RU73577U1 - Устройство автоматической фокусировки - Google Patents
Устройство автоматической фокусировки Download PDFInfo
- Publication number
- RU73577U1 RU73577U1 RU2008105723/22U RU2008105723U RU73577U1 RU 73577 U1 RU73577 U1 RU 73577U1 RU 2008105723/22 U RU2008105723/22 U RU 2008105723/22U RU 2008105723 U RU2008105723 U RU 2008105723U RU 73577 U1 RU73577 U1 RU 73577U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processor
- focusing
- lens
- digitizing
- video signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Устройство автоматической фокусировки относится к прикладному телевидению и, в частности, может быть использовано для автоматической фокусировки принимаемого оптического изображения от передающих обзорно-визирных телевизионных систем, размещенных на подвижных основаниях. Устройство содержит последовательно соединенные объектив с подвижным оптическим элементом (1), ПЗС-матрицу (2), расположенную в фокальной плоскости объектива (1), усилитель видеосигнала (3) и процессор (4), коммутатор (5) для управления направлением вращения электродвигателя привода фокусировки (6). В процессор (4) встроены следующие основные элементы: АЦП1 для оцифровки элементов изображения, АЦП2 для оцифровки напряжения URoc пф с потенциометра обратной связи, ОЗУ на кадр изображения, сигнальный процессор ADSP и ПЗУ программ. Схема обратной связи включает переменное сопротивление Roc (7), связанное через АЦП2 со вторым входом процессора (4). Процессор (4) выполнен на основе сигнального процессора модели ADSP-BF561. В качестве коммутатора сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки установлен драйвер модели L293. За счет сокращения числа аналоговых компонентов системы и передачи их функций высокоскоростным цифровым устройствам нового поколения уменьшаются габариты устройства, значительно сокращается время автофокусировки и обеспечивается высокая разрешающая способность ТВ-системы (550-600 тел. лин) в условиях изменения температуры окружающей среды от -60°С до +60°С, значительных механических воздействиях, а также при необходимости распознавания объектов попеременно в «дальней» и «ближней» зоне. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к прикладному телевидению и, в частности, может быть использована для автоматической фокусировки принимаемого оптического изображения от передающих обзорно-визирных телевизионных систем, размещенных на подвижных основаниях.
Работа подобных телевизионных систем (в дальнейшем ТВ-систем) в большинстве случаев проходит в условиях изменения температуры окружающей среды от -60°С до +60°С и механических воздействиях в виде широкополосной случайной вибрации со среднеквадратичным отклонением амплитуды до 4g, следствием которых является дефокусировка изображения в ходе работы оператора.
Кроме того, в ходе работы оператора возникает необходимость обнаружения и распознавания объектов не только на расстоянии нескольких километров, но и расположенных в «ближней зоне» (десятки и сотни метров). В этом случае требуется перефокусировать объектив передающей телевизионной камеры (в дальнейшем ТВ-камеры) на конечное расстояние, а затем, при необходимости, вернуться для работы в «дальнюю зону» (несколько километров).
Известно устройство автофокусировки бытовой ТВ-камеры, содержащее объектив с подвижной подфокусирующей линзой, которая оптически связана с ПЗС-матрицей, и процессор. Процессор через схему обработки видеосигнала и электродвигатель привода фокусировки управляет перемещением подвижной подфокусирующей линзы. Схема обработки видеосигнала выполнена на аналоговой элементной базе и состоит из фильтров высокой частоты, усилителя, фильтра низкой частоты, аналого-цифрового преобразователя (в дальнейшем АЦП), цифрового интегратора и коммутатора сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки (П.Ф.Гаврилов, В.Н.Кривилев, «Видеокамеры», М.
Радиотон», 1999 г., стр.41.). Известное устройство является близким аналогом заявляемой полезной модели.
Работа известного устройства, как и в заявляемой полезной модели, основана на анализе уровня высокочастотных составляющих в видеосигнале и обеспечивает высокую разрешающую способность ТВ-системы. Однако, алгоритм работы процессора и устройства в заявляемой полезной модели в целом отличается от аналогичных алгоритмов.
К недостаткам близкого аналога можно отнести:
- большие габариты устройства за счет того, что схема обработки видеосигнала состоит из многих отдельных компонентов;
- большие временные затраты, до единиц минут, на автофокусировку объектива ТВ-системы, одна из причин - выполнение схемы обработки видеосигнала на многокомпонентной, преимущественно, аналоговой базе, а другая - процедура автофокусировки, основанная на сравнении уровня высокочастотных составляющих с хранящимися в памяти эталонами, полученными в условиях хорошей фокусировки;
- снижение разрешающей способности ТВ-системы в условиях изменения температуры окружающей среды от -60°С до +60°С и механических воздействиях, особенно, при работе с узкими полями зрения (единицы градусов).
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение эксплуатационных возможностей ТВ-системы и оптимизация времени автоматической автофокусировки.
Техническим результатам заявляемой полезной модели является:
сокращение времени автофокусировки и создание компактного устройства, обеспечивающего работу с высокой разрешающей способностью во всех условиях эксплуатации.
Поставленная задача решается, а технические результаты достигаются за счет того, что устройство автоматической фокусировки содержит объектив с подвижным оптическим элементом, ПЗС-матрицу, расположенную в фокальной плоскости объектива, процессор, электропривод двигателя, связанный с подвижным оптическим элементом, схему обработки видеосигнала. Схема обработки видеосигнала включает усилитель видеосигнала, первый АЦП и коммутатор сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки.
Отличие от близкого аналога состоит в следующем: дополнительно введена схема обратной связи, состоящая из переменного сопротивления, один выход которого связан с электроприводом двигателя, а другой - со вторым входом процессора. В процессор встроен первый АЦП для оцифровки изображения и второй АЦП для оцифровки сигнала обратной связи. При этом ПЗС-матрица через усилитель видеосигнала связана с первым входом процессора, выходы которого связаны с коммутатором сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматической фокусировки;
На фиг.2 блок-схема, иллюстрирующая работу устройства автоматической фокусировки.
Устройство содержит последовательно соединенные объектив с подвижным оптическим элементом (1), ПЗС-матрицу (2), расположенную в фокальной плоскости объектива (1), усилитель видеосигнала (3) и процессор (4), коммутатор (5) для управления направлением вращения электродвигателя привода фокусировки (6). В процессор (4) встроены следующие основные элементы: АЦП1 для оцифровки элементов изображения, АЦП2 для оцифровки напряжения URoc пф с потенциометра обратной связи, ОЗУ на кадр изображения, сигнальный процессор ADSP и ПЗУ программ. Схема обратной связи включает переменное сопротивление
Roc (7), связанное через АЦП2 со вторым входом процессора (4). Процессор (4) выполнен на основе сигнального процессора модели ADSP-BF561. В качестве коммутатора сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки установлен драйвер модели L293.
Автоматическая фокусировка принимаемого изображения выполняется в следующей последовательности (фиг.2). При включении питания электропривода двигателя (6) процессор (4) через драйвер (5) устанавливает положение оптического фокусирующего элемента (1) объектива в начальное положение δ=δф.доп, соответствующее начальному граничному значению глубины резкости изображения, как это показано на фиг.1. Процессор (4) рассчитывает для положения δ=-δф.доп. величину резкости изображения (Q):
Qδ=-δф.доп.
Для вычисления резкости изображения Qδ, которая является характеристикой разрешения в изображении, используется информация о величине спектральных компонентов в видеосигнале. Для измерения уровня спектральных компонентов в видеосигнале использовано преобразование Уолша-Адамара. Выбор этого ортогонального преобразования обусловлен простотой реализации. При вычислении используются только операции сложения. Время вычисления преобразования Уолша-Адамара фрагмента изображения в стробе ограниченного матрицей N×N (64×64) элементов определяется известным соотношением для алгоритма Кули-Тьюки по формуле:
Tалг=Nlog2N
и будет составлять для сигнального процессора ADSP BF-561 Т~ 2 мкс, что существенно меньше времени кадра Тк=20 млсек (Талг<Ткадра.).
Экспериментально было установлено, что наиболее чувствительны к расфокусировке изображения (изменению разрешения) трансформанты преобразования Уолша-Адамара Spc (i) с номерами 30<i<50.
Для обеспечения инвариантности к яркости и фону в принимаемом изображении производится его нормировка на значение нулевой трансформанты Адамара Spc (0). Резкость изображения количественно можно оценить по формуле:
,
где Spi (i) - спектральные компоненты с номерами 30<i<50,
Spi (0) - нулевая спектральная компонента.
По команде с микропроцессора (4) через драйвер (5) электропривод двигателя (6) осуществляется последовательное пошаговое перемещение подвижного оптического элемента (1) на величину шага δΔ. Величина шага перемещения δΔ определяется из условия:
δΔ=2δф.доп./N,
где 2δф.доп - глубина резкости изображения ~ (2×1500 мкм) = 3000 мкм;
N - число измерений резкости.
Число измерений резкости (N) определяется из условия:
N=Тперемещения/Tкадра=50,
где Ткадра=20 м/сек;
Тперемещения=1000 м/сек - время перемещения механизма с подфокусирующим элементом от одного крайнего положения в другое.
Для кривошипного механизма, примененного в приводе подфокусировки с исполнительным двигателем типа ДПМ-20-Н1-085, это время составляет ~1 сек. Дискретность шага перемещения при числе измерений резкости N=50 составляет ~δΔ=2×1500 мкм/50=60 мкм.
По командам от сигнального процессора двигатель (6) выполняет перемещение подвижного элемента (1). По каждому кадровому синхронизирующему импульсу КСИ (см. фиг.1) процессор 4 считывает по
последовательному интерфейсу через АЦП2 напряжение обратной связи URoc пФ и рассчитывает для этого положения резкость изображения Q.
Для каждого нового положения подвижного оптического элемента (1) (см. фиг.2) δ=-δф.доп.+δΔ снова рассчитывается величина резкости изображения по формуле:
Qδ=Q-δф.доп.+δΔ
Процесс вычисления величины резкости изображения с шагом δΔ продолжается до тех пор, пока оптический фокусирующий элемент (1) не достигнет конечного положения δ=+δф.доп, которое соответствует конечному граничному значению глубины резкости изображения ТВ-системы.
Из полученных значений величины резкости изображения Qδ выбирается номер шага или оцифрованное значение напряжения URoc пф, для которого Qδ=Qmax, и по команде микропроцессора (5) электропривод двигателя (6) через драйвер (5) устанавливает оптический фокусирующий элемент (1) в положение, соответствующее максимальной разрешающей способности (резкости). Направление перемещения подфокусирующего элемента (1) определяется командами от ADSP, например, наличие управляющих сигналов на 4-м и 6-м выходах разрешает протекать току по цепи транзистор Т2, обмотка двигателя (6), транзистор Т3, что соответствует вращению двигателя, например, против часовой стрелки. Наличие управляющих сигналов на выходах 3 и 5 обеспечивает цепь протекания тока: транзистор Т1, обмотка двигателя (6), транзистор Т4 и вращение двигателя (6) по часовой стрелке. В дальнейшем резкость Q рассчитывается процессором (4) в каждом кадре принимаемого оптического изображения и сравнивается с Qmax. При уменьшении Q<Qmax (см. фиг.2) процедура автоматической фокусировки повторяется.
Сокращение числа аналоговых компонентов системы, осуществляющих обработку видеосигнала, и передача их функций процессору позволили уменьшить габариты заявляемого устройства.
Обработка видеосигнала и управление работой, осуществляемой процессором, выполненным на основе процессора ADSP-BF561 и драйвера модели L293D, значительно сократили время автофокусировки.
Разработанная функциональная схема устройства автофокусировки обеспечила высокую разрешающую способность ТВ-системы (550-600 тел. лин) при изменении температуры окружающей среды от -60°С до +60°С, значительных механических воздействиях и при необходимости распознавания объектов попеременно в «дальней» и «ближней» зоне.
Claims (3)
1. Устройство автоматической фокусировки, содержащее объектив с подвижным оптическим элементом, ПЗС-матрицу, расположенную в фокальной плоскости объектива, процессор, электродвигатель привода фокусировки, связанный с подвижным оптическим элементом, схему обработки видеосигнала, включающую усилитель видеосигнала, первый аналого-цифровой преобразователь для оцифровки изображения и коммутатор сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки, отличающееся тем, что дополнительно введена схема обратной связи, состоящая из переменного сопротивления, один выход которого связан с электродвигателем привода фокусировки, а другой - со вторым входом процессора, в который встроен первый аналого-цифровой преобразователь для оцифровки изображения и второй аналого-цифровой преобразователь для оцифровки сигнала обратной связи, при этом ПЗС-матрица через усилитель видеосигнала связана с первым входом процессора, выходы которого связаны с коммутатором сигналов для управления электродвигателем привода фокусировки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что процессор выполнен на основе процессора модели ADSP - BF561.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008105723/22U RU73577U1 (ru) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Устройство автоматической фокусировки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008105723/22U RU73577U1 (ru) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Устройство автоматической фокусировки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU73577U1 true RU73577U1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39799381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008105723/22U RU73577U1 (ru) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Устройство автоматической фокусировки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU73577U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525034C2 (ru) * | 2009-05-12 | 2014-08-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство захвата изображения |
RU167844U1 (ru) * | 2016-08-23 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" (АО "ПО "УОМЗ") | Устройство автоматической коррекции резкости изображения |
-
2008
- 2008-02-14 RU RU2008105723/22U patent/RU73577U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525034C2 (ru) * | 2009-05-12 | 2014-08-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство захвата изображения |
RU2585235C2 (ru) * | 2009-05-12 | 2016-05-27 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство захвата изображения |
RU167844U1 (ru) * | 2016-08-23 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" имени Э.С. Яламова" (АО "ПО "УОМЗ") | Устройство автоматической коррекции резкости изображения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7450836B2 (en) | Image device, control method for the imaging device, program for performing the control method, and recording medium recording the program | |
JP5812835B2 (ja) | ビデオ画像ストリーム中の画像の画質を改善するための方法およびデジタルビデオカメラ | |
KR100915182B1 (ko) | Af 검파의 광학 줌 보정 촬상 장치 | |
US11314040B2 (en) | Lens apparatus, camera system, and lens driving method | |
US20180182075A1 (en) | Image processing apparatus, image capturing apparatus, method of image processing, and storage medium | |
WO2016203692A1 (ja) | 表示制御装置、表示制御方法および表示制御プログラム | |
JP6548437B2 (ja) | 焦点調節装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 | |
US7733411B2 (en) | Image capturing apparatus performing filtering process with variable cut-off frequency | |
US9479690B2 (en) | Photographic apparatus and method for focusing control using two high pass filters | |
JP2021039380A (ja) | 撮像装置、撮像方法、及びプログラム | |
US20080018777A1 (en) | Image pickup apparatus and image pickup control method | |
JP2015210489A (ja) | 撮像装置及び撮像方法 | |
JP2008170507A (ja) | 撮像装置、焦点自動調節方法 | |
RU73577U1 (ru) | Устройство автоматической фокусировки | |
DE102009027083A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Fokuseinstellung unter Verwendung von Modulationstransferfunktionen | |
JP6072632B2 (ja) | 撮像装置、撮像方法および撮像システム | |
KR101082048B1 (ko) | 카메라 모듈의 오토 포커싱 탐색 범위 설정 방법 | |
JP6395621B2 (ja) | 焦点調節装置及びそれを用いた撮像装置及び焦点調節方法 | |
JP7107191B2 (ja) | 撮像制御装置、撮像装置及び撮像制御プログラム | |
TW201638622A (zh) | 自動對焦方法及使用該自動對焦方法的影像擷取裝置 | |
US20240155238A1 (en) | Imaging control apparatus, imaging control method, and storage medium | |
KR101052553B1 (ko) | 폐쇄회로 티브이용 카메라의 자동 초점 제어방법 | |
JP2014157202A (ja) | 撮像装置 | |
JP6191131B2 (ja) | 撮像装置 | |
KR20120062403A (ko) | 카메라 모듈의 액추에이터 불량 검출 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110215 |
|
RZ1K | Other changes in the information about an invention | ||
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20120912 |