CN103728813A - 一种变倍过程中同步聚焦的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变倍过程中同步聚焦的方法，以解决现有技术中因场景变化而引起的拍摄物距改变后，变倍过程中及变倍完成后图像较大程度模糊的问题。本发明通过在变倍过程中，确定切换变倍追踪曲线的切换方式与驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线，依循变换后的变倍追踪曲线，驱动变倍马达和聚焦马达同步转动，使得变倍过程中实现自动聚焦，避免了变倍到高倍率后图像处于模糊状态导致自动聚焦难以判断聚焦方向的情况，降低了自动聚焦难度，提高了聚焦速度。

Description

一种变倍过程中同步聚焦的方法

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种变倍过程中同步聚焦的方法。

背景技术

一体化摄像机具有变倍、自动聚焦的功能，其结构小巧、使用方便、监控范围广，已广泛应用于视频监控领域。如何达到变倍速度快，聚焦快速准确，尽量避免图像模糊对一体化摄像机来说至关重要。

由于一体化摄像机镜头中变倍镜片和聚焦镜片是分开移动的，分别由变倍马达和聚焦马达驱动，变倍过程中，需要进行变倍追踪，使聚焦镜片根据变倍镜片的位置而同步变化，从而使图像能够聚焦清楚。

全程变倍速度是一体化摄像机的关键性能，一般需要在3至4秒内完成，因此，目前一体化摄像机自动聚焦，大多是在变倍停止时进行，并依赖于图像处理算法，通过提取图像的高频分量对其清晰度进行判断。对摄像机采集的每帧图像使用预先设计的图像清晰度评价函数得出该图像清晰程度的一些评价值，连续采集得到多帧图像时，这些值即构成了一时间序列曲线，对该曲线搜索其最大值，并转动聚焦马达至该最大值对应的焦点位置，这种方法就是“爬坡搜索算法”。该曲线上的最大值对应的是聚焦马达的焦点位置，曲线上的任一点的值为清晰度评价函数对该时刻所采集图像的运算结果。

然而，进行图像聚焦时，不仅变倍停止的时候图像要快速准确的聚集清楚，而且在全程变倍过程中图像也要尽量聚焦清楚。由于小倍率时图像景深很大，自动聚焦清楚后近景和远景基本都是聚焦清楚的，对应到变倍追踪曲线上来看，不同物距对应的变倍追踪曲线在小倍率下基本是重合的，小倍率下聚焦清楚时的聚焦马达位置同时落在多条变倍追踪曲线上，计算不出实际拍摄主体的物距，而大倍率下由于景深小不同物距对应的变倍追踪曲线在大倍率下都是分散的，聚焦马达的不同位置对应着不同物距，自动聚焦清楚地聚焦马达位置对应的物距与实际拍摄主体的物距离基本一致，所以这种方法在场景不变，摄像机拍摄角度不变的情况下，只要大倍率下完成一次自动聚焦清楚后，变倍过程中，图像都能聚焦清楚。

因此，基于上述原因，现有技术中，为保证在变倍过程中和变倍停止时图像都聚焦清晰，采用的方案是：镜头变倍时，根据最近一次大倍率下变倍停止时自动聚焦清楚时的变倍马达位置、聚焦马达位置及预先存储的多条对应不同物距的变倍追踪曲线计算得到变倍追踪曲线，该变倍追踪曲线对应物距与拍摄主体的物距基本一致，然后转动变倍马达的同时，为了使图像聚焦清晰，聚焦马达也要同步转动，两者转动的步数由估算得到物距对应的变倍追踪曲线决定。为了适应不同物距的清晰成像，变倍结束后，需要继续进行自动聚焦来拍摄出清晰的图像。

发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术中变倍追踪采用的变倍追踪曲线是根据大倍率下变倍停止时自动聚焦清楚的马达位置状态计算的曲线，变倍时沿该变倍追踪曲线同时转动变倍马达和聚焦马达进行变倍，这种方法要做到变倍过程图像聚焦清楚需要保证计算得到变倍追踪曲线对应的物距跟变倍过程中拍摄的主体物距一致且变倍过程中拍摄的主体物距未发生改变。当摄像机在小倍率下转动拍摄角度使拍摄物距改变后进行从小到大的变倍，或变倍过程中拍摄场景的物体发生移动而导致拍摄主体物距发生变化，拍摄的图像会处于模糊状态，从而降低了聚焦速度，增加了聚焦难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种变倍过程中同步聚焦的方法，以解决现有技术中因场景变化而引起的拍摄物距改变后，变倍过程中及变倍完成后图像较大程度模糊的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种变倍过程中同步聚焦的方法，该方法包括：

变倍开始时，根据图像采集设备中变倍马达与聚焦马达的初始位置以及预先存储的对应不同物距的变倍追踪曲线，计算初始变倍追踪曲线，并依循该初始变倍追踪曲线驱动变倍马达和聚焦马达同步转动；

在变倍过程中，确定切换变倍追踪曲线的切换方式与驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线；其中，所述切换方式用于指示下一轮转动所依循的变倍追踪曲线的物距相对所述初始变倍追踪曲线的物距变化趋势；

依循所述切换后的变倍追踪曲线，驱动所述变倍马达与所述聚焦马达在下一轮同步转动。

本发明提供的变倍过程中同步聚焦的方法，通过在变倍过程中，切换变倍追踪曲线，依循切换后的变倍追踪曲线，驱动变倍马达与聚焦马达同步转动，实现自动聚焦，可以有效解决因场景变化而引起的拍摄物距改变后，从小倍变到大倍后图像模糊的问题，使得变倍停止后图像基本清晰，避免了变倍到高倍率后图像处于模糊状态导致自动聚焦难以判断聚焦方向的情况，降低了自动聚焦难度，提高了聚焦速度。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的变倍过程中实现同步聚焦的方法流程图；

图2为本发明实施例中预先设定的变倍追踪曲线示意图；

图3为本发明实施例中获取变倍追踪曲线示意图；

图4为本发明实施例中提供的变倍过程中实现同步聚焦的又一方法流程图；

图5为本发明实施例中切换变倍追踪曲线的示意图；

图6为本发明实施例中变倍追踪曲线的切换方式的确定过程示意图；

图7为本发明实施例中确定变倍马达与聚焦马达的基准位置的方法示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种变倍过程中同步聚焦的方法，通过在变倍过程中，切换变倍追踪曲线，依循变换后的变倍追踪曲线，驱动变倍马达和聚焦马达同步转动，使得变倍过程中，实现自动聚焦，降低自动聚焦难度，提高聚焦速度。

以下将结合附图，详细说明本发明提供的变倍过程中同步聚焦的实现方法，如图1所示为本发明实施例一提供的变倍过程中实现同步聚焦的流程示意图。

步骤S101：接收到用户输入的变倍开始指令后，计算初始变倍追踪曲线。

具体的，根据变倍马达初始位置、聚焦马达初始位置对应的物距，以及预先存储的多条对应不同物距的变倍追踪曲线，计算初始变倍追踪曲线，并依循该初始变倍追踪曲线驱动变倍马达和聚焦马达同步转动。

拍摄不同距离的景物，要用不同的变倍追踪曲线，但受一体化摄像机存储器及微控制器内存大小的限制，预先装置任意物距的追踪曲线数据时不现实的，同时也没这个必要。优选的，本发明实施例中选取预先设定的对应不同物距的变倍追踪曲线时，采用如下方法：

首先，选取最小物距和最大物距对应的变倍追踪曲线，即图2中的物距A和物距E，物距A为一体化摄像机镜头在最大倍率时能聚焦清楚的近端极限物距，一般在一体化摄像装置的镜头参数里标示。物距E为远端极限物距。本发明实施例中选取选取最小物距和最大物距对应的变倍追踪曲线，保证聚焦马达根据变倍马达位置在两曲线限定的范围内移动，远近都能聚焦清楚，同时聚焦马达不会转到曲线外的位置，最大可能的限制了聚焦马达移动范围，有易于提高聚焦速度，降低聚焦难度。

然后，在介于物距A和E之间的几条曲线的选择，并以相邻曲线在变倍值最大时，对应的聚焦马达位置之差相等为原则，一般取3至5条均可，如图2所示。

更为具体的，本发明实施例结合图3对计算变倍追踪曲线的方法做进一步的说明，图3中，曲线L1和曲线L2为预置的两条相邻的变倍追踪曲线，P1表示当变倍马达位置在x1时，拍摄物距介于L1和L2对应的两物距之间的景物，聚焦清晰后对应的聚焦马达位置值为y1。如果P2和P1在同一物距对应的变倍追踪曲线上，那么有如下关系式：(y22-y2)/(y22-y21)=(y12-y1)/(y12-y11)，需要说明的是，当除数为0时，表示L1与L2重合，即对应的点同时落在L1，L2上，换言之，当除数为0时，表示当前点在预置的变倍追踪曲线上。

优选的，如图3，可以看出倍率小的位置上对应曲线L1和L2的聚焦马达位置差值小于倍率大的差值，即(y12-y11）<(y22-y21)，由于同一物距范围用不同的差值表示精度不一样，小差值下表示的精度低，所以用小倍率下的已知点P1来计算求得的大倍率下的点P2对应的物距时，会存在误差，反之如果用大倍率下已知点P2来计算小倍率下的点P1的对应物距，则计算得到的物距较精确，因此本发明实施例中采用大倍率下的已知点计算小倍率下的点的方式，计算变倍追踪曲线。

步骤S102：变倍过程中，切换变倍追踪曲线。

具体的，在变倍过程中，确定切换变倍追踪曲线的切换方式与驱动变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线。切换方式用于指示下一轮转动所依循的变倍追踪曲线的物距相对初始变倍追踪曲线的物距变化趋势，物距是变大还是变小。

更为优选的，可以对切换变倍追踪曲线前后不同倍数下采集到的两帧图像的清晰度评价值进行比较，根据清晰度评价值最终确定驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线的切换方式。

步骤S103：依循切换后的变倍追踪曲线，驱动变倍马达与聚焦马达同步转动。

本发明实施例一提供的变倍过程中同步聚焦的方法，通过在变倍过程中，根据清晰度评价值切换变倍追踪曲线，并依循变换后的变倍追踪曲线，逐步驱动变倍马达和聚焦马达同步转动，使得变倍马达和聚焦马达位置逐渐逼近实际物距的变倍追踪曲线后且维持在其附近，达到变倍过程中图像基本都是聚焦清楚，且变倍结束时聚焦马达位置在聚焦清晰点上或附近，提高聚焦速度，增加聚焦难度。

本发明实施例二将对实施例一进行详细说明，本发明实施例中，变倍过程中同步聚焦的方法，如图4所示，包括：

步骤S201：接收变倍开始指令，并获取变倍方式。

步骤S202：判断是否正在进行自动聚焦，获取变倍开始前自动聚焦的完成状态。

具体的，如果正在进行自动聚焦，则转步骤S203，否则转步骤S204.

步骤S203：立即停止聚焦，并记录停止前聚焦马达的转动方向。

步骤S204：记录变倍前自动聚焦的完成状态，即记录聚焦马达是被强制停止，还是已完成聚焦。

步骤S205：获取变倍马达初始位置、聚焦马达的初始位置及预先设定的对应不同物距的多条变倍追踪曲线。

步骤S206：计算初始变倍追踪曲线，并依循该初始变倍追踪曲线驱动变倍马达和聚焦马达同步转动。

步骤S207：确定驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线。

步骤S208：确定变倍马达的转动方向、速度以及步长。

步骤S209：根据步骤S201中获取的变倍方式，步骤S208中确定的变倍马达步长、以及步骤S207中切换后的变倍追踪曲线，计算出聚焦马达转动的方向和步长。

步骤S210：根据步骤S208中确定的变倍马达步长和步骤S209中计算得到的聚焦马达的步长的比例，及步骤S208中变倍马达的速度计算得出聚焦马达的速度。

步骤S211：按步骤S208至步骤S210中确定的两个马达的方向，步长及速度，驱动两个马达同步转动，更新马达位置计数。

步骤S212：如果未接收到变倍停止命令或变倍位置未变到极限位置时，重复本步骤S207至步骤S211；否则停止变倍，进入步骤S201。

优选的，本发明实施例三是对本发明实施例二中步骤S207中确定驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线的具体实现进行的详细说明，具体的，首先确定切换变倍追踪曲线的切换方式，切换方式用于指示下一轮转动所依循的变倍追踪曲线的物距相对初始变倍追踪曲线的物距变化趋势；然后根据确定的切换方式，切换变倍追踪曲线，具体实现过程如图5所示：

步骤S2071：获取变倍方式，并判断变倍方式是变大还是变小，当变倍方式为由大倍率向小倍率变倍时，转步骤S2072，当变倍方式为由小倍率向大倍率时，则转步骤S2074。

步骤S2072：判断变倍前自动聚焦是否完成，当完成时，转步骤S2073，否则转步骤S2074。

步骤S2073：当所述变倍方式为由大倍率向小倍率变倍时，且变倍前自动聚焦完成，则获取当前变倍马达与聚焦马达位置，并根据变倍马达与聚焦马达的当前位置，以及预先存储的变倍追踪曲线，按照实施例一中涉及的计算变倍追踪曲线的方式，计算新的变倍追踪曲线，将该新的变倍追踪曲线，作为驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线。

步骤S2074：获取当前变倍马达位置，根据当前变倍马达所处的倍率范围确定驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线。

具体的，本发明实施例中可根据预先设定的方式将倍率范围划分为小倍率范围，中倍率范围和大倍率范围。小倍率范围内，远端极限物距和近端极限物距对应的变倍追踪曲线基本重合，中倍率范围内，远端极限物距和近端极限物距对应的变倍追踪曲线稍有分散，大倍率范围内，远端极限物距和近端极限物距对应的变倍追踪曲线分散较大。

优选的，本发明实施例中可根据图像清晰度评价值将倍率范围分为小倍率范围，中倍率范围和大倍率范围，当然并不引以为限。

进一步，更为优选的，根据图像清晰度评价值划分上述三个不同倍率范围时，可采用如下方式：

根据拍摄物距为无穷远时，聚焦到近端极限物距时图像清晰度评价值与聚焦到远端极限物距时图像清晰度评价值的比值为不同设定值时对应的变倍马达位置，分别确定两个分段点，即第一分段点和第二分段点；

将第一分段点作为小倍率范围与中倍率范围的分段点，将第二分段点作为为中倍率范围与大倍率范围的分段点，然后将倍率范围划分为小倍率范围、中倍率范围和大倍率范围。

进行上述两个分段点的确定时，可根据实际情况进行图像清晰度评价值的比值的设定，为了使驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线更接近实际物距对应的变倍追踪曲线，第一分段点可以为拍摄物距为无穷远时，聚焦到近端极限物距时清晰度评价值与聚焦到远端极限物距时清晰度评价值的比值为50%~75%范围内任一点所对应的变倍马达位置；第二分段点可以为拍摄物距为无穷远时，聚焦到近端极限物距时清晰度评价值与聚焦到远端极限物距时清晰度评价值的比值为20%~30%范围内任一点所对应的变倍马达位置。

当变倍马达位置在小倍率范围时，则转步骤S2075；当变倍马达位置在中倍率范围时，则转步骤S2076；当变倍马达位置在大倍率范围时，则转步骤S2077。

步骤S2075：当变倍马达位置在小倍率范围时，由于该倍率下景深很大，不同物距对应的变倍追踪曲线在该段倍率上基本重合，所以直接在预先存储的变倍追踪曲线中，选择远端极限物距对应的变倍追踪曲线，作为驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线。

步骤S2076：当变倍马达位置在中倍率范围时，根据选择的变倍追踪曲线的切换方式，按照第一物距间隔即大物距间隔切换变倍追踪曲线。

具体的，按照第一物距间隔切换变倍追踪曲线时，满足从近端极限物距对应的变倍追踪曲线切换N次，切换到远端极限物距对应的变倍追踪曲线，且N值为变倍马达在小倍率范围与中倍率范围的分段点时，近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差。

步骤S2077：当变倍马达位置在大倍率范围时，根据选择变倍追踪曲线的切换方式，按照第二物距间隔即小物距间隔切换变倍追踪曲线。

具体的，按照第二物距间隔切换变倍追踪曲线时，满足从近端极限物距对应的变倍追踪曲线切换M次，切换到远端极限物距对应的变倍追踪曲线，且M值为以变倍值最大时近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差，与中倍率范围与大倍率范围的分段点时近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差的比值取整得到的数值。

更为优选的，当变倍马达位置位于从中倍率范围向大倍率范围过渡的倍率值时，有可能存在M小于N的情况，此时，切换变倍追踪曲线时，将第二物距间隔设定为第一物距间隔，按照第一物距间隔切换变倍追踪曲线。

步骤S2078：将切换后的变倍追踪曲线，作为驱动变倍马达和聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线。

更为优选的，本发明实施例四是对实施例三中，步骤S2076与步骤S2077中变倍追踪曲线的切换方式的确定过程，如图6所示，具体包括：

S601：判断是否为首次进行变倍追踪曲线切换方式的调整。

具体的，判断否为首次进行变倍追踪曲线切换方式的调整，可以在步骤S205前初始化变倍过程中同步聚焦的初始量，设置调整变倍追踪曲线切换方式的初始计数为0，后续可根据调整次数的计数数值进行判断是否为首次进行变倍追踪曲线切换方式的调整，当为0时，则表示首次进行切换方式的调整，转S602，当不为0时，则转S605。

S602：获取变倍前自动聚焦的完成状态，如果变倍前自动聚焦完成，则转S603，否则转S605。

S603：选用向远端极限物距变化的趋势，作为本次变倍追踪曲线的切换方式。

S604：选用步骤S203中记录的，变倍开始前聚焦马达的转动方向对应的物距变化趋势，作为本次变倍追踪曲线的切换方式。

S605：获取当前帧的图像清晰度评价值。

S606：比较当前帧与前一帧图像的清晰度评价值，如果当前帧图像清晰度评价值小于前一帧图像清晰度评价值，则使用与前次切换方式相反的方式，作为本次变倍追踪曲线的切换方式，反之，则继续沿用前次切换时使用的切换方式。

优选的，当选用计数方式判断是否为首次进行切换方式调整时，当进行了切换方式调整后，需更新调整次数的计数。

本发明实施例中，变倍追踪曲线的切换方式依赖切换前后的两帧图像的清晰度评价值对比，如果切换后清晰度评价值比切换前的大，继续按原切换方式切换，反之，改变切换方式，这样可确保变倍追踪曲线逼近实际物距所对应的变倍追踪曲线并稳定在其附近小幅度震荡，该小幅震荡引起的清晰度变化表现在图像人眼很难发现。

然而，前后两帧图像清晰度评价值对比要对切换方式有参考意义是有前提的，即两帧对比的图像拍摄的场景要基本一致，但是变倍过程中连续两帧图像拍摄场景的大小肯定是有一点变化的，实际测试发现连续两帧图像拍摄场景的大小变化程度在一定范围之内，图像清晰度评价值仍然有参考意义的，两帧图像场景大小相差越小越好，也就是说变倍速度越慢，效果越好。

考虑到全程变倍时间是一体化摄像机的关键性能指标，需要保证。本发明实施例五是对实施例二中步骤S208中确定变倍马达的转动方向、速度以及步长方法的进一步详细说明。

本发明实施例中，以变倍开始时的变倍方式，作为变倍马达的转动方向。

根据变倍马达当前位置所处的倍率范围，确定变倍马达的速度以及步长，具体的，获取当前变倍马达的位置，并判断变倍马达位置所处的倍率范围。

当变倍马达位置在小倍率范围，由于小倍率范围内，景深很大，在远端极限物距与近端极限物距范围内的不同物距的景物都能同时聚焦清楚，该倍率段不需要切换变倍追踪曲线，所以可以提高变倍速度，本发明实施例中选用，以使变倍马达不失步的小倍率变倍速度，作为变倍马达转动的速度，并以使该小倍率变倍速度在半帧时间（一般为20毫秒）内转过步数对应的步长，作为变倍马达转动的步长。

当变倍马达位置在大倍率范围，可以使用较慢的速度，本发明实施例中以最高精度步数对应的步长为变倍马达的步长，以变倍速度在在相邻两帧图像的时间间隔内的倍率变化引起的图像清晰度评价值变化具有参考意义的大倍率变倍速度作为变倍马达转动的速度，图像清晰度评价值变化具有参考意义即为：使清晰度评价值变化趋势能跟实际图像清晰度的变化趋势一致。

当变倍马达位置在中倍率范围，该倍率范围内，拍摄远端极限物距与近端极限物距范围内不同物距的景物时，虽然不能同时聚焦清楚，但最终拍摄出的极限物距上的景物也不是很模糊，在变倍过程中这种不是很模糊的清晰程度可以接受，该倍率段切换变倍追踪曲线主要是为了较快逼近聚焦清晰的物距，为大倍率下细调做好准备，因此本发明实施例中，以介于上述小倍率速度与大倍率速度之间的，适中的中倍率变倍速度作为变倍马达转动的速度，并以该中倍率变倍速度在半帧时间内转过步数对应的步长，作为变倍马达转动的步长。

本发明实施例中根据变倍马达所处的倍率范围确定变倍速度，对景深很大的小倍率范围，使用较快的变倍速度，对景深一般的中倍率段使用适中的变倍速度，对景深较小的大倍率段，使用较慢的变倍速度，提高中小倍率范围内的变倍速度，减缓大倍率范围内的变倍速度来保证全程的变倍时间。

进一步的，需要说明的是，变倍马达位置和聚焦马达位置分别对应着变倍镜片和聚焦镜片的位置，由于变倍马达和聚焦马达是步进马达，只能控制转动方向及转动的精确步数，不能获取马达的绝对位置，所以需要将马达驱动转到一个物理位置固定的基准参考位置后，赋予该位置一个表示马达绝对位置的初始位置值，为了控制方便，通常该位置值使用步进马达的最高精度的步进的步数表示，当马达转动后，通过转动方向及步数，对该基准参考位置进行增减计数，计数得到的步数值作为马达的绝对位置。

为实现变倍过程中同步聚焦，需要在变倍开始前快速检测步进马达对应的镜片原点位置，获取对应步进马达的基准位置，建立步进马达的绝对坐标系，在所述绝对坐标系中，设置预先存储的变倍追踪曲线其中，本发明实施例中步进马达是指变倍马达和聚焦马达。

优选的，本发明实施例六提供了一种在变倍开始前，确定变倍马达与聚焦马达的基准位置的方法，如图7所示。

首先，任意初始位置的步进马达对应的镜片原点位置信号并记录。

然后，判断初始位置步进马达镜片原点位置信号对应的电平信号是高电平还是低电平，当为高电平时，则向低电平方向转动，反之向高电平方向转动。

在转动马达后，再次检测获取镜片原点位置信号对应的电平信号，并与转动前记录的信号电平值进行比较。当两者不相等时，转动步长为最近一次转动步长的一半。

重复执行上述判断电平值的过程，直至将步进马达的转动步长调整为小于最高精度的步长；并将该小于最高精度的步长对应的所述步进马达的当前位置作为镜片对应步进马达的基准位置。

本发明提供的上述步进马达基准位置的方法，能够快速检测出镜片原点位置，从而能够快速定位步进马达的绝对位置。

本发明提供的变倍过程中同步聚焦的方法，可以有效解决因场景变化而引起的拍摄物距改变后，从小倍变到大倍后图像模糊的问题，使得变倍停止后图像基本清晰，避免了变倍到高倍率后图像处于高度模糊状态导致自动聚焦难以判断聚焦方向的情况，降低了自动聚焦难度，提高了聚焦速度。

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 (11)

1.一种变倍过程中同步聚焦的方法，应用于图像采集设备，其特征在于，该方法包括：

变倍开始时，根据图像采集设备中变倍马达与聚焦马达的初始位置以及预先存储的对应不同物距的变倍追踪曲线，计算初始变倍追踪曲线，并依循该初始变倍追踪曲线驱动变倍马达和聚焦马达同步转动；

在变倍过程中，确定切换变倍追踪曲线的切换方式与驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，切换变倍追踪曲线；其中，所述切换方式用于指示下一轮转动所依循的变倍追踪曲线的物距相对所述初始变倍追踪曲线的物距变化趋势；

依循所述切换后的变倍追踪曲线，驱动所述变倍马达与所述聚焦马达在下一轮同步转动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定切换变倍追踪曲线的切换方式，具体包括：

判断是否为首次进行变倍追踪曲线切换方式的调整；

若是，则获取变倍前自动聚焦的完成状态，如果变倍前自动聚焦未完成，则选用变倍开始时，聚焦马达的转动方向对应的物距变化趋势，作为本次变倍追踪曲线的切换方式；如果变倍前自动聚焦完成，则选用向远端极限物距变化的趋势，作为本次变倍追踪曲线的切换方式；

若否，则比较当前帧图像与前一帧图像的清晰度评价值，如果当前帧图像清晰度评价值小于前一帧图像清晰度评价值，则使用与前次切换方式相反的切换方式，作为本次变倍追踪曲线的切换方式，反之，则继续沿用前次切换使用的切换方式。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，具体包括：

获取变倍方式和变倍前自动聚焦的完成状态；

当所述变倍方式为由大倍率向小倍率变倍时，且变倍前自动聚焦完成，则根据当前变倍马达与聚焦马达的位置，以及所述预先存储的变倍追踪曲线，计算新的变倍追踪曲线，将该新的变倍追踪曲线，作为驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线；

当所述变倍方式为由小倍率向大倍率变倍时，或变倍前自动聚焦未完成，根据当前变倍马达所处的倍率范围，确定驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据当前变倍马达所处的倍率范围，确定驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线，具体包括：

根据设定的方式将所述倍率范围划分为小倍率范围、中倍率范围和大倍率范围；

获取变倍马达当前位置，并确定当前变倍马达所处的倍率范围；

当当前变倍马达位置在小倍率范围时，在预先存储的变倍追踪曲线中，选择远端极限物距对应的变倍追踪曲线，作为驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线；

当当前变倍马达位置在中倍率范围时，根据所述确定的切换方式，按照第一物距间隔切换变倍追踪曲线，将切换后的变倍追踪曲线，作为驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线；其中，按照第一物距间隔切换变倍追踪曲线时，满足从近端极限物距对应的变倍追踪曲线切换N次，切换到远端极限物距对应的变倍追踪曲线，且N值为变倍马达在所述小倍率范围与中倍率范围的分段点时，近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差；

当当前变倍马达位置在大倍率范围时，根据所述确定的切换方式，按照第二物距间隔切换变倍追踪曲线，将切换后的变倍追踪曲线，作为驱动所述变倍马达和所述聚焦马达下一轮转动所依循的变倍追踪曲线；其中，按照第二物距间隔切换变倍追踪曲线时，满足从近端极限物距对应的变倍追踪曲线切换M次，切换到远端极限物距对应的变倍追踪曲线，且M值为以变倍值最大时近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差，与所述中倍率范围与大倍率范围的分段点时近端极限物距与远端极限物距对应的聚集马达位置值之差的比值取整得到的数值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当当前变倍马达位置在大倍率范围时，且M<N时，按照第一物距间隔切换变倍追踪曲线。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据设定的方式将所述倍率范围划分为小倍率范围、中倍率范围和大倍率范围，包括：

根据清晰度评价值将所述倍率范围划分为小倍率范围、中倍率范围和大倍率范围；具体的，

根据拍摄物距为无穷远时，聚焦到近端极限物距时图像清晰度评价值与聚焦到远端极限物距时图像清晰度评价值的比值为不同设定值时对应的变倍马达位置，分别确定第一分段点和第二分段点；

将第一分段点作为所述小倍率范围与所述中倍率范围的分段点，将第二分段点作为为所述中倍率范围与所述大倍率范围的分段点，并将所述倍率范围划分为小倍率范围、中倍率范围和大倍率范围。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述依循切换后的变倍追踪曲线，驱动所述变倍马达与所述聚焦马达同步转动，具体包括：

确定变倍马达的转动方向、速度以及步长；

根据所述变倍马达的转动方向、步长以及切换后满足设定条件的变倍追踪曲线，计算得到聚焦马达转动的方向和步长；

根据变倍马达转动步长和聚焦马达转动步长的比例、以及变倍马达转动的速度，计算得到聚焦马达转动的速度；

按照上述确定的变倍马达的转动方向、步长和速度，以及计算得到的聚焦马达转动的方向、步长及速度，驱动所述变倍马达与所述聚焦马达同步转动。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定变倍马达的转动方向、速度以及步长，具体包括：

以变倍开始时的变倍方式，作为变倍马达的转动方向；

根据变倍马达当前位置所处的倍率范围，确定变倍马达转动的速度以及步长，其中，

当变倍马达位置在小倍率范围，以使所述变倍马达不失步的小倍率变倍速度，作为变倍马达转动的速度，并以使所述小倍率变倍速度在半帧时间内转过步数对应的步长，作为变倍马达转动的步长；

当变倍马达位置在大倍率范围，以在相邻帧时间间隔内的倍率变化后，图像清晰度评价值变化具有参考意义的大倍率变倍速度作为变倍马达转动的速度，以最高精度步数对应的步长作为变倍马达转动的步长；

当变倍马达位置在中倍率范围，以介于所述小倍率速度与所述大倍率速度之间的中倍率变倍速度，作为变倍马达转动的速度，并以所述中倍率变倍速度在半帧时间内转过步数对应的步长，作为变倍马达转动的步长。

9.如权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，变倍开始之前，还包括：

检测步进马达对应的镜片原点位置，获取对应步进马达的基准位置，建立所述步进马达的绝对坐标系，其中，所述步进马达包括所述变倍马达和所述聚焦马达；

在所述绝对坐标系中，设置预先存储的变倍追踪曲线。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检测步进马达对应的镜片原点位置，获取对应步进马达的基准位置，具体包括：

驱动所述步进马达转动，并获取镜片原点位置信号对应的电平信号；

比较当前获取的电平信号与最近一次获取的电平信号的信号电平是否相等；

当不相等时，切换所述步进马达的转动步长为最近一次转动步长的一半，直至所述步进马达的步长小于最高精度的步长；

将小于最高精度的步长对应的所述步进马达的当前位置作为所述镜片对应步进马达的基准位置。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预先存储的变倍追踪曲线包括近端极限物距对应的变倍追踪曲线、远端极限物距对应的变倍追踪曲线，以及位于所述近端极限物距与所述远端极限物距之间物距对应的变倍追踪曲线，且相邻的变倍追踪曲线在变倍值最大时，在所述绝对坐标系中聚焦马达位置之差相等。

Images