CN112672049A - 一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质，包括：后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量；本发明可有效提高聚焦精度。

Description

一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质。

背景技术

在监控领域或自动化工业领域经常会用到只需要调节对焦，不需要改变焦距或者通过手动镜头调节焦距的使用场景。这时候会使用一种电动后焦装置，通过改变图像传感器与镜头的距离来调整图像清晰度。使用电动后焦的装置代替了人为调节镜头的动作。极大方便了实际环境使用时对焦的便利性和准确性。但同时，因为设计和成本原因，这种电动调节后焦的装置的精细化程度不够，对于图像分辨率小图像，在实际环境中基本能聚焦清晰，人眼看不出差别；但对于图像分辨率高的图像，精细化程度要求较高，采用普通的回程差辅助聚焦无法达到精细化聚焦的目的。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质，主要解决现有方法针对高质量图像聚焦效果不佳的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

一种双向回程差辅助后焦聚焦方法，包括：

后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；

聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量。

可选地，所述折返方向包括靠近镜头方向和远离镜头方向。

可选地，所述靠近镜头方向的移动动作包括先靠近镜头移动，折返后再远离镜头移动；

所述远离镜头方向的移动动作包括先远离镜头移动，折返后再靠近镜头移动。

可选地，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差，包括：

以折返前图像清晰度最大值对应的后焦电机位置与折返后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置之差的绝对值作为所述回程差。

可选地，在移动所述后焦电机之前，还包括：

设置测试场景，将待测设备镜头正对所述测试场景，调节焦距以及对焦环至图像满足测试条件，并将所述后焦电机置于预设移动起点。

可选地，还包括设置每个折返方向上的折返点：

图像清晰度低于设定阈值时，对应后焦电机位置作为所述折返点。

可选地，至少分别完成一次远离镜头方向和靠近镜头方向的折返动作后，记录两个方向的回程差作为聚焦过程中对应方向上折返后后焦电机的移动步长增量。

一种双向回程差辅助后焦聚焦系统，包括：

双向回程差获取模块，用于后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；

聚焦调节模块，用于聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量。

一种双向回程差辅助后焦聚焦设备，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。

一个或多个机器可读介质，其特征在于，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得设备执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。

如上所述，本发明一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质，具有以下有益效果。

提升聚焦精细化效果，有效解决后焦电机齿轮粗糙导致两个方向回程差不一致引起的聚焦偏差问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中回程差测试过程中后焦电机移动示意图。

图2为本发明一实施例中双向回程差辅助后焦聚焦方法的流程图。

图3为本发明一实施例中自动聚焦流程图。

图4为本发明一实施例中终端设备的结构示意图。

图5为本发明另一实施例中终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供双向回程差辅助后焦聚焦方法，包括双向回程差矫正和自动聚焦过程。

请参阅图2，双向回程差矫正至少包括以下步骤：

在步骤S01中，调节镜头初始化测试环境。具体地，可设置测试场景，如可选取图像细节丰富的场景。进一步地，将摄像机正对测试场景场景，调节镜头的焦距以及对焦环，使得镜头拍摄的图像达到设定的清晰度范围，具体的初始化清晰度范围可根据实际应用需求进行灵活选择，这里不作限制。可选地，可手动调节焦距和对焦环，以使得图像清晰度满足测试条件。

在一实施例中，可在镜头的轴线上设置后焦电机的移动起点，起点位置可设置在靠近镜头一端，具体位置设置可根据测试场景、物距等进行灵活选择。准备就绪后通过移动后焦电机调节图像传感器与镜头的距离，并根据图像的清晰度值(下文简称FV)来计算得到精细聚焦所需要的双向回程差。

请参阅图1，在一实施例中，以远离镜头方向命名为A向，以靠近镜头方向命名为B向。

在步骤S02中，开始测试，后焦电机从起始点SP沿B向移动靠近镜头，移动过程中检测镜头获取图像的FV值，当FV值小于设定的清晰度阈值时，此时后焦电机位置作为B向折返点BP_B。后焦电机在B向的折返点BP_B处停下，调整电机反向沿A向移动。

在步骤S03中，后焦电机沿A向移动过程中，获取镜头采集图像的FV值，记录下获取到的最大FV值FV_1和对应的后焦电机位置MOTOR_1。

在步骤S04中，后焦电机继续移动，当检测到当前FV值小于设定的清晰度阈值时，此时后焦电机位置作为A向折返点BP_A，后焦电机在A向折返点BP_A处停止，调整电机反向朝B向移动。

在步骤S05中，后焦电机在A向折返点BP_A反向移动过程中，记录下获取到的最大FV值FV_2以及对应后焦电机位置MOTOR_2。则得到A向回程差DeltaA＝|MOTOR_1-MOTOR_2|。

在步骤S06中，后焦电机继续向B向移动，当获取到的FV值小于设定的清晰度阈值时，调整电机反向沿A向移动。

在步骤S07中，当经过步骤S06反向后，后焦电机继续沿A向移动，并记录下获取到的最大FV值FV_3和对应的后焦电机位置MOTOR_3。当检测当FV值小于设定清晰度阈值时，停止电机的移动。则B向回程差为

DeltaB＝|MOTOR_3-MOTOR_2|

根据以上步骤可得到A、B两个相对的折返方向，每次折返前后对应后焦电机的回程差DeltaA、DeltaB。记录下两个方向的回程差值，可用于聚焦过程的回程差矫正。

请参阅图3，在自动聚焦过程中，将前述双向回程差作为对应折返方向折返后后焦电机移动步长的增量，与聚焦算法得到的后焦电机移动步长进行叠加。

具体包括以下步骤：

在步骤S101中，判断后焦电机反向情况，当后焦电机无反向时，进入步骤S102；当后焦电机在A向的折返点反向时，进入步骤S103；当后焦电机在B向的折返点反向时，进入步骤S104；

在步骤S102中，后焦电机按照聚焦算法计算的步长进行正常走步；

在步骤S103中，后焦电机反向后的移动步长等于聚焦算法计算的移动步长叠加DeltaA；

在步骤S104中，后焦电机反向后的移动步长等于聚焦算法计算的移动步长叠加DeltaB。

具体地，在聚焦过程中使用双向回程差，使后焦电机每次反向时多走几步。当B走向A，然后反向向B时，多走DeltaA步；同理，当A走向B，再反向走向A时，多走DeltaB步。不管聚焦过程如何，反向多少次，只要反向，就进行多走计算，得到的回程差作为增量叠加后的步数。

本实施例提供了双向回程差辅助后焦聚焦系统，用于执行前述方法实施例中所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法。由于系统实施例的技术原理与前述方法实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。

在一实施例中，双向回程差辅助后焦聚焦系统，包括：

双向回程差获取模块，用于后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；

聚焦调节模块，用于聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量。

本申请实施例还提供了一种设备，该设备可以包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行图1所述的方法。在实际应用中，该设备可以作为终端设备，也可以作为服务器，终端设备的例子可以包括：智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(动态影像专家压缩标准语音层面3，Moving Picture Experts Group Audio Layer III)播放器、MP4(动态影像专家压缩标准语音层面4，Moving Picture Experts Group Audio Layer IV)播放器、膝上型便携计算机、车载电脑、台式计算机、机顶盒、智能电视机、可穿戴设备等等，本申请实施例对于具体的设备不加以限制。

本申请实施例还提供了一种非易失性可读存储介质，该存储介质中存储有一个或多个模块(programs)，该一个或多个模块被应用在设备时，可以使得该设备执行本申请实施例的图2中用于双向回程差辅助后焦聚焦方法所包含步骤的指令(instructions)。

图4为本申请一实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。如图所示，该终端设备可以包括：输入设备1100、第一处理器1101、输出设备1102、第一存储器1103和至少一个通信总线1104。通信总线1104用于实现元件之间的通信连接。第一存储器1103可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，第一存储器1103中可以存储各种程序，用于完成各种处理功能以及实现本实施例的方法步骤。

可选的，上述第一处理器1101例如可以为中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，该处理器1101通过有线或无线连接耦合到上述输入设备1100和输出设备1102。

可选的，上述输入设备1100可以包括多种输入设备，例如可以包括面向用户的用户接口、面向设备的设备接口、软件的可编程接口、摄像头、传感器中至少一种。可选的，该面向设备的设备接口可以是用于设备与设备之间进行数据传输的有线接口、还可以是用于设备与设备之间进行数据传输的硬件插入接口(例如USB接口、串口等)；可选的，该面向用户的用户接口例如可以是面向用户的控制按键、用于接收语音输入的语音输入设备以及用户接收用户触摸输入的触摸感知设备(例如具有触摸感应功能的触摸屏、触控板等)；可选的，上述软件的可编程接口例如可以是供用户编辑或者修改程序的入口，例如芯片的输入引脚接口或者输入接口等；输出设备1102可以包括显示器、音响等输出设备。

在本实施例中，该终端设备的处理器包括用于执行各设备中语音识别装置各模块的功能，具体功能和技术效果参照上述实施例即可，此处不再赘述。

图5为本申请的另一个实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。图5是对图4在实现过程中的一个具体的实施例。如图所示，本实施例的终端设备可以包括第二处理器1201以及第二存储器1202。

第二处理器1201执行第二存储器1202所存放的计算机程序代码，实现上述实施例中图2所述方法。

第二存储器1202被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，例如消息，图片，视频等。第二存储器1202可能包含随机存取存储器(random access memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

可选地，第二处理器1201设置在处理组件1200中。该终端设备还可以包括：通信组件1203，电源组件1204，多媒体组件1205，音频组件1206，输入/输出接口1207和/或传感器组件1208。终端设备具体所包含的组件等依据实际需求设定，本实施例对此不作限定。

处理组件1200通常控制终端设备的整体操作。处理组件1200可以包括一个或多个第二处理器1201来执行指令，以完成上述图2所示方法的全部或部分步骤。此外，处理组件1200可以包括一个或多个模块，便于处理组件1200和其他组件之间的交互。例如，处理组件1200可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1205和处理组件1200之间的交互。

电源组件1204为终端设备的各种组件提供电力。电源组件1204可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件1205包括在终端设备和用户之间的提供一个输出接口的显示屏。在一些实施例中，显示屏可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果显示屏包括触摸面板，显示屏可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

音频组件1206被配置为输出和/或输入语音信号。例如，音频组件1206包括一个麦克风(MIC)，当终端设备处于操作模式，如语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部语音信号。所接收的语音信号可以被进一步存储在第二存储器1202或经由通信组件1203发送。在一些实施例中，音频组件1206还包括一个扬声器，用于输出语音信号。

输入/输出接口1207为处理组件1200和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件1208包括一个或多个传感器，用于为终端设备提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1208可以检测到终端设备的打开/关闭状态，组件的相对定位，用户与终端设备接触的存在或不存在。传感器组件1208可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在，包括检测用户与终端设备间的距离。在一些实施例中，该传感器组件1208还可以包括摄像头等。

通信组件1203被配置为便于终端设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个实施例中，该终端设备中可以包括SIM卡插槽，该SIM卡插槽用于插入SIM卡，使得终端设备可以登录GPRS网络，通过互联网与服务器建立通信。

由上可知，在图5实施例中所涉及的通信组件1203、音频组件1206以及输入/输出接口1207、传感器组件1208均可以作为图4实施例中的输入设备的实现方式。

综上所述，本发明一种双向回程差辅助后焦聚焦方法、系统、设备和介质，相比于普通的单向回程差，单向回程差为两个方向上反向时叠加相同的回程差，如果十分精细的聚焦则会出现大概率聚焦不到最清晰的位置。对于后焦电机更适用于双向回程差进行修正聚焦，这是由后焦电机的硬件结构所决定的，使用双向回程差进行聚焦后，能达到100％聚焦在最清晰的位置上；使用双向回程差矫正，能够更精细的得到不同设备的双向回程差，适应性极好，因为即使同一款设备，硬件一致性也会有所差异导致回程差不同，提升效果的同时不会增加成本，可用于高端大分辨率的监控设备中。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，包括：

后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；

聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量。

2.根据权利要求1所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，包括所述折返方向包括靠近镜头方向和远离镜头方向。

3.根据权利要求2所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，所述靠近镜头方向的移动动作包括先靠近镜头移动，折返后再远离镜头移动；

所述远离镜头方向的移动动作包括先远离镜头移动，折返后再靠近镜头移动。

4.根据权利要求1所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差，包括：

以折返前图像清晰度最大值对应的后焦电机位置与折返后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置之差的绝对值作为所述回程差。

5.根据权利要求1所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，在移动所述后焦电机之前，还包括：

设置测试场景，将待测设备镜头正对所述测试场景，调节焦距以及对焦环至图像满足测试条件，并将所述后焦电机置于预设移动起点。

6.根据权利要求1所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，还包括设置每个折返方向上的折返点：

图像清晰度低于设定阈值时，对应后焦电机位置作为所述折返点。

7.根据权利要求3所述的双向回程差辅助后焦聚焦方法，其特征在于，至少分别完成一次远离镜头方向和靠近镜头方向的折返动作后，记录两个方向的回程差作为聚焦过程中对应方向上折返后后焦电机的移动步长增量。

8.一种双向回程差辅助后焦聚焦系统，其特征在于，包括：

双向回程差获取模块，用于后焦电机带动图像传感器在镜头轴向上两个相对的折返方向之间往复移动过程中，根据每次折返前后图像清晰度最大值对应的后焦电机位置，获取每次折返前后所述后焦电机的回程差；

聚焦调节模块，用于聚焦过程中，将所述回程差作为对应折返方向折返后所述后焦电机的移动步长增量。

9.一种双向回程差辅助后焦聚焦设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当所述一个或多个处理器执行时，使得所述设备执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。

10.一个或多个机器可读介质，其特征在于，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得设备执行如权利要求1-7中一个或多个所述的方法。

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