和解析类型标识符的映射关系，从而可以精确获取解析标识符，通过对解析标识符的配置，可以有效确定解析标识符的信息，从而通过调用解析函数，完成对相关参数的预解析，大大提高了方法的准确性与高效性。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，剔除所述相关参数中的错误数据与不良数据的具体过程，包括：

该实施例中，置信区间长度可以是由样本统计量所构造的总体参数的估计区间范围，其范围为(0.52,0.64)。

该实施例中，网格数据指的是以栅格结构存贮的内部数据。

该实施例中，滤波的方式是对网格数据进行高频滤波。

该实施例中，自动拟合是通过最小二乘法实现自动拟合。

上述技术方案的有益效果是：通过获取相关参数的置信区间长度，确定置信区间，从而准确剔除不良数据，通过自动拟合，确定拟合边界线，可以有效剔除错误数据，该方法节约了时间，并使得结果更精准。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述初始视觉目标进行自动调焦的具体过程，包括：

根据作差结果以及相除结果判断调焦所需的调整方向；

该实施例中，焦量估算模型可以是通过相机激光焦点离作用物质之间的距离所构成的模型。

该实施例中，对焦量估算模型进行训练可以是基于卷积神经网络进行训练。

该实施例中，归一化输出值可以是对焦量进行归一化后获取的归一化输出值。

该实施例中，焦量码值可以是基于焦量定义的ASCLL值。

该实施例中，像素量度坐标可以是向处于横向每400列和纵向300行上的小格。

该实施例中，天球坐标可以是基于初始视觉目标的实际位置坐标。

上述技术方案的有益效果是：通过构建焦量估算模型，以及构建调焦图像数据集，并进行训练，可以使焦量估算模型实现数据化，通过焦量估算模型可以实现图像的焦量估算，从而可以准确获取初始视觉目标位置的焦量归一化输出值，通过根据较量归一化输出值，可以准确计算焦量码值，并将初始视觉目标进行区分并统计像素量度坐标以及天球坐标，从而准确统计各区块中的实时比例尺，从而根据预设数据库中的参考比例尺，进行作差以及相除运算，并基于结果准确判断调焦所需的调整方向，使得结果更加准确与智能。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，对所述初始视觉目标进行自动调焦后，判断自动调焦是否合格，具体过程包括：

该实施例中，基础清晰度可以是初始目标图像所设定的最基本清晰程度，例如，基础清洗度的分辨率可以是320p。

该实施例中，预设基本条件可以是以基础清晰度为基准，

范围在((320+10)p，(320-10)p)。

该实施例中，参考清晰度阈值可以是像素为640*480mp。

上述技术方案的有益效果是：通过对调焦后的初始目标图像分割为N个目标区域，并且设置一张主观图卡，从而可以准确识别调焦后初始目标图像的基础清晰度，并判断当基础清洗度满足调焦后初始视觉目标的预设基本条件时，可以准确计算出始视觉目标图像的实际清晰度，并通过参考清晰度阈值的比较准确判定出初始视觉目标自动调焦是否合格，从而使得结果根据精准，具有高效性。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，获取所述调焦指令后，对所述调焦指令进行处理，具体工作过程包括：

判断所述译码数据是否符合整体译码条件；

基于译码结果，获取最终的调焦指令。

该实施例中，将滤除带外噪声后的调焦指令进行同步是为了获取实时的调焦指令，使得结果进度与调焦指令一直

该实施例中，粗频偏估计指的是利用频域PN序列导频获得频偏估计的方法。

该实施例中，信号补偿的方式可以是差动补偿，也可以是温漂补偿。

该实施例中，非相干解调指的是从已调高频信号中恢复出原始数字基带信号时，采用的解调方式。

该实施例中，数字基带信号指的是未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始。

该实施例中，语义解析库可以是按照解锁同步调焦指令的数据结构所组成的仓库。

该实施例中，预设信息类型可以是基于调焦指令的准确性，以及与指令的传输方向进行的定义的类型。

该实施例中，指令特征可以是进行同步调焦数据段的运行代码。

该实施例中，整体译码条件可以是根据译码数据的准确率所确定的，当译码数据的准确率达到80％时，符合整体译码条件。

上述技术方案的有益效果是：通过对调焦指令进行初步滤除带外噪声，可以去除干扰信号，通过对调焦指令的同步，可以实时获取新的调焦指令，提取同步调焦指令中的同步信号段，并进行粗频偏估计与信号补偿，可以精确获取同步调焦指令，有利于后续指令的处理，通过将同步调焦指令的频率与数字基带信号的频率进行校验，可以快速确定通过校验后的，基于语义解析库确定的同步调焦指令的信息类型，通过判断信息类型与预设信息类型的关联性，可以快速确定是否对指令特征进行分析，通过分析，对调焦指令进行译码，通过获取译码结果确定最终的调焦指令，进而提高了方法的准确性与实用性。

本发明提供一种具有自动调焦功能的视觉采集装置，如图2所示，包括：

照片获取装置，获取相机中的初始视觉目标；

指令生成装置，基于预解析结果，生成调焦指令；

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，包括：

采集相机中的初始视觉目标；

基于预解析结果，生成调焦指令；

2.如权利要求1所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，获取所述初始视觉目标的相关参数的具体工作过程，包括：

3.如权利要求1所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，对所述相关参数进行预解析的过程，包括：

4.如权利要求3所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，剔除所述相关参数中的错误数据与不良数据的具体过程，包括：

5.如权利要求1所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，对所述初始视觉目标进行自动调焦的具体过程，包括：

根据作差结果以及相除结果判断调焦所需的调整方向；

6.如权利要求1所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，对所述初始视觉目标进行自动调焦后，判断自动调焦是否合格，具体过程包括：

7.如权利要求1所述的一种具有自动调焦功能的视觉采集方法，其特征在于，获取所述调焦指令后，对所述调焦指令进行处理，具体工作过程包括：

判断所述译码数据是否符合整体译码条件；

基于译码结果，获取最终的调焦指令。

8.一种具有自动调焦功能的视觉采集装置，其特征在于，包括：

照片获取装置，获取相机中的初始视觉目标；

指令生成装置，基于预解析结果，生成调焦指令；