CN105827962A - 摄像机的机芯后焦偏移的校正方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种摄像机的机芯后焦偏移的校正方法，所述方法包括：设定变倍电机处于预定倍数的位置；所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。本发明可得到清晰的聚焦图像，提高图像拍摄质量。
Description
技术领域
本发明属于成像领域，尤其涉及摄像机的机芯后焦偏移的校正方法和装置。
背景技术
机芯是摄像机的重要部件，一般包括有镜头、电子成像器件、图像处理***以及自动控制***。机芯的设计技术涉及光学、电学、机械于一体，具有电动变倍功能和变焦功能，广泛应用于安防监控行业。
对于摄像机中机芯的镜头，除了提供普通镜头的光通道外，还内置有可电动控制的ZOOM电机(又称为变倍电机)，和FOCUS电机(又称为变焦电机)；电子成像器件是光电转化传感器，即通常所说的sensor，目前业界普遍使用的是CMOS和CCD两种传感器；传感器输出的图像以原始格式(即RAWDATA)输入到图像处理***，图像处理***则对RAWDATA进行提取，并对图像的颜色、亮度方面等自动处理，然后输出不同格式的可视化视频；自动控制***是机芯的关键部分，依据一定的算法策略，计算镜头进行变倍ZOOM、变焦FOCUS，并控制相关外部器件驱动ZOOM、FOCUS电机运动。
机芯是光机电一体化设备，传感器的靶面到镜头后焦的距离必须严格符合镜头的设计要求，否则会导致某些焦段无法聚焦清楚。后焦一般包括光学后焦和机械后焦，光学后焦是镜头最后一片玻璃到聚焦平面的距离，由于玻璃是内置在镜头内的，光学后焦并不好把握，因此引入了机械后焦的概念，机械后焦是镜头自定义的一个机械基准点，是聚焦平面到某一机械点的距离。显而易见，机械后焦更容易定量计算、设计和测试，无论是机械后焦还是光学后焦，其实都是为了保证镜头全焦段聚焦清楚的参考依据，为的是规范传感器在镜头上的安装位置。
在设计和生产时，后焦需要严格保证，但是由于运输震动、材料老化、温度变化、生命周期内的各种震动，都可能会导致后焦出现偏移，从而导致某些焦段无法聚焦清楚，影响图像的拍摄质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄像机的机芯后焦偏移的校正方法和装置，以解决现有技术在后焦出现偏移时，导致某些焦段无法聚焦清楚，影响图像的拍摄质量的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种摄像机的机芯后焦偏移的校正方法，所述方法包括：
设定变倍电机处于预定倍数的位置；
所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置步骤包括：
判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述方法还包括：
获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点；
根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置；
对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述多个不同预定倍数的变倍电机的位置，根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述变焦电机的预定范围是通过标准的变倍变焦曲线中所对应的标准变焦位置为中心的区域。
第二方面，本发明实施例提供了一种摄像机的机芯后焦偏移的校正装置，所述装置包括：
位置设定单元，用于设定变倍电机处于预定倍数的位置；
函数获取单元，用于所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
位置确定单元，用于根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述位置确定单元包括：
极值判断子单元，用于判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
第一位置确定子单元，用于如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
第二位置确定子单元，用于如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述装置还包括：
极值点获取单元，用于获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点；
多位置确定单元，用于根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置；
拟合单元，用于对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
结合第二方面的第二种可能实现方式，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述多个不同预定倍数的变倍电机的位置，根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。
结合第二方面，在第二方面的第四种可能实现方式中，所述变焦电机的预定范围是通过标准的变倍变焦曲线中所对应的标准变焦位置为中心的区域。
在本发明中，通过设定变倍电机在预定倍数所对应的位置后，在预定范围内移动变焦电机，获取在预定范围内的变焦电机所对应的聚焦评价函数，并根据所述聚焦评价函数确定变焦电机对应的位置，从而使得摄像机的变倍电机处于预定倍数时，可得到清晰的聚焦图像，提高图像拍摄质量。
附图说明
图1是机芯通常使用的变倍、变焦曲线示意图；
图2是本发明第一实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程图；
图3是本发明第二实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程图；
图4是本发明第三实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程图；
图5是本发明第四实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要目的在于，提供一种摄像机后焦校正方法，以解决摄像机在运输过程的震动，或者摄像机本身由于受到材料的老化、空气环境中的温度、湿度的变化，使得摄像机后焦发生偏移。后焦的偏移可能使得部分焦段无法清楚的聚焦，导致不能拍摄清晰的图像，影响产品运行的可靠性的问题。如图1所示，机芯通常会有一组由设计和制造决定的变倍、变焦曲线，该曲线描述了不同物距下，不同位置的变倍电机与变焦电机的位置的对应关系。在机芯组装为成品后，需要对曲线进行校正，即根据机芯的个体差异来校正ZOOM变倍电机、FOCUS变焦电机的实际位置和理论位置的差异，从而保证曲线上的不同点都能够精确聚焦。下面结合附图进行详细叙述：
实施例一：
图2示出了本发明第一实施例提供摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程，详述如下：
在步骤S201中，设定变倍电机处于预定倍数的位置。
具体的，本发明实施例中所述变倍电机，即用于调节所述摄像机摄像画面的远近的器件。通常可由调节按钮在WIDE广角端与TELE远景端之间调节，比如在摄像机的WIDE广角端，变倍相机所对应的倍数可能为1倍，可表示为1X的形式。在摄像机的TELE端，变倍相机所对应的倍数可能为20倍等。根据摄像机的不同，倍数也会有相应的变化。
所述预定倍数，可以通过软件调节控制的方式，任意选择一个倍数的变倍电机的位置，对该位置所对应的变焦电机的准确对焦位置进行调节校正。
在步骤S202中，所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数。
具体的，在确定了所述变倍电机的位置后，即可确定当前摄像机所处的摄像放大倍数的状态，当然，与所述变倍电机的位置对应的，可以相应的设定当前摄像的图像中目标物体与摄像机的距离，从而可以形成较好的、包括目标物体的图像，方便对包括目标物体的图像进行质量分析。
在本发明实施例中，所述变焦电机的移动范围，可通过标准的变倍变焦曲线进行选择。比如在图1所示的标准变倍变焦曲线中，在步骤S201中选定的变倍电机的倍数所对应的变焦电机的位置为中心的区域。由于不同物距下的变焦电机的位置也不相同，可选取较多个变焦电机的位置的平均值作为变焦电机移动的预定范围的中心点。所述变焦电机的预定范围的长度，可以根据用户的需要，或者根据相机的变焦范围，灵活进行设定。当然，也可以当前物距下，由变焦电机满量程进行拉伸，得到变焦电机在不同位置所对应的聚焦评价函数。
所述聚焦评价函数，可用于对聚焦后的图像质量进行检测和评估，所述聚焦评价函数包括但不限于灰度梯度函数、信息学函数、频域函数、统计学函数等。
在所述预定范围内，变焦电机移动时，可得到多个变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数的值。
在步骤S203中，根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
随着变焦电机的移动，可得到所述变焦电机在不同位置所对应的多个聚焦评价函数的值，对多个数据进行比较后可得到聚焦评价函数的极值点，所述聚焦评价函数极值点所对应的变焦电机的位置，即为摄像机可形成清晰图像的聚焦位置，可记录下所述预定倍数及其对应的变焦倍数作为后续摄像机使用的校正值。当在摄像机使用过程中，设定的变倍数为所述预定倍数时，则调整至记录的对应的变焦倍数，即可得到清晰图像。
本发明实施例通过设定变倍电机在预定倍数所对应的位置后，在预定范围内移动变焦电机，获取在预定范围内的变焦电机所对应的聚焦评价函数，并根据所述聚焦评价函数确定变焦电机对应的位置，从而使得摄像机的变倍电机处于预定倍数时，可得到清晰的聚焦图像，提高图像拍摄质量。
实施例二：
图3示出了本发明第二实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程，详述如下：
在步骤S301中，设定变倍电机处于预定倍数的位置。
在步骤S302中，所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数。
步骤S301-S302与实施例一中步骤S201-S202基本相同，在此不作重复赘述。
在步骤S303中，判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
在本发明实施例中，可以通过选择的聚焦评价函数对变焦电机移动时的聚焦评价函数值进行统计和比较，判断所述聚焦评价函数是否出现极值点。
所述聚焦评价函数的极值点，可以通过设定一个阈值，当其中一个聚焦评价函数值大于其它所有的聚焦评价函数值，且差值大于所述阈值时，则可认为极值点存在，如果小于所述阈值，则认为极值点不存在。
在步骤S304中，如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
如果存在聚焦评价函数值的极值点，则所述预定倍数与处于所述极值点的变焦相机的位置对应。在后续的使用过程中，如果确定为确定倍数的变倍电机的位置，则直接调用所述极值点对应的变焦相机的位置进行调焦处理。
在步骤S305中，如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
在本发明实施例中，如果在预定范围内没有检测到所述聚焦评价函数值的极值点，那么说明后焦存在聚焦问题，需要对后焦的聚焦范围进一步进行校正。
在本发明实施例中，通过在预定范围内增加预定比例的区间，在增加的所述区间内查找聚焦评价函数值的极值点。其中，所述预定范围内，比如预定范围为10X-20X，预定比例为10％，那么增加后的区间为9X-21X，从而可以进一步提高变焦电机所对应的聚焦评价函数值的取值点数，提高校准的可能性。如果仍然没有查找到聚焦评价函数值的极值点，则可进一步重复增加所检测的区间。
另外，在增加后的区间进行校准时，步进值可以为1进行校准，当然也可以选用其它步进值。
本发明实施例在实施例一的基础上，进一步介绍了对于聚焦评价函数值的极值点存在与不存在的情况进行具体说明，在极值点不存在时，通过对预定范围进一步扩展，从而使得本发明在保证校正效率的同时，有效的保证校正的可靠性。
实施例三：
图4示出了本发明第三实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正方法的实现流程，详述如下：
在步骤S401中，设定变倍电机处于预定倍数的位置；
在步骤S402中，所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
在步骤S403中，根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
步骤S401-S403与实施例一中步骤S201-S203基本相同，在此不作重复赘述。
在步骤S404中，获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点。
其中，在步骤S401-402中具体介绍了对于其中一种预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数。在本步骤中，为了获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置，只需要多次重复步骤S401-S402即可。
另外，在本发明实施例中，对于所述预定倍数的选择，可以根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。比如，对于多个预定倍数，从WIDE端到TELE端，我们可以选取如下几个变倍的参数：1X、1.2X、1.5X、1.8X、2.0X、2.5X、3.0X、4X、5X、8X、10X、15X、20X。对于更长焦段的镜头，由于越靠近TELE端，ZOOM电机位置相差越小，因此倍数的间隔可以越来越大，从而能够使得测试更为高效。
在步骤S405中，根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置。
与步骤S403基本相同，对于不同的预定倍数，相应的获取不同倍数下，变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数值，并根据聚焦评价函数的极值点确定校正后的变焦电机的位置。
另外，当在预定范围内没有查找到所述聚焦评价函数的极值点时，可以根据实施例二中所述方法，按照预定的比例，对所述预定范围进行扩展，获取更多的聚焦评价函数值，以进一步对聚焦评价函数的极值点进行查找，从而得到准确的变焦电机能够进行清晰聚焦的位置。
在步骤S406中，对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
在得到多个变倍电机的倍数所对应的变焦电机的位置后，可通过拟合的方式，生成变焦电机的调焦曲线，根据所述曲线，从而可以适应任一变倍电机的位置，快速准确的查找对应的变焦电机的校正位置，并且得到清晰的图像，提高摄像机使用的稳定性。
实施例四：
图5示出了本发明第四实施例提供的摄像机的机芯后焦偏移的校正装置的实现流程，详述如下：
本发明实施例所述摄像机的机芯后焦偏移的校正装置，包括：
位置设定单元501，用于设定变倍电机处于预定倍数的位置；
函数获取单元502，用于所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
位置确定单元503，用于根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
优选的，所述位置确定单元包括：
极值判断子单元，用于判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
第一位置确定子单元，用于如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
第二位置确定子单元，用于如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
优选的，所述装置还包括：
极值点获取单元，用于获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点；
多位置确定单元，用于根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置；
拟合单元，用于对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
优选的，所述多个不同预定倍数的变倍电机的位置，根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。
优选的，所述变焦电机的预定范围是通过标准的变倍变焦曲线中所对应的标准变焦位置为中心的区域。
本发明实施例所述摄像机的机芯后焦偏移的校正装置，与实施例一至三所述摄像机的机芯后焦偏移的校正方法对应，在此不作重复赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种摄像机的机芯后焦偏移的校正方法，其特征在于，所述方法包括：
设定变倍电机处于预定倍数的位置；
所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置步骤包括：
判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点；
根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置；
对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述多个不同预定倍数的变倍电机的位置，根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述变焦电机的预定范围是通过标准的变倍变焦曲线中所对应的标准变焦位置为中心的区域。
6.一种摄像机的机芯后焦偏移的校正装置，其特征在于，所述装置包括：
位置设定单元，用于设定变倍电机处于预定倍数的位置；
函数获取单元，用于所述变倍电机在预定倍数的位置时，由变焦电机在预定范围内移动，获取所述变焦电机移动时所对应的聚焦评价函数；
位置确定单元，用于根据所述聚焦评价函数的极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述位置确定单元包括：
极值判断子单元，用于判断所述聚焦评价函数是否出现极值点；
第一位置确定子单元，用于如果出现极值点，则根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置；
第二位置确定子单元，用于如果没有出现极值点，则在所述预定范围内增加预定比例的区间，在增加后的区间内查找极值点，根据所述极值点确定与所述预定倍数对应的变焦电机的位置。
8.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述装置还包括：
极值点获取单元，用于获取多个不同预定倍数的变倍电机的位置所对应的聚焦评价函数的极值点；
多位置确定单元，用于根据多个不同预定倍数对应的聚焦评价函数的极值点确定多个变焦电机的位置；
拟合单元，用于对所述多个变焦电机的位置进行拟合，生成校正后的变倍变焦曲线。
9.根据权利要求8所述装置，其特征在于，所述多个不同预定倍数的变倍电机的位置，根据变倍电机从WIDE广角端至TELE远景端的变化，变倍电机所变倍的倍数的间隔也越大。
10.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述变焦电机的预定范围是通过标准的变倍变焦曲线中所对应的标准变焦位置为中心的区域。
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