一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法
【专利摘要】一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法，涉及摄像机领域。针对准确的聚焦位置与物距的关系来判断当前最佳镜头曲线，只适用于镜片偏移几乎不随温度变化的镜头的技术不足，包括有：变倍跟进方法；还包括有初始化处理方法和最佳曲线选择方法；所述初始化处理方法采用在广角位置对同一物距的当前温度下最佳聚焦位置值与镜头厂家提供的标定变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值进行比较，确定镜头随温度变化之后的偏移值；所述最佳曲线选择方法是将所述变倍跟进方法获取的变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值与所述偏移值相加后，得出聚焦位置修正值，根据聚焦位置修正值反推出最佳变倍跟进曲线，作为下一个变倍跟进操作的参考。变倍过程中以新数据移动镜头将得到更加清晰的图像，避免以旧数据移动镜头导致图像变得模糊。
【专利说明】一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像机领域。是一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法。【背景技术】
[0002]随着微电子技术、超大规模集成电路技术的进一步发展，数字成像技术的发展日新月异，数字摄像机越来越多出现在人们的日常生活中。而聚焦技术是数字成像产品的关键，国内对自动聚焦技术的研究已经取得一些成绩，但是主要研究焦点都在于静止的自动聚焦技术，没有针对运动图像的聚焦技术做深入研究。在实际工程应用中，摄像机需要通过变倍跟踪一个运动物体，如何保证物体在运动过程中清晰成像，变倍跟进技术显得特别重要。采用好的变倍跟进算法能够平稳快速地跟踪一个运动物体。
[0003]变倍跟进是自动聚焦技术的一部分，在自动聚焦系统中反馈控制关键是确定聚焦评价函数的峰值问题。变倍跟进算法同样也是通过比较不同聚焦位置的评价函数值来获得最佳的聚焦位置。变倍跟进是指在进行变焦操作时通过变焦镜头的移动来改变系统的焦距，由于系统的焦距发生变化，所成的像将不会聚焦在原来的对焦面上，所以在变焦镜头移动的同时需要通过调整对焦镜头的位置，使景物能在变倍过程中聚焦在图像传感器上。其中变倍跟进曲线(变倍跟进曲线又称:镜头曲线、镜头变倍曲线或变倍曲线)是指在某一物距范围内不同焦距下的各个最佳聚焦位置组成的对应关系曲线。实现变倍跟进的方法主要有:查表法，几何变焦跟踪法，自适应变焦跟踪法等，其核心都是获取变倍跟进曲线并控制对焦镜头运动。
[0004]变倍跟进系统结构如图1所示，将图像传感器采集到的图像数据送往图像信号处理芯片，图像信号处理芯片将图像数据整理后得到图像清晰评价函数值，镜头自动控制模块根据图像评价函数值来控制电机转动，达到变倍跟进的效果。其中评价函数是指图像清晰评价函数，通过对应的数学公式将图像量化得到一个值，当图像越清晰时，量化后的值越大。
[0005]变倍跟进算法是通过比较两幅不同变倍曲线的图像评价函数值，评价函数值大的曲线就被认为是最佳的变倍曲线。
[0006]镜头曲线如图2所示，其中Y坐标代表聚焦位置，Y轴的正方向为聚焦的远方向，Y轴的负方向为聚焦的近方向；x坐标代表焦距位置，X轴的负方向为广角方向，X轴的正方向为长焦方向。
[0007]首先根据镜头厂家提供的不同物距的标定镜头曲线拟合出适合的镜头曲线，厂家提供的标定镜头曲线只是个参考值。一体化光学镜头包括变倍步进电机和聚焦步进电机，变倍电机转动的同时，为了获得清晰图像，聚焦电机也随之转动，具体转动步数可以直接从当前物距的镜头曲线得到。例如为了保证I米物距下的物体在镜头变倍过程中全程清晰，需要同时将聚焦镜片移动到I米变倍曲线中对应的聚焦位置。
[0008]从图2可以得出以下结论，镜头曲线倍数越大，离散越严重。而在小倍数下各镜头曲线基本上是重合。因此需要根据准确的聚焦位置与物距的关系通过选择多条不同镜头曲线来判断哪条镜头曲线才是当前物距的最佳镜头曲线。
[0009]当镜片发生偏移时，焦距与聚焦的关系也会发生相应的变化，即变倍曲线发生变化，因此原来保存的变倍曲线已经不适用。
[0010]以上的算法是基于准确的聚焦位置与物距的关系来判断当前最佳镜头曲线，只适用于镜片偏移几乎不随温度变化的镜头。算法对不同的镜头适应性很差，增加了调试量产难度。因此需要提出一种解决方法来解决存在的适应性问题。
【发明内容】
[0011]综上所述，本发明的目的是针对准确的聚焦位置与物距的关系来判断当前最佳镜头曲线，只适用于镜片偏移几乎不随温度变化的镜头的技术不足，而提出的一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法。
[0012]为解决本发明提出技术问题，采用的技术方案为:一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法，包括有:获取变倍跟进曲线控制对焦镜头自动聚焦的变倍跟进方法；其特征在于:还包括有初始化处理方法和最佳曲线选择方法；所述初始化处理方法采用在广角位置对同一物距的当前温度下最佳聚焦位置值与镜头厂家提供的标定变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值进行比较，确定镜头随温度变化之后的偏移值；所述最佳曲线选择方法是将所述变倍跟进方法获取的变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值与所述偏移值相加后，得出聚焦位置修正值，根据聚焦位置修正值反推出最佳变倍跟进曲线，作为下一个变倍跟进操作的参考。
[0013]所述的聚焦位置修正值通过查表法与比较大小推算出最佳变倍跟进曲线。
[0014]本发明的有益效果为:由于镜头的镜片聚焦位置会随温度变化产生偏移，与标定的参数存在偏差，所以变倍跟进曲线会相应发生变化。因为镜头在广角的时候，镜头景深好，无需调整聚焦，就可以将不同物距的物体看清楚，广角的时候测量当前镜头的偏移值误差小。根据偏移值及原始的变倍跟进曲线，得到镜片随温度偏移后的不同物距对应最佳的变倍跟进曲线，将当前聚焦位置校正后的反推最佳变倍跟进曲线。或者直接将当前聚焦位置加上偏移值得到一个校正后的聚焦位置，利用校正后的聚焦位置反推最佳曲线。把偏移值导入原来的数据将减小原来数据在当前系统中的误差。变倍过程中以新数据移动镜头将得到更加清晰的图像，避免以旧数据移动镜头导致图像变得模糊。
[0015]增加对不同镜头的适应性，降低研发生产过程中的调试和量产难度，提高变倍过程中的图像清晰度，提高客户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1变倍跟进系统结构图；
图2原始标定的变倍跟进曲线图；
图3本发明的变倍跟进实现方法处理流程图；
图4变倍跟进曲线变化对比图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和具体案例对本发明的技术方案作进一步地说明。[0018]本发明的变倍跟进实现方法是在传统的变倍跟进方法的基础上增加初始化处理方法和最佳曲线选择方法。传统的变倍跟进方法获取变倍跟进曲线控制对焦镜头自动聚焦，未考虑最佳聚焦位置值随温度偏移因素。
[0019]所述初始化处理方法采用在广角位置对同一物距的当前温度下最佳聚焦位置值与镜头厂家提供的标定变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值进行比较，确定镜头随温度变化之后的偏移值；如图4中所示，假设在广角的时候10米物距下原始标定的最佳聚焦位置为A，温度变化之后得到10米物距下标定最佳聚焦位置为B，其中A减去B就是镜头随温度变化之后的偏移值C。其中线N为原来标定的物距为IOm的变倍跟进曲线，线M为根据偏移值C修正之后反推得出对应的物距为IOm的变倍跟进曲线。根据当前最佳聚焦位置通过查表法与比较大小推算出最佳变倍跟进曲线。例如变倍跟进曲线A在当前焦距下的聚焦位置是C，变倍跟进曲线B在当前焦距下的聚焦位置是D，其中当前最佳聚焦位置是E，其中C与E的差值比D与E的差值小，那么变倍跟进曲线A是变倍跟进曲线A和变倍跟进曲线B之间的最佳变倍跟进曲线。当变倍跟进沿着变倍跟进曲线A移动聚焦电机，图像将会更加清晰。
[0020]所述最佳曲线选择方法是将所述变倍跟进方法获取的变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值与所述偏移值相加后，得出聚焦位置修正值，根据聚焦位置修正值反推出最佳变倍跟进曲线，作为下一个变倍跟进操作的参考。
[0021]结合偏移值C和原始变倍跟进曲线，将修正得到镜片偏移后的不同物距的变倍跟进曲线，可以将当前聚焦位置利用校正后变倍跟进曲线反推最佳变倍跟进曲线。或者直接将当前聚焦位置加上偏移值C得到一个校正后的聚焦位置，利用校正后的聚焦位置反推最佳变倍跟进曲线。把偏移值C导入原来的数据将减小原来数据在当前系统中的误差。变倍过程中以新数据移动镜头将得到更加清晰的图像，避免以旧数据移动镜头导致图像变得模糊。
[0022]由于在小倍数下，镜头曲线基本上是重合的，不挑选曲线都能满足保持图像清晰的要求，但是两个相邻曲线聚焦位置间距比较大的时候，曲线比较离散。当选择的曲线不是最佳曲线时，图像开始变模糊，必须要重新挑选曲线。因此变倍跟进需要一个最佳变倍跟进曲线选择的处理流程，以便变倍跟进过程图像能够更加清晰。
[0023]进入最佳曲线选择进程的时候:
1.首先要判断跳转方向，同时记录当前曲线的评价函数值A ;如果方向标志位P为I，向上选择曲线，否则向下选择曲线。
[0024]2.记录当前曲线评价函数值B。如果A大于B，那么A对应的变倍跟进曲线比B对应的变倍跟进曲线更佳，曲线调整方向不正确，方向标志位P需要调整，所以将方向标志位P取反；反之B对应的变倍跟进曲线比A对应变倍跟进曲线更佳，曲线调整方向正确，不需要调整方向。
[0025]本发明的核心是在变倍跟进算法中增加一个测量镜头随温度变化的偏移值的过程，同时将偏移值作为选择曲线的参考，降低选择曲线的误差，让变倍过程中图像变得更清晰，提闻客户体验。
【权利要求】
1.一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法，包括有:获取变倍跟进曲线控制对焦镜头自动聚焦的变倍跟进方法；其特征在于:还包括有初始化处理方法和最佳曲线选择方法；所述初始化处理方法采用在广角位置对同一物距的当前温度下最佳聚焦位置值与镜头厂家提供的标定变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值进行比较，确定镜头随温度变化之后的偏移值；所述最佳曲线选择方法是将所述变倍跟进方法获取的变倍跟进曲线确定的最佳聚焦位置值与所述偏移值相加后，得出聚焦位置修正值，根据聚焦位置修正值反推出最佳变倍跟进曲线，作为下一个变倍跟进操作的参考。
2.根据权利要求1所述的一种自动适应镜头随温度偏移的变倍跟进实现方法，其特征在于:所述的聚焦位置修正值通过查表法与比较大小推算出最佳变倍跟进曲线。
【文档编号】G03B13/36GK103747185SQ201410045367
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】陈涛 申请人:深圳市维海软件有限公司