CN105704362A - 一种变焦跟踪曲线获取***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变焦跟踪曲线获取***及其方法，所述变焦跟踪曲线获取***包括一调节装置、一动力单元及一图像处控单元，至少一变焦镜头模组得以安装于所述调节装置并在所述动力单元调节下完成变焦而清晰成像，所述图像处控单元得以采集三当前物距下所述动力单元的位置信息以获取所述变焦镜头模组在实时物距下的变焦跟踪曲线，进而使得所述变焦镜头模组实现快速准确地对焦。

Description

一种变焦跟踪曲线获取***及其方法

技术领域

本发明涉及一种变焦跟踪曲线获取***，尤其是适用于变焦镜头模组的一种变焦跟踪曲线获取***及其方法。

背景技术

在安全理念越发重要的今天，安防监控***也取得了长足的发展，特别是敏感的场所，如公路、银行、监狱等，为便于管理这些场所，需要对这些场所进行监控。

随着变焦镜头的广泛使用，变焦跟踪技术已经成为安防监控***的重要功能。变焦跟踪是指在进行变焦操作时，通过变焦镜头的移动来改变***的焦距，由于***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，使景物能在变焦过程中聚焦在图像传感器上。

实现变焦跟踪的核心都是获取变焦跟踪曲线并控制对焦镜头运动，都需要有准确的变焦跟踪曲线来控制对焦镜头移动，所以一个变焦成像***要实现变焦跟踪，必须获取准确的变焦跟踪曲线。

传统的变焦跟踪曲线的获取方法主要有两种：一种是根据镜头组的光学位置关系用几何光学知识推算出不同物距下的变焦跟踪曲线，但该方法应用于相机***中会由于存在机械误差等因素降低变焦跟踪的质量；一种是利用自动对焦算法逐点求出不同物距下的跟踪曲线，该方法计算量大，而且需要较大的存储空间。

有上述可见，一种得以准确获得变焦跟踪曲线且计算便捷的变焦跟踪曲线获取方法亟待被提出以改善传统的变焦跟踪曲线的获取方法，从而加速变焦跟踪曲线采集技术的发展及变焦镜头行业的成长。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述***包括一调节装置、一动力单元及一图像处控单元，至少一变焦镜头模组得以安装于所述调节装置，并在所述动力单元调节下完成变焦而清晰成像，所述图像处控单元得以采集三当前物距下所述动力单元的位置信息以获取所述变焦镜头模组在实时物距下的变焦跟踪曲线，进而使得所述变焦镜头模组实现快速准确地对焦。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述动力单元包括一对焦电机、一变焦电机，所述对焦电机及所述变焦电机得以分别驱动所述变焦镜头模组及所述变焦镜头模组的光学透镜以使得所述变焦镜头模组在不同物距下清晰成像。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述图像处控单元得以根据所述变焦镜头模组在清晰成像时所述变焦电机及所述对焦电机的位置信息分析计算得到三次样条插值函数系数及所述对焦电机与所述变焦电机在所述变焦镜头模组清晰成像时的相对位置关系映射关系曲线图。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述调节装置包括一标记装置及一移动轨道，所述标记装置安装于所述移动轨道，所述变焦镜头模组得以安装于所述标记装置并沿着所述移动轨道运动，所述标记装置得以读取所述对焦电机及所述变焦电机在所述变焦镜头模组清晰成像时的位置信息。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述调节装置还包括一焦距调节装置，所述焦距调节装置得以增加所述变焦镜头模组的焦距以减小远距离采集数据时对采集场地的要求。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述图像处控单元进一步包括一图像传感单元机一图像信号处理单元，所述图像传感单元得以将透过所述变焦镜头模组的透镜的光信号转变为电信号以完成成像，所述图像信号处理单元得以获取成像于所述图像传感单元的图像的清晰度评价值以确定所述变焦镜头模组清晰成像时所述变焦镜头及所述对焦镜头的位置信息。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述图像信号处理单元得以将成像于所述图像传感单元的所述图像分成多个子评价窗口以减小数据采集环境及所述变焦镜头模组摄取的标版对所呈图像的影响，同时优化峰值搜索过程中的区域抖动。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述图像信号处理单元得以过滤噪声，获取图像高频分量并通过累加所述子评价窗口作为所述图片的清晰度评价值以确定所述变焦镜头模组是否处于清晰成像状态。

本发明的另一目的在于提供一种变焦跟踪曲线获取***，所述图像处控单元还包括一动作信号处理单元及一驱动单元，所述动作信号处理单元通信地连接于所述驱动单元，所述驱动单元得以驱动所述变焦电机及所述对焦电机运动，所述动作信号处理单元得以获取所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息。

为实现以上目的，本发明提供一种变焦跟踪曲线获取***，包括：一调节装置，其中，至少一变焦镜头模组得以安装于所述调节装置并摄取一标版的影像；

一动力单元，其中，所述动力单元进一步包括一对焦电机及一变焦电机，所述对焦电机得以调节所述变焦镜头模组的光学透镜模组，所述对焦电机得以驱动所述变焦镜头模组以完成清晰对焦成像，同时，所述调节装置得以标记所述对焦电机及所述变焦电机调节所述变焦镜头模组清晰成像时的位置信息；以及

一图像处控单元，其中，所述图像处控单元得以根据清晰成像时所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息获取所述变焦电机及所述对焦电机的位置关系的映射关系曲线图，进而根据实时物距下所述变焦电机的位置及所述映射关系曲线图估算所述实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

优选地，所述调节装置进一步包括：

一移动轨道；以及

一标记装置，其中，所述标记装置安装于所述移动轨道，至少一所述变焦镜头模组得以安装于所述移动轨道并沿着所述移动轨道移动以调节物距，所述标记装置得以读取所述变焦电机及所述对焦电机调节所述变焦镜头模组时的位置信息。

值得一提的是，所述调节装置进一步包括一焦距调节装置，所述焦距调节装置被置于所述变焦镜头模组及所述标版之间以增加焦距，减小进行远距离物距采样时对采集场地的要求。

优选地，所述图像处控单元进一步包括：

一图像传感单元，通过所述变焦镜头模组的光学透镜的光信号得以通过所述图像传感单元转化为电信号而成像于所述图像传感单元；

一图像信号处理单元，所述图像信号处理单元通信地连接于所述图像传感单元以对成像于所述图像传感单元的图像进行分析处理；

一动作信号处理单元，所述动作信号处理单元通信地连接于所述动力单元以对所述对焦电机及所述变焦电机进行反馈控制；以及

一数据处控单元，所述数据处理单元分别通信地连接于所述动作信号处理单元及所述图像信号处理单元并根据所述图像信号处理单元获取的所述图像信息及所述动作信号处理单元获取的所述对焦电机及所述变焦电机的信息计算获取所述变焦跟踪曲线。

值得一提的是，所述图像传感单元为一cmos图像传感器，所述图像传感单元得以将所述变焦镜头模组摄取到的图像以bayer格式视频图像输出。

优选地，所述图像信号处理单元进一步包括一第一滤波器及一第二滤波器，所述一第一滤波器及一第二滤波器通信地连接于所述数据处理单元以提供所述数据处理单元所述图像的改频分量，所述数据处理单元得以进一步获取所述图像的清晰度评价值而确定不同物距下所述图像清晰成像时的位置。

优选地，所述第一滤波器及所述第二滤波器分别为一高通滤波器及一带通滤波器。

值得一提的是，所述变焦镜头模组的中心与所述标版的中心一致。

优选地，所述图像处控单元还包括一管控单元，所述管控单元通信地连接于所述数据处理单元，所述管控单元进一步包括：

一存储单元；以及

一驱动单元，其中，所述驱动单元得以驱动所述对焦电机及所述变焦电机运动以调节所述变焦镜头模组清晰成像，所述存储单元得以存储所述数据处理单元经分析计算所得的数据信息以供求取所述变焦跟踪曲线。

优选地，所述对焦电机及所述变焦电机驱动所述变焦镜头单元在三物距下清晰成像得以获取所述变焦电机及所述对焦电机的位置关系的三所述映射关系曲线图以完成物距采样。

本发明还提供一种变焦跟踪曲线获取方法，所述方法包括如下步骤：

A：固定变焦镜头模组于调节装置；

B：采集当前物距下的变焦电机及对焦电机的位置信息；

C：清晰成像时，根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置关系建立至少三次样条插值函数以求取所述变焦电机及所述对焦电机的对应位置关系的映射关系曲线图以及所述三次样条插值函数的系数，完成一次当前物距下的信息采集；

D：判断是否完成所述信息采集，若是，则执行步骤E；若否，则执行步骤B；以及

E：根据实时物距下所述变焦电机的位置，通过所述映射关系曲线图及所述三次样条函数的系数估算所述实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

优选地，所述步骤B进一步包括如下步骤：

B1：调整所述变焦镜头模组的物距；以及

B2：通过自动聚焦算法获取当前物距下的所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息。

优选地，所述步骤C进一步包括如下步骤：

C1：根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置关系建立数据节点及三次样条插值函数；以及

C2：计算获取所述三次样条函数的系数及所述映射关系曲线图。

值得一提的是，通过选取三所述当前物距完成三次当前物距下的信息采集以作为所述变焦跟踪曲线的三边界。

优选地，所述步骤B2进一步包括如下步骤：

B2.1：提取所述当前物距下的图像高频分量；以及

B2.2：根据所述高频分量获取清晰成像时所述变焦电机的位置信息。

优选地，所述步骤B3.1进一步包括如下步骤：

B2.1.1：将所述图像划分为多个清晰度评价子窗口

B2.1.2：获取各所述评价子窗口的清晰度评价值，其中，各所述子窗口的清晰度评价值通过高通滤波器及带通滤波器获得；以及

B2.1.3：根据各所述子窗口的清晰度评价值获取所述图像的清晰度评价值FVcur，其中所述图像的清晰度评价值FVcur得以通过公示求得:

${\mathrm{FV}}_{\mathrm{cur}}=\underset{v=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{h=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}[w(v,h)*\mathrm{FVpaxel}(v,h)]$

$w(v,h)\≡\left[\begin{array}{ccc}10& 1& 10\\ 1& 10& 1\\ 1& 10& 1\\ 10& 1& 10\end{array}\right]$

从而所述图像得以划分为12个所述子评价窗口，为各所述子窗口分配权重以降低局部峰值的影响。

值得一提的是，根据所述变焦电机移动的位置信息，通过爬山算法得以小范围且快速地获取在清晰成像时所述对焦电机的位置信息。

一种变焦跟踪曲线获取方法，以用于准确、快速获取一变焦镜头模组的变焦跟踪曲线，包括如下步骤：

a：固定所述变焦镜头模组于调节装置；

b：在所述变焦镜头模组清晰成像时，通过所述调节装置分别获取三物距下变焦电机及对焦电机的位置信息，所述对焦电机及所述变焦电机得以分别驱动调节所述变焦镜头模组的光学透镜及整个所述对焦电机模组以使得所述变焦镜头模组清晰成像，同时，所述调节装置得以记录所述变焦电机及所述对焦电机的位置信息；

c：根据三物距下所述变焦电机的位置信息获取清晰对焦时所述变焦电机与所述对焦电机的对应位置映射关系曲线图，其中，三所述物距为所述变焦跟踪曲线的边界曲线；以及

d：估算在实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

优选地，所述步骤a进一步包括如下步骤：

a1：将所述变焦镜头模组固定于所述调节装置的移动轨道，其中，所述变焦镜头模组的中心与标版的中心一致，所述变焦镜头模组得以摄取所述标版的图像。

优选地，所述步骤a1进一步包括步骤：将焦距调节装置置于所述变焦镜头模组与所述标版之间以增加焦距，减小远距离采集数据时对采集场地的要求，其中，所述焦距调节装置为一增倍镜。

优选地，所述步骤b进一步包括如下步骤：

b1：先后获取所述变焦镜头模组清晰成像时所述图像的清晰度评价函数值S1及S2；

b2：判断比较经所述变焦电机驱动所述变焦镜头模组的光学透镜所获取的所述图像的清晰度评价函数值S1与经对焦电机驱动所述变焦镜头模组所获取的所述图像清晰度评价函数值S2是否有效且增大，即所述S2是否有效且大于所述S1，若是，则所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组的运动方向正确，执行步骤b5；若否，则所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组方向错误，执行步骤b3；

b3：所述对焦电机反向驱动所述对焦镜头模组；以及

b4：减小所述变焦电机步长，执行步骤b5。

优选地，，所述步骤b还包括如下步骤：

b5：所述对焦电机继续驱动所述对焦镜头模组运动以获取所述变焦镜头模组在另一位置时的所述图像清晰度评价函数值S3；

b6：判断所述S3是否大于所述S2，若是则执行步骤b5；若否，则执行步骤b7；

b7：获取当前所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息，所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组向所述图像清晰度评价函数值为所述S2的位置移动以完成一次聚焦,；以及

b8：判断所述变焦电机是否走完所述运动距离，若是，则完成所述变焦镜头模组在三所述物距下所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息的采集；若否，这执行步骤b1。

值得一提的是，所述步骤b1前还包括如下步骤：初始化所述变焦电机步长、所述对焦电机移动方向及所述变焦镜头模组清晰成像的位置。

优选地，所述步骤c进一步包括如下步骤：

c1：根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息建立数据节点及三次样条插值函数；以及

c2：计算所述三次样条插值函数的系数。

附图说明

如图1为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取***的一结构示意图。

如图2为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取***的一部分结构示意图。

如图3为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取***的另一部分结构示意图。

如图4为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取***的又一部分结构示意图

如图5为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取方法的一流程示意图。

如图6为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取方法的一部分流程示意图。

如图7为本发明一优选实施例一种变焦跟踪曲线获取方法的另一部分流程示意图。

如图8为本发明另一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的又一部分流程示意图。

如图9为本发明另一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的再一部分流程示意图。

如图10为本发明另一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的又一部分流程示意图。

如图11为本发明再一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的一流程示意图。

如图12为本发明再一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的一部分流程示意图。

如图13为本发明另一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的另一部分流程示意图。

如图14为本发明另一优选实施例一种变焦跟踪曲线获方法的再一部分流程示意图。

如图15为本发明一具体实施例一种变焦跟踪曲线获方法的不同焦距对应清晰图像时的所述对焦电机位置的位置示意图

如图16为本发明一具体实施例一种变焦跟踪曲线获方法的对焦电机于变焦电机的对应位置关系的示意图。

如图17为本发明一具体实施例一种变焦跟踪曲线获方法的子评价窗口示意图。

如图18为本发明一具体实施例一种变焦跟踪曲线获方法的具体流程示意图。

具体实施方式

根据本发明的权利要求和说明书所公开的内容，本发明的技术方案具体如下文所述。

如图1至图4为本发明一种变焦跟踪曲线获取***的结构示意图，所述变焦跟踪曲线获取***用于同时准确地获取变至少一焦镜头模组的变焦跟踪曲线以使得所述变焦镜头模组在拍摄不同物距的目标物时，根据所述变焦跟踪曲线调节所述变焦镜头模组的对焦镜头准确地移动调节而快速且清晰地成像，且即使在所述变焦跟踪曲线表现非线性的情况下亦得以保证拟合曲线的平滑性。同时，相较所述变焦镜头模组通过实时跟踪的拍摄方式存储所述变焦曲线，通过所述变焦跟踪曲线***获取所述变焦镜头模组的变焦跟踪曲线得以减少计算量及存储空间。

具体地，如图1所示，所述变焦跟踪曲线获取***包括一调节装置10及一图像处控单元30，所述图像处控单元30通信地连接于所述变焦镜头模组以对成像于所述变焦镜头模组的图像进行分析计算获取所述变焦跟踪曲线。至少一所述变焦镜头模组得以被安装于所述调节装置10并通过摄取一标版的影像获取所述变焦跟踪曲线。

更进一步地，如图2至图3所示，所述调节装置10进一步包括一焦距调节装置11，一移动轨道12及一标记装置13。所述变焦镜头模组得以安装于所述移动轨道12并沿着所述移动轨道12运动，所述标记装置13安装于所述移动轨道12。

所述变焦跟踪曲线获取***还包括一动力单元20，所述动力单元20得以调节所述变焦镜头模组以使得所述标版在不同物距下清晰成像于所述变焦镜头模组。

优选地，在本优选实施例中，所述标记装置13与所述移动轨道12平行地设置，进而，所述变焦镜头模组在所述移动轨道12的位置得以被容易地读取。

优选地，所述标记装置13标记有单位长度的刻度，进而得以对安装于所述移动轨道12的所述变焦镜头模组的位置有序地标记。

值得一提的是，所述移动轨道12的延伸方向优选地与所述标版中心垂直，所述变焦镜头模组的中心与所述标版的中心一致，也就是说，当所述变焦镜头模组沿着所述移动轨道12移动时，所述变焦镜头模组的中心始终与所述标版中心一致。

所述调节装置10的所述焦距调节装置11安装于所述变焦镜头模组及所述标版之间以增加焦距，进而得以在更小的距离内模拟所述变焦镜头模组拍摄远距离无标物时的情况以确保所述变焦跟踪曲线的准确性。

优选地，所述焦距调节装置11得以沿着所述移动轨道11运动。

优选地，所述焦距调节装置11为用于增加焦距的一增倍镜。

所述变焦跟踪曲线获取***还包括一动力单元20，所述动力单元20进一步包括一对焦电机21及一变焦电机22，所述对焦电机21及所述变焦电机22得以分别驱动所述变焦镜头模组及所述变焦镜头模组的光学透镜组件以调节、改变所述变焦镜头模组焦距，进而所述变焦镜头模组得以在不同物距下实现清晰成像。所述标记单元13得以读取所述对焦电机21及所述变焦电机22的在调节所述变焦镜头模组以清晰成像时的位置信息。

值得一提的是，所述焦距调节装置11与所述变焦镜头模组间的距离可调，且所述焦距调节装置11具备多种不同变焦倍数的镜片，进而所述变焦镜头模组得以在有限的物距采集场地获取所需的物距，即见效远距离采集数据时对采集场地的要求。

在本优选实施例中，本发明的优选实施例得以通过所述变焦镜头模组在采集三个不同物距下，所述变焦镜头模组对所述标版进行影像摄取而清晰成像时，所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息而推算出所述变焦镜头模组在实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

具体地，所述变焦跟踪曲线获取***还包括一图像处控单元30，所述图像处控单元30得以完成所述标版图像采集并根据所述标版图像的清晰度评价值确定所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置，进而根据所述对焦电机21及所述变焦电机22的相对位置关系计算获取在实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

更进一步地，如图4所示，所述图像处控单元30进一步包括一图像传感单元31，一图像信号处理单元32及一数据处理单元34。所述图像传感单元31得以将经过所述变焦镜头模组的透镜的光信号转化为电信号而呈现所述标版的影像，所述图像信号处理单元32分别通信地连接于所述图像传感单元31及所述数据处理单元34，所述图像信号处理单元32得以提取所述图像的高频分量并通过所提取到的所述图片的高频分量来求得所述图像的清晰度评价值确定所述标版是否清晰成像于所述变焦镜头模组。

优选地，所述图像信号处理单元32得以将所述标版的图像划分成多个子评价窗口以排除环境及所述标版的特性对所述图片清晰度的影响。

优选地，在本优选实施例中，所述标版的图像得以被划分成12个子评价窗口。

所述数据处理单元34得以根据所述图像信号处理单元32累加的所述标版图像子窗口的高频分量作为每个子窗口的清晰度并进一步通过所述子窗口的清晰度评价值计算获取所述标版图片的全局清晰度评价值。进一步地，通过所述对焦电机21及所述变焦电机22在不同位置的所述标版图片清晰度评价值存在递增或递减的特性得以判定所述变焦电机22及所述对焦电机21是否处于所述标版图像是否清晰成像的位置并依此获取所述对焦电机21及所述变焦电机22在所述标版清晰成像时的位置关系映射关系曲线图。

所述图像处控单元30还包括一动作信号处理单元33及一管控单元35，所述管控单元35通信地连接于所述动作信号处理单元33及所述数据处理单元34，所述动作信号处理单元33通信地连接于所述数据处理单元34。所述管控单元35进一步包括一存储单元351及一驱动单元352，所述驱动单元352得以根据所述数据处理单元34对所述标版图像的分析计算驱动所述对焦电机21及所述变焦电机22运动，所述动作信号处理单元33得以获取所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息并将所述对焦电机21及所述变焦电机22在所述标版清晰成像时的位置信息传递至所述数据处理单元34，所述数据处理单元34得以进一步获取所述映射关系曲线图。所述存储单元351得以存储所述图像处控单元30计算分析所述标版图像的数据信息以供所述数据处理单元34求取实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

优选地，所述数据处理单元34得以通过综合所述子评价窗口的清晰度评价值优化对焦峰值搜索过程中的区域抖动。

优选地，所述信号处理单元32进一步包括一第一滤波单元321及一第二滤波单元322，所述第一滤波单元321及所述第二滤波单元322得以过滤拍摄过程中的噪声并提取图像高频分量。

如图5为所述图像处控单元30的工作原理示意图之一。

选地，在本优选实施例中，所述第一滤波器321及所述第二滤波器322分别为一高通滤波器及一带通滤波器。

所述数据处理单元34得以进一步根据所述映射关系曲线及所述变焦电机22的实时位置来获取实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

优选地，在本优选实施例中，通过所述变焦跟踪曲线区间内单调增减的特性，在对焦清晰的情况下，每次移动所述变焦电机22，所述数据处理单元34得以利用爬山算法获取当前物距下准确对焦的位置点并进一步获取所述对焦电机21的位置，从而得以在完成快速对焦的同时，得以减小所述数据处理单元34计算量。

优选地，所述图像传感单元31为一cmos图像传感器，所述图像传感单元31得以将所述变焦镜头模组摄取到的图像以bayer格式视频图像输出。

如图6至图10所示，本发明还提供了一种变焦跟踪曲线获取方法，所述方法包括如下步骤：

A：固定所述变焦镜头模组于所述调节装置10；

B：采集当前物距下的所述变焦电机21及所述对焦电机22的位置信息；

C：清晰成像时，根据所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置关系建立三次样条插值函数以求取所述变焦电机22及所述对焦电机21的对应位置关系的所述映射关系曲线图以及所述三次样条插值函数的系数，完成一次当前物距下的信息采集；

D：判断是否完成所述信息采集，若是，则执行步骤E；若否，则执行步骤B；以及

E：根据实时物距下所述变焦电机22的位置，通过所述映射关系曲线图及所述三次样条函数的系数估算所述实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

如图7所示，所述步骤B进一步包括如下步骤：

B1：调整所述变焦镜头模组的物距；以及

B2：通过自动聚焦算法获取当前物距下的所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息，其中，所述变焦镜头模组的物距的调整通过移动所述变焦镜头模组在所述变焦物距在所述移动轨道12移动和/更换所述焦距调节装置11焦距倍数的透镜实现。

值得一提的是，所述变焦跟踪曲线获取***得以设置所述变焦镜头模组在三不同物距下获取清晰成像时所述丢焦点及21及所述变焦电机22的位置信息并通过所述数据处理单元34分析计算获得所述变焦跟踪曲线。

如图8所示，步骤C进一步包括如下步骤：

C1：根据所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置关系建立数据节点及三次样条函数；以及

C2：计算获取所述三次样条函数系数及所述映射关系曲线图。其中，所建立的所述数据节点如下：(Zi，Fi)(i＝1，2，…n)建立三次样条插值函数S(Z)，其中Fi＝f(Zi)，S(Z)＝Si(Z)，Z∈[Zi-1，Zi]，i＝1，2…n其中，Zi为所述变焦电机22位置，Fi为所述对焦电机21位置，所述数据处理单元34得以根据所述三物距下所述变焦电机22及所述对焦电机21的位置信息计算所述三次样条插值函数以获得所述三次样条插值函数的系数并建立所述对焦电机21及所述变焦电机22在所述变焦镜头模组清晰成像时的相对位置关系的所述映射关系曲线图。

值得一提的是，通过选取三所述当前物距完成三次当前物距下的信息采集以作为所述变焦跟踪曲线的三边界。

如图9所示，优选地，所述步骤B2进一步包括如下步骤：

B2.1：提取所述当前物距下的图像高频分量；以及

B2.2：根据所述高频分量获取清晰成像时所述变焦电机22的位置信息。

优选地，如图10所示，所述步骤B3.1进一步包括如下步骤：

B2.1.1：将所述图像划分为多个清晰度评价子窗口

B2.1.2：获取各所述评价子窗口的清晰度评价值，其中，各所述子窗口的清晰度评价值通过所述第一滤波器321及所述第二滤波器322获得；以及

B2.1.3：根据各所述子窗口的清晰度评价值获取所述图像的清晰度评价值FVcur，其中所述图像的清晰度评价值FVcur得以通过公示求得

${\mathrm{FV}}_{\mathrm{cur}}=\underset{v=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{h=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}[w(v,h)*\mathrm{FVpaxel}(v,h)]$

$w(v,h)\≡\left[\begin{array}{ccc}10& 1& 10\\ 1& 10& 1\\ 1& 10& 1\\ 10& 1& 10\end{array}\right]$

所述图像得以划分为12个所述子评价窗口，为各所述子窗口分配权重以降低局部峰值的影响。

值得一提的是，根据所述变焦电机移动的位置信息，通过爬山算法得以小范围且快速地获取在清晰成像时所述对焦电机的位置信息。

如图11至图14所示，一种变焦跟踪曲线获取方法，以用于准确、快速获取所述变焦镜头模组的变焦跟踪曲线，其特征在于，包括如下步骤：

a：固定所述变焦镜头模组于所述调节装置10；

b：在所述变焦镜头模组清晰成像时，通过所述调节装置10分别获取三物距下变焦电机22及对焦电机21的位置信息，所述对焦电机21及所述变焦电机22得以分别驱动调节所述变焦镜头模组的光学透镜及整个所述对焦电机模组以使得所述变焦镜头模组清晰成像，同时，所述调节装置得以记录所述变焦电机22及所述对焦电机21的位置信息；

c：根据三物距下所述变焦电机22的位置信息获取清晰对焦时所述变焦电机22与所述对焦电机21的对应位置映射关系曲线图，其中，三所述物距为所述变焦跟踪曲线的边界曲线；以及

d：估算在实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

如图12所示，所述步骤a进一步包括如下步骤：

a1：将所述变焦镜头模组固定于所述调节装置10的所述移动轨道12，其中，所述变焦镜头模组的中心与标版的中心一致，所述变焦镜头模组得以摄取所述标版的图像。

优选地，所述步骤a1进一步包括步骤：将所述焦距调节装置11置于所述变焦镜头模组与所述标版之间以增加焦距，减小远距离采集数据时对采集场地的要求.

优选地，所述焦距调节装置11为一增倍镜。

如图13所示，所述步骤b进一步包括如下步骤：

b1：先后获取所述变焦镜头模组清晰成像时所述图像的清晰度评价函数值S1及S2；

b2：判断比较经所述变焦电机22驱动所述变焦镜头模组的光学透镜所获取的所述图像的清晰度评价函数值S1与经所述对焦电机21驱动所述变焦镜头模组所获取的所述图像清晰度评价函数值S2是否有效且增大，即所述S2是否有效且大于所述S1，若是，则所述对焦电机驱动21所述变焦镜头模组的运动方向正确，执行步骤b5；若否，则所述对焦电机21驱动所述变焦镜头模组方向错误，执行步骤b3；

b3：所述对焦电机21反向驱动所述对焦镜头模组；以及

b4：减小所述变焦电机22步长，执行步骤b5。

所述步骤b还包括如下步骤：

b5：所述对焦电机21继续驱动所述对焦镜头模组运动以获取所述变焦镜头模组在另一位置时的所述图像清晰度评价函数值S3；

b6：判断所述S3是否大于所述S2，若是则执行步骤b5；若否，则执行步骤b7；

b7：所述对焦电机21驱动所述变焦镜头模组向所述图像清晰度评价函数值为所述S2的位置移动以完成一次聚焦并获取当前所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息；以及

b8：判断所述变焦电机是否走完所述运动距离，若是，则完成所述变焦镜头模组在三所述物距下所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息的采集；若否，这执行步骤b1。

优选地，所述步骤b1前还包括如下步骤：初始化所述变焦电机22步长、所述对焦电机21移动方向及所述变焦镜头模组清晰成像的位置。

如图14所示，所述步骤c进一步包括如下步骤：

c1：根据所述对焦电机21及所述变焦电机22的位置信息建立所述数据节点及所述三次样条插值函数；以及

c2：计算所述三次样条插值函数的系数。

如图15至图18所示为本发明获取所述变焦跟踪曲线的一具体实施例，如图15为本具体实施例中不同的焦距对应清晰图像时的所述对焦电机位置21的位置示意图，如图16为选取2m与无穷远处作为两条所述变焦跟踪曲线的边界时所述对焦电机21及所述变焦电机22的对应位置关系示意图。

如图18所示，使得所述变焦镜头模组位于初始位置，设所述变焦电机22的初始步长为Z，所述对焦电机21的前进方向为D，其中，所述变焦电机22的初始步长设为10。当所述变焦电机22往前走N步，所述数据处理单元34完成一次爬山算法找到所述变焦电机22及所述对焦电机21在清晰成相时的位置信息，根据所述变焦跟踪曲线在一定区域内呈单调递增或单调递减的特性，若在上述条件下，所述S1大于所述S2，则需要变换所述对焦电机21的前进方向D，即所述对焦电机21的需要按与D相反的方向运动，同时设定所述变焦电机的步长为5，进而得以增加所述变焦电机21及所述对焦电机22的位置信息的采集点密度，反复上述步骤直到所述变焦电机走完三物距所形成的边界区。

如图17所示为12所述子清晰度评价窗口的示意图，设在当前物距下利用爬山算法获得对焦位置Fs，根据当前变焦电机22的位置通过公示Fi＝f(Zi)，S(Z)＝Si(Z)，Z∈[Zi-1，Zi]，i＝1，2…n并根据三所述映射关系曲线图获取所述对焦电机21的位置信息Fsi。

进一步地，由所述Fs及所述Fsi的值来确定当前物距下所述变焦跟踪曲线的所述边界曲线，如图14所示，选取2m及无穷远处两所述映射曲线为边界，则在当前物距下，所述对焦电机21的位置计算方法为：Fes＝(Fdc*Fes)/Fds，其中，所述Fes是所述变焦镜头模组在初识位置的所述Fs与下边界曲线上对焦电机21位置差，所述Fds是所述变焦镜头模组在初始化位置上下边界曲线对焦电机21位置差，所述Fdc是当前位置上下边界曲线所述对焦电机21位置差，所述Fec是当前位置待估算的所述对焦电机21位置与下边界曲线对焦电机位置差。

上述内容为本发明的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

同时本发明上述实施例仅为说明本发明技术方案之用，仅为本发明技术方案的列举，并不用于限制本发明的技术方案及其保护范围。采用等同技术手段、等同设备等对本发明权利要求书及说明书所公开的技术方案的改进应当认为是没有超出本发明权利要求书及说明书所公开的范围。

Claims (24)

1.一种变焦跟踪曲线获取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A：固定变焦镜头模组于调节装置；

B：采集当前物距下的变焦电机及对焦电机的位置信息；

C：清晰成像时，根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置关系建立至少三次样条插值函数以求取所述变焦电机及所述对焦电机的对应位置关系的映射关系曲线图以及所述三次样条插值函数的系数，完成一次当前物距下的信息采集；

D：判断是否完成所述信息采集，若是，则执行步骤E；若否，则执行步骤B；以及

E：根据实时物距下所述变焦电机的位置，通过所述映射关系曲线图及所述三次样条函数的系数估算所述实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

2.如权利要求1所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤B进一步包括如下步骤：

B1：调整所述变焦镜头模组的物距；以及

B2：通过自动聚焦算法获取当前物距下的所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息。

3.如权利要求2所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤C进一步包括如下步骤：

C1：根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置关系建立数据节点及三次样条插值函数；以及

C2：计算获取所述三次样条函数的系数及所述映射关系曲线图。

4.如权利要求2所述的变焦跟踪曲线获取方法，通过选取三所述当前物距完成三次当前物距下的信息采集以作为所述变焦跟踪曲线的三边界。

5.如权利要求3所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤B2进一步包括如下步骤：

B2.1：提取所述当前物距下的图像高频分量；以及

B2.2：根据所述高频分量获取清晰成像时所述变焦电机的位置信息。

6.如权利要求5所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤B3.1进一步包括如下步骤：

B2.1.1：将所述图像划分为多个清晰度评价子窗口

B2.1.2：获取各所述评价子窗口的清晰度评价值，其中，各所述子窗口的清晰度评价值通过高通滤波器及带通滤波器获得；以及

B2.1.3：根据各所述子窗口的清晰度评价值获取所述图像的清晰度评价值FVcur，其中所述图像的清晰度评价值FVcur得以通过公示求得:

$\mathrm{FVcur}=\underset{v=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\underset{h=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}[w(v,h)*\mathrm{FVpaxel}(v,h)]$

$w(v,h)\≡\left[\begin{array}{ccc}10& 1& 10\\ 1& 10& 1\\ 1& 10& 1\\ 10& 1& 10\end{array}\right]$

从而所述图像得以划分为12个所述子评价窗口，为各所述子窗口分配权重以降低局部峰值的影响。

7.如权利要求1-6任一所述的变焦跟踪曲线获取方法，根据所述变焦电机移动的位置信息，通过爬山算法得以小范围且快速地获取在清晰成像时所述对焦电机的位置信息。

8.一种变焦跟踪曲线获取方法，以用于准确、快速获取一变焦镜头模组的变焦跟踪曲线，其特征在于，包括如下步骤：

a：固定所述变焦镜头模组于调节装置；

b：在所述变焦镜头模组清晰成像时，通过所述调节装置分别获取三物距下变焦电机及对焦电机的位置信息，所述对焦电机及所述变焦电机得以分别驱动调节所述变焦镜头模组的光学透镜及整个所述对焦电机模组以使得所述变焦镜头模组清晰成像，同时，所述调节装置得以记录所述变焦电机及所述对焦电机的位置信息；

c：根据三物距下所述变焦电机的位置信息获取清晰对焦时所述变焦电机与所述对焦电机的对应位置映射关系曲线图，其中，三所述物距为所述变焦跟踪曲线的边界曲线；以及

d：估算在实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

9.如权利要求8所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤a进一步包括如下步骤：

a1：将所述变焦镜头模组固定于所述调节装置的移动轨道，其中，所述变焦镜头模组的中心与标版的中心一致，所述变焦镜头模组得以摄取所述标版的图像。

10.如权利要求9所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤a1进一步包括步骤：将焦距调节装置置于所述变焦镜头模组与所述标版之间以增加焦距，减小远距离采集数据时对采集场地的要求，其中，所述焦距调节装置为一增倍镜。

11.如权利要求9所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤b进一步包括如下步骤：

b1：先后获取所述变焦镜头模组清晰成像时所述图像的清晰度评价函数值S1及S2；

b2：判断比较经所述变焦电机驱动所述变焦镜头模组的光学透镜所获取的所述图像的清晰度评价函数值S1与经对焦电机驱动所述变焦镜头模组所获取的所述图像清晰度评价函数值S2是否有效且增大，即所述S2是否有效且大于所述S1，若是，则所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组的运动方向正确，执行步骤b5；若否，则所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组方向错误，执行步骤b3；

b3：所述对焦电机反向驱动所述对焦镜头模组；以及

b4：减小所述变焦电机步长，执行步骤b5。

12.如权利要求11所述的变焦跟踪曲线获取方法，所述步骤b还包括如下步骤：

b5：所述对焦电机继续驱动所述对焦镜头模组运动以获取所述变焦镜头模组在另一位置时的所述图像清晰度评价函数值S3；

b6：判断所述S3是否大于所述S2，若是则执行步骤b5；若否，则执行步骤b7；

b7：获取当前所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息，所述对焦电机驱动所述变焦镜头模组向所述图像清晰度评价函数值为所述S2的位置移动以完成一次聚焦,；以及

b8：判断所述变焦电机是否走完所述运动距离，若是，则完成所述变焦镜头模组在三所述物距下所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息的采集；若否，这执行步骤b1。

13.如权利要求12所述的变焦跟踪曲线，所述步骤b1前还包括如下步骤：初始化所述变焦电机步长、所述对焦电机移动方向及所述变焦镜头模组清晰成像的位置。

14.如权利要求13所述的变焦跟踪曲线，所述步骤c进一步包括如下步骤：

c1：根据所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息建立数据节点及三次样条插值函数；以及

c2：计算所述三次样条插值函数的系数。

15.一种变焦跟踪曲线获取***，其特征在于，所述变焦跟踪曲线获取***包括：

一调节装置，其中，至少一变焦镜头模组得以安装于所述调节装置并摄取一标版的影像；

一动力单元，其中，所述动力单元进一步包括一对焦电机及一变焦电机，所述对焦电机得以调节所述变焦镜头模组的光学透镜模组，所述对焦电机得以驱动所述变焦镜头模组以完成清晰对焦成像，同时，所述调节装置得以标记所述对焦电机及所述变焦电机调节所述变焦镜头模组清晰成像时的位置信息；以及

一图像处控单元，其中，所述图像处控单元得以根据清晰成像时所述对焦电机及所述变焦电机的位置信息获取所述变焦电机及所述对焦电机的位置关系的映射关系曲线图，进而根据实时物距下所述变焦电机的位置及所述映射关系曲线图估算所述实时物距下的所述变焦跟踪曲线。

16.如权利要求15所述的变焦跟踪曲线获取***，所述调节装置进一步包括：

一移动轨道；以及

一标记装置，其中，所述标记装置安装于所述移动轨道，至少一所述变焦镜头模组得以安装于所述移动轨道并沿着所述移动轨道移动以调节物距，所述标记装置得以读取所述变焦电机及所述对焦电机调节所述变焦镜头模组时的位置信息。

17.如权利要求15或16所述的变焦跟踪曲线获取***，所述调节装置进一步包括一焦距调节装置，所述焦距调节装置被置于所述变焦镜头模组及所述标版之间以增加焦距，减小进行远距离物距采样时对采集场地的要求。

18.如权利要求16所述的变焦跟踪曲线获取***，所述图像处控单元进一步包括：

一图像传感单元，通过所述变焦镜头模组的光学透镜的光信号得以通过所述图像传感单元转化为电信号而成像于所述图像传感单元；

一图像信号处理单元，所述图像信号处理单元通信地连接于所述图像传感单元以对成像于所述图像传感单元的图像进行分析处理；

一动作信号处理单元，所述动作信号处理单元通信地连接于所述动力单元以对所述对焦电机及所述变焦电机进行反馈控制；以及

一数据处控单元，所述数据处理单元分别通信地连接于所述动作信号处理单元及所述图像信号处理单元并根据所述图像信号处理单元获取的所述图像信息及所述动作信号处理单元获取的所述对焦电机及所述变焦电机的信息计算获取所述变焦跟踪曲线。

19.如权利要求18所述的变焦跟踪曲线获取***，所述图像传感单元为一cmos图像传感器，所述图像传感单元得以将所述变焦镜头模组摄取到的图像以bayer格式视频图像输出。

20.如权利要求18所述的变焦跟踪曲线获取***，所述图像信号处理单元进一步包括一第一滤波器及一第二滤波器，所述一第一滤波器及一第二滤波器通信地连接于所述数据处理单元以提供所述数据处理单元所述图像的改频分量，所述数据处理单元得以进一步获取所述图像的清晰度评价值而确定不同物距下所述图像清晰成像时的位置。

21.如权利要求20所述的变焦跟踪曲线获取***，所述第一滤波器及所述第二滤波器分别为一高通滤波器及一带通滤波器。

22.如权利要求15所述的变焦跟踪曲线获取***，所述变焦镜头模组的中心与所述标版的中心一致。

23.如权利要求21所述的变焦跟踪曲线获取***，所述图像处控单元还包括一管控单元，所述管控单元通信地连接于所述数据处理单元，所述管控单元进一步包括：

一存储单元；以及

一驱动单元，其中，所述驱动单元得以驱动所述对焦电机及所述变焦电机运动以调节所述变焦镜头模组清晰成像，所述存储单元得以存储所述数据处理单元经分析计算所得的数据信息以供求取所述变焦跟踪曲线。

24.如权利要求15所述的变焦跟踪曲线获取***，所述对焦电机及所述变焦电机驱动所述变焦镜头单元在三物距下清晰成像得以获取所述变焦电机及所述对焦电机的位置关系的三所述映射关系曲线图以完成物距采样。