CN106559617A - 一种长焦镜头自动聚焦装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种长焦镜头自动聚焦装置，涉及安防设备领域，包括：处理器，以及分别与所述的处理器连接的视频源对接接口、控制信号转换芯片、镜头控制接线接口、视频输出接口和电源输入接口；所述的控制信号转换芯片还与所述镜头控制接线接口连接；还包括；与所述的控制信号转换芯片连接的云台控制线接口。本发明的长焦镜头自动聚焦装置具有实现长焦镜头自动聚焦功能，且支持云台和镜头3D控制功能。可用在视频成像，长焦镜头的自动聚焦；和视频事件检测联动报警时的3D坐标定位功能，以达到精准放大视频报警所需图像。

Description

一种长焦镜头自动聚焦装置

【技术领域】

本发明涉及安防设备领域，尤其是一种长焦镜头自动聚焦装置。

【背景技术】

视频事件分析技术是近年来在各类监控领域飞带发展的新兴技术，该技术源于美国，在法国得到更高的技术升华，在国内得到广泛应用和普及，由于其预警功能较多，应用环节较广，因此受到使用者的优先认可。但由于受视频采集设备的自动化水平的影响仅一体机式云台摄像机或一体机式球型摄像机能实现图像跟踪分析功能。目前长焦镜头的聚焦方式均为电动聚焦，需要等待人工手动命令方能实现聚焦得到清晰图像，因此即便云台支持跟踪预置位、报警输入功能，其仍只能实现X轴(即水平方向)和Y轴(垂直方向)的二维定位功能，而无法实现镜头景深的图像放大至适合报警点尺寸满屏和聚焦清晰的Z轴(镜头景深拉深方向)定位的图像(即3D定位后的清晰图像)。

由于长焦镜头被广泛应用于特种监控领域，但均无法实现自动聚焦和3D定位功能，在实际应用中严重影响了长焦镜头的取景监控的应用效果和抓图时效，因此一款即能实现长焦镜头自动聚焦功能，又能满足云镜控制，且能实现图像3D定位功能的装置成为监控领域的又一技术需求。

【发明内容】

本发明提供了一种长焦镜头自动聚焦装置，用以解决上述技术问题。

本发明的一种长焦镜头自动聚焦装置，包括：处理器，以及分别与所述的处理器连接的视频源对接接口、控制信号转换芯片、镜头控制接线接口、视频输出接口和电源输入接口；所述的控制信号转换芯片还与所述镜头控制接线接口连接；还包括：与所述的控制信号转换芯片连接的云台控制线接口。

其中，所述的视频源对接接口用于将视频源接入所述长焦镜头自动聚焦装置；所述的处理器用于处理上述视频源，并向控制信号转换芯片发出控制信号，或者直接向镜头控制接线接口发出控制信号；所述的控制信号转换芯片用于将所述处理器发来的控制信号转换，并转发给所述的镜头控制接线接口和云台控制线接口，用以控制与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头完成自动聚焦，以及用以控制与所述云台控制线接口对接的云台完成视角变换；所述的视频输出接口用于输出视频信号；所述的电源输入接口用于为所述长焦镜头自动聚焦装置供电。

其中，所述的控制信号转换芯片将处理器发来的所述控制信号转换为RS485控制信号，并输出给所述镜头控制接线接口和所述云台控制线接口。

其中，与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头变倍后或未变倍时，所述视频源对接接口接入的视频图像经由处理器判定是否达到视频清晰的预设效果值，若未达到，则所述处理器发出一次控制信号给所述控制信号转换芯片，或者直接向所述镜头控制接线接口发出一次控制信号；若达到，则所述处理器发出停止命令，并进行待机。

其中，还包括：与所述的处理器连接的视频事件报警接入接口。

其中，所述的视频事件报警接入接口用于接入视频事件报警信号；所述的处理器通过所述视频事件报警接入接口接到视频事件报警信号后，云台控制部分：由所述的处理器向控制信号转换芯片发出控制信号，再通过所述云台控制线接口将转换后的控制信号发送给云台，由该云台自动转到报警信号源的方位；长焦镜头自动聚焦部分：由所述的处理器向控制信号转换芯片发出控制信号，或者直接向镜头控制接线接口发出控制信号，使与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头变倍至报警信号点的满屏位置，并调整所述长焦镜头完成聚焦。

其中，所述的处理器为ARM Cortex-M3处理器。

其中，所述的控制信号转换芯片为SP485ee芯片。

本发明的长焦镜头自动聚焦装置具有实现长焦镜头自动聚焦功能，且支持云台和镜头3D控制功能。可用在视频成像，长焦镜头的自动聚焦；和视频事件检测联动报警时的3D坐标定位功能，以达到精准放大视频报警所需图像。该装置体积小、重量轻、科技含量高、操作简便易集成，从长焦为几十毫米至上千毫米的镜头均可采用些装置。该装置只需与镜头控制线、云台控制线和视频线做好对接，进行通讯控制即可实现自动聚焦功能和云镜制定及3D定位的图像获取功能，且聚焦精准(且支持手动聚焦校正功能)，联动报警定位精准。

【附图说明】

图1是本发明实施例的装置结构示意图。

【具体实施方式】

为了解决现有技术存在的问题，本发明的长焦镜头自动聚焦装置在形式上是一种多功能的控制模组，可以直接与镜头控制线对接放在镜头护罩内，也可以放在镜头护罩外，且与云台控制线对接，再与供电电源对接，通过通讯控制接口与外部控制功能进行通讯控制。对长焦镜头进行变倍控制时，该装置将自动启动自动聚焦功能，得到清晰图像，如果自动聚焦图像不实且可通过手动聚焦校正。该装置同时支持场景变化后的自动聚焦功能，即当云台转动后，该装置将自动启动自动聚焦功能，得到清晰图像，如果自动聚焦图像不实且可通过手动聚焦校正。与外部视频事件检测报警功能对接后，能实现联动报警3D信号坐标源图像精准定位功能，以便最短时间内得到报警点的有效视频和图像信息。高效省时、减少人为操作的误差和工作强度。以下通过实施例详细说明。

本实施例的长焦镜头自动聚焦装置，参见图1所示，包括：处理器11，以及分别与处理器11连接的视频源对接接口12、控制信号转换芯片13、镜头控制接线接口14、视频输出接口15和电源输入接口16；控制信号转换芯片13还与镜头控制接线接口14连接，还包括与控制信号转换芯片13连接的云台控制线接口17；更为优选的，还可包括与处理器11连接的视频事件报警接入接口18。

视频源对接接口12用于将视频源接入本实施例的长焦镜头自动聚焦装置。

处理器11用于处理上述视频源，并向控制信号转换芯片13发出控制信号；或者直接向镜头控制接线接口14发出控制信号，即如果镜头是普通电机控制命令就直接发送普通电机控制命令给长焦镜头进行聚焦(即FOCUS)动作。

控制信号转换芯片13用于将处理器11发来的控制信号转换，具体可以转换为RS485控制信号，并转发给镜头控制接线接口14和云台控制线接口17，用以控制与镜头控制接线接口14对接的长焦镜头完成自动聚焦，以及用以控制与云台控制线接口17对接的云台完成视角变换。

视频输出接口15用于输出视频信号。

电源输入接口16用于为本实施例的长焦镜头自动聚焦装置供电。

视频事件报警接入接口18用于接入视频事件报警信号给处理器11。

在具体实现中，本实施例的长焦镜头自动聚焦装置可采用多层PCB板、各种芯片、电阻、电容、三级管等，芯片散热片，通信接口，视频源对接接口，视频输出接口和电源输入接口等。多层PCB板主要是PVC、PI等绝缘材料，大小根据实际镜头应用环节而定，厚度为2～4.0mm。在多层PCB板的上下两面都会有铺铜区域，可以在上面焊接芯片，添加通讯接口和电源输入接口等器件。装置的主体部分都在这个多层PCB上。装置表面采取了防水、防尘、防腐处理，放在护罩内适应外界能力较佳。处理器11可以采用ARMCortex-M3处理器(即处理器)，控制信号转换芯片13可以采用SP485ee芯片。ARM Cortex-M3处理器适用于具有较高确定性的实时应用，实现了实时对视频图像清楚与否的分析，如果清晰便停止分析处理动作，如果不清晰则发出命令调整镜头的变倍或聚焦动作，以实现达到清晰图像。

具体的，本实施例的长焦镜头自动聚焦装置与长焦镜头相连接(即与长焦镜头的变倍和聚焦功能线相对接)，与视频摄像机的视频输出端口相连接进行视频采集，同时通过SP485ee芯片将RS485控制信号输出给云台和长焦镜头，也可以直接将控制信号不转成RS485信号直接发给镜头进行控制镜头变倍和聚焦。自动聚焦功能的具体执行部分：所有端口对接完毕，供电正常，长焦镜头变倍后或未变倍时，在工作状态下视频源采集到视频图像后，将图像转换成ARM Cortex-M3处理器可识别的信号源，分析和判定信号源是否达到视频清晰的预设效果值，具体判定方式可采用局部采样法、整体采样法、线性插值法等，如未达到，则ARM Cortex-M3处理器发出控制信号(如果所使用的长焦镜头是RS485控制，则选择通过SP485ee芯片转换为RS485命令，如果所使用的长焦镜头是普通电机控制命令，则直接发送普通电机控制命令)给长焦镜头进行聚焦(即FOCUS)动作，每发一次控制信号，视频源所采集的图像都传送给ARM Cortex-M3处理器，直到达到图像清晰的效果值后，ARM Cortex-M3处理器发出停止命令进行待机。也可以通过视频场景的变化来触发自动聚焦的功能。如果摄像机连接的是定焦镜头是不需要聚焦的，在哪个方向场景下都是一个图像视距和成像效果。但摄像机连接的是长焦镜头，通常情况下的应用，需在镜头变倍或不变倍的正常工作状态下利用手工操作进行控制聚焦功能，这样很容易造成聚焦不足或过焦，进而得不到清晰图像(一般得到清晰图像熟练操作员需要30秒左右的时间)，即浪费时间又很一步操作到位，使镜头控制带来了巨大的人工操作强度。本实施例的装置能在1至2秒钟使画面得到清晰图像，大大提高了工作效率，也为实时监控赢得有效时间。3D定位功能的具体执行部分：所有端口对接完毕，供电正常，接到视频事件报警信号后，ARM Cortex-M3处理器通过SP485ee芯片将该信号源转换成RS485控制信号发送给云台，云台自动转到报警信号源的方位；同时ARM Cortex-M3处理器也将信号源转换成控制镜头的电机信号或通过SP485ee芯片转换为RS485控制信号，使镜头变倍(ZOOM)至报警信号点的满屏位置，并自动调整镜头的聚焦(FOCUS)功能，再通过处理器分析判定实时图像信号是否清晰，清晰后自动发送停止命令进行待机。该装置在与云镜摄像***和视频事件检测报警***对接完成后，当视频报警信号将报警点的3D坐标值发给该装置后，该装置自动启动3D定位跟踪功能，实现图像3D坐标精准定位，如果视频事件报警信号源为可变式3D坐标值，该装置且能实现精确跟踪报警目标的功能。

本实施例的长焦镜头自动聚焦装置的优点如下：

1、采用了一个外接式通讯控制PCB板装置，使得市面上各种型号的直流电机或步进电机镜头都能在接通原有镜头上的电源线和控制线，再经过软件调试后，就能实现自动聚焦功能；可行性强，使用方便。

2、外接式通讯控制PCB板装置，不仅可以辅助长焦镜头实现自动聚焦清晰成像的功能，还可通过数据回传控制云台和镜头，实现3D坐标值定位功能。

3、外接式通讯控制PCB板装置的综合管理芯片连接，可以通过RS485通信也可以通过232通信，实用性佳，抗干扰能力较好，性能稳定。

4、外接式通讯控制PCB板装置，体积小，通过防尘、防水、防腐处理，即可安装在镜头内部也可安装在镜头外部的护罩里，工作温度稳定可靠。

5、外接式通讯控制PCB板装置，软件控制协议和内容精准，实现自动聚焦的时间短，能精准得到清晰图像，通用性很好，稳定可靠。

这里本发明的描述和应用都只是说明性和示意性的，并非是想要将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是完全可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说，实施例的替换和等效的各种部件均是公知的。本领域技术人员还应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、此例，以及用其它组件、材料和部件来实现，以及在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，包括：处理器，以及分别与所述的处理器连接的视频源对接接口、控制信号转换芯片、镜头控制接线接口、视频输出接口和电源输入接口；所述的控制信号转换芯片还与所述镜头控制接线接口连接；还包括：与所述的控制信号转换芯片连接的云台控制线接口。

2.如权利要求1所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，所述的视频源对接接口用于将视频源接入所述长焦镜头自动聚焦装置；

所述的处理器用于处理上述视频源，并向控制信号转换芯片发出控制信号，或者直接向镜头控制接线接口发出控制信号；

所述的控制信号转换芯片用于将所述处理器发来的控制信号转换，并转发给所述的镜头控制接线接口和云台控制线接口，用以控制与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头完成自动聚焦，以及用以控制与所述云台控制线接口对接的云台完成视角变换；

所述的视频输出接口用于输出视频信号；

所述的电源输入接口用于为所述长焦镜头自动聚焦装置供电。

3.如权利要求1所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，所述的控制信号转换芯片将处理器发来的所述控制信号转换为RS485控制信号，并输出给所述镜头控制接线接口和所述云台控制线接口。

4.如权利要求2所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头变倍后或未变倍时，所述视频源对接接口接入的视频图像经由处理器判定是否达到视频清晰的预设效果值，若未达到，则所述处理器发出一次控制信号给所述控制信号转换芯片，或者直接向所述镜头控制接线接口发出一次控制信号；若达到，则所述处理器发出停止命令，并进行待机。

5.如权利要求4所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，还包括：与所述的处理器连接的视频事件报警接入接口。

6.如权利要求5所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，所述的视频事件报警接入接口用于接入视频事件报警信号；

所述的处理器通过所述视频事件报警接入接口接到视频事件报警信号后，云台控制部分：由所述的处理器向控制信号转换芯片发出控制信号，再通过所述云台控制线接口将转换后的控制信号发送给云台，由该云台自动转到报警信号源的方位；长焦镜头自动聚焦部分：由所述的处理器向控制信号转换芯片发出控制信号，或者直接向镜头控制接线接口发出控制信号，使与所述镜头控制接线接口对接的长焦镜头变倍至报警信号点的满屏位置，并调整所述长焦镜头完成聚焦。

7.如权利要求1所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，所述的处理器为ARM Cortex-M3处理器。

8.如权利要求1所述的长焦镜头自动聚焦装置，其特征在于，所述的控制信号转换芯片为SP485ee芯片。