一种应用于监控设备的对焦方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及对焦，更具体地说，它涉及一种应用于监控设备的对焦方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着对生产活动风险与安全意识的不断提高，一种智能化的能够适用于户外监测、异常状态自动分析上报的视频装置成为迫切需求，有别于传统监控相机需要人员实时监看的被动模式，该装置应具备主动识别、自动分析、自动上报、一次安装一次配置等特点，能在无人员监督维护的状态下执行长时间监测。

2、传统的监控设备使用长焦镜头进行广视角画面监测，或者使用短焦镜头对主体进行特写拍摄，但在广视角无法看清细节，使得监控设备的监测精度不足，或者在窄视角无法进行大范围监控，使得监控设备的监测效率不足，两者互为矛盾。部分采用变焦镜头的拍摄装置需要人为调节镜头焦距，对于无人监督或安装位置特殊的监控设备，现有技术无法实际应用在监控设备上，以实现自动对焦，从而无法更好的监测环境变化情况。

3、因此，如何解决传统监控设备因无法自动对焦带来的监测效率不足和监测精度较低是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种应用于监控设备的对焦方法、设备及存储介质，解决了传统监控设备无法自动对焦带来的监测效率不足和监测精度的问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本发明的第一方面，提供了一种应用于监控设备的对焦方法，包括：

4、采用特征点检测算法，识别出变焦镜头与定焦镜头各自视频画面的标定图案的坐标信息集合，采用最小二乘法拟合坐标信息集合，得到表征变焦镜头与定焦镜头坐标映射关系的变换矩阵；

5、记录变焦镜头处于初始位置时变焦镜头与标定板的初始距离，将标定板放置于变焦镜头的视频画面中心，依次调整变焦镜头的变焦步进行程和对焦步进行程，记录标定板的像素达到预定值的标定数据，在初始距离的基础上增加变焦镜头与标定板的距离，在变焦步进和对焦步进覆盖整个步进行程范围时，将不同距离的标定板的像素达到预定值产生的标定数据录入表格，得到步进表；其中步进表表征变焦镜头与标定板之间的每个距离值对应的变焦倍率和对焦倍数；

6、采用张正友标定算法计算定焦镜头的内部参数矩阵；

7、采用自动对焦算法对变换矩阵、步进表和内参矩阵进行对焦运算，获得对焦参数，并根据对焦参数控制监控设备的镜头动作，完成对焦。

8、在一种实现方式中，在采用特征点检测算法，识别出变焦镜头与定焦镜头各自视频画面的标定图案的坐标信息集合，采用最小二乘法拟合坐标信息集合，得到表征变焦镜头与定焦镜头坐标映射关系的变换矩阵之前，所述方法还包括：复位变焦镜头至初始位置，调整标定板的位置使图案包含在变焦镜头与定焦镜头的视频画面中。

9、在一种实现方式中，采用特征点检测算法，识别出变焦镜头与定焦镜头各自视频画面的标定图案的坐标信息集合，采用最小二乘法拟合坐标信息集合，得到表征变焦镜头与定焦镜头坐标映射关系的变换矩阵，包括：

10、分别采集变焦镜头和定焦镜头的视频画面，获得变焦镜头的第一标定图案和定焦镜头的第二标定图案；

11、采用特征点检测算法分别识别出第一标定图案的第一坐标集合和第二标定图案的第二坐标集合；其中第一坐标集合包括第一标定图案的9个标记码各自的4个角点的坐标信息，第二坐标集合包括第二标定图案的9个标记码各自的4个角点的坐标信息；

12、采用最小二乘法拟合第一坐标集合与第二坐标集合，得到表征变焦镜头与定焦镜头坐标映射关系的变换矩阵。

13、在一种实现方式中，所述特征点检测算法为角点检测算法。

14、在一种实现方式中，所述依次调整变焦镜头的变焦步进行程和对焦步进行程，具体为：在调整变焦镜头的变焦步进行程过程中，当标定板在变焦镜头的视频画面占比达到预设比例时，再调整变焦镜头的对焦步进行程，直至标定板的像素达到预定值；其中预定值是用于指示标定板成像清晰的像素值。

15、在一种实现方式中，采用张正友标定算法计算定焦镜头的内部参数矩阵，包括：

16、调节变焦镜头的焦段与定焦镜头的焦段一致，将棋盘格标定板放置于变焦镜头与定焦镜头的视频画面中心；

17、截取棋盘格标定板在旋转、移动、倾倒过程中所产生的不同角度和不同位置的图像画面，得到图像集合；

18、采用张正友标定算法处理图像集合，得到定焦镜头的内部参数矩阵。

19、在一种实现方式中，采用自动对焦算法对变换矩阵、步进表和内参矩阵进行对焦运算，获得对焦参数，包括：

20、采用特征点检测算法，提取在定焦镜头下监测对象的第一主体特征点，依据定焦镜头的内部参数矩阵修正第一主体特征点，获得位于定焦画面中的第一特征点坐标；

21、将变焦镜头的焦段设置为与定焦镜头同等，采用特征点检测算法，提取在变焦镜头下监测对象的第二主体特征点，依据变换矩阵将第二主体特征点转换到定焦坐标系中，并依据定焦镜头的内部参数矩阵修正位于定焦坐标系的第二主体特征点，获得位于变焦画面中的第二特征点坐标；

22、采用双目测距算法计算第一特征点坐标和第二特征点坐标之间距离，获得监测对象到监控设备的主体距离；

23、将主体距离代入步进表中查找，得到监控设备对焦过程中的变焦倍率和对焦倍数。

24、在一种实现方式中，所述方法还包括：采用对焦爬坡搜索算法调整监控设备对焦过程中的变焦倍率和对焦倍数。

25、本技术的第二方面，提供了一种监控设备，所述监控设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述监控设备执行如本发明的第一方面提供的一种应用于监控设备的对焦方法的各个步骤。

26、本技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明的第一方面提供的一种应用于监控设备的对焦方法。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、本发明提供了一种应用于监控设备的对焦方法，该方法采用特征点检测算法，识别出变焦镜头与定焦镜头各自视频画面的标定图案的坐标信息集合，采用最小二乘法拟合坐标信息集合，得到表征变焦镜头与定焦镜头坐标映射关系的变换矩阵，此处，完成了将两个不同的坐标系进行统一的任务，使得可以在同一坐标系下处理和分析两个镜头的图像数据。其次，将不同距离的标定板的像素达到预定值产生的标定数据录入表格，得到步进表，由于步进表表征了变焦镜头与标定板之间的每个距离值对应的变焦倍率和对焦倍数，因此，后续在调焦的过程，可以依据步进表实现对镜头的校准和补偿，以提高监控设备自动对焦的准确性和速度。进一步的，采用张正友标定算法对变焦与对焦两个镜头进行内参标定和畸变校正，从而准确地测量和矫正监控设备的畸变，以提高监控图像的质量和精度。在监控设备自动对焦过程中会使用到变换矩阵、步进表和内参矩阵进行对焦运算，获得对焦参数，并根据对焦参数控制监控设备的镜头动作，完成对焦。故而本发明相比于传统监控设备需要专人实时观察各视频画面，本发明可以自动执行长时间监测，大大提高了监测效率和异常发现实时性。并在自动对焦过程中，本发明能够在不同的焦段和距离下，快速准确地完成对监控对象的自动对焦。