CN107911612B

CN107911612B - 一种摄像机自动聚焦方法和装置

Info

Publication number: CN107911612B
Application number: CN201711400984.2A
Authority: CN
Inventors: 许野平; 井焜
Original assignee: Synthesis Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Synthesis Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: CN107911612A

Abstract

本发明公开一种摄像机自动聚焦方法和装置，所述方法首先进行场景建模，针对不同的云台方位角建立由方位角和物距组成的建模数据集，设备工作时，根据监控目标所述焦距、方位角确定物距、像距和定焦补偿距离，由于物距、像距和焦距已定，也考虑了温度补偿，监控摄像机只聚焦需要监控的目标，不被下雨天气、下雪天气、蚊虫飞舞等影响，避免自动聚焦***出现的失误。

Description

一种摄像机自动聚焦方法和装置

技术领域

本发明涉及一种摄像机自动聚焦方法和装置，属于智能视频监控领域。

背景技术

视频监控摄像机自动聚焦算法一般基于图像反差最大化策略，在遇到一些特殊情况时，例如下雨天气、下雪天气、蚊虫飞舞等影响，这类自动聚焦***往往会出现失误。例如，监视目标处于远景位置，但是自动聚焦***把聚焦点聚在了近处的雨点、雪花、蚊虫上，从而产生聚焦错误。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种`自动聚焦方法和装置，解决雨、雪、风沙等天气条件下，监控摄像机自动聚焦问题。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术和方案是：一种摄像机自动聚焦方法，包括以下步骤：S01）、场景建模，场景建模单元将规定长度F发送至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至规定长度F，温度补偿单元根据当前镜头焦距F计算对焦补偿距离E，场景建模单元将基准点位置(α[i]，β[i])发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至基准点位置，自动聚焦控制单元根据自动聚焦算法检测计算出对焦像距v[i]，并根据成像公式1/u+1/v=1/f计算出当前物距u[i]，场景建模单元保存基准点建模数据(α[i], β[i], u[i])，之后选择具有不同云台方位角的基准点，针对每一个基准点构建对应的建模数据集{(α[i], β[i], u[i])，1 ≤ i ≤ N}，场景建模单元将建模数据集发送至场景建模数据单元；S02）、设备在工作状态下，监控操作单元和场景建模数据单元接收监控目标时需要的焦距f和云台方位角(α, β)，场景建模数据单元利用插值算法从存储的建模数据集中选出云台方位角(α, β)对应的物距u，并将物距u发送至监控操作单元，监控操作单元将镜头焦距f转达至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至监控目标所需聚焦f，将云台方位角(α, β)发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至监控目标所需方位角(α, β)，将目标物距u发送至镜头对焦单元，对焦单元根据物距u计算出像距v，温度补偿根据当前镜头焦距f调正对焦补偿距离e，***根据像距v和对焦补偿距离e完成目标对焦过程；

上述描述中，α代表云台水平方向方位角，β代表云台俯仰方向方位角。

本发明所述摄像机自动聚焦方法，规定长度F为镜头最大焦距f_max。

本发明所述摄像机自动聚焦方法，温度补偿单元根据聚焦计算对焦补偿距离的过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用插值方法求得焦距对应的补偿距离。

本发明所述摄像机自动聚焦方法，温度补偿单元根据聚焦计算对焦补偿距离的过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用线性插值方法求得焦距f对应的补偿距离e=(e[i+1]-e[i])/(f[i+1]-f[i])*(f-f[i])。

本发明所述摄像机自动聚焦方法，场景建模单元按照网格法选择全部网格交点作为基准点。

本发明所述摄像机自动聚焦方法，场景建模数据单元基于存储的建模数据集和监控目标所需方位角，利用双线性插值算法计算目标物距。

本发明还公开了一种摄像机自动聚焦装置，包括镜头变焦单元、镜头对焦单元、温度补偿单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元、场景建模单元、监控操作单元和场景建模数据单元，场景建模单元分别与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元通信连接，用于向镜头变焦单元、云台控制单元发送场景建模需要的聚焦规定长度和云台方位角，温度补偿单元分别与镜头对焦单元和镜头变焦单元通信连接，温度补偿单元根据焦距计算对焦补偿距离，自动聚焦控制单元根据焦距和像距计算物距并将物距反馈至场景建模单元，场景建模单元与场景建模数据单元通信连接，用于将云台方位角和物距组成的建模数据集存储在场景建模数据单元；场景建模数据单元和监控操作单元可以接收外界输入的监控目标所需的焦距和云台方位角，场景建模数据单元根据云台方位角从存储的建模数据集中选择与云台方位角匹配的物距并传输至监控操作单元，监控操作单元与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元通信连接，用于将监控目标所需的焦距、物距和云台方位角传输至镜头变焦单元、镜头对焦单元和云台控制单元，镜头边境单元将镜头焦距调至监控目标所需聚焦，镜头对焦单元根据物距、焦距计算出像距，温度补偿单元根据焦距计算出对焦补偿距离，云台控制单元将云台调至监控目标所需方位角，从而完成目标对焦过程。

本发明的有益效果：本发明所述方法首先进行场景建模，针对不同的云台方位角建立由方位角和物距组成的建模数据集，设备工作时，根据监控目标所述焦距、方位角确定物距、像距和定焦补偿距离，由于物距、像距和焦距已定，也考虑了温度补偿，监控摄像机只聚焦需要监控的目标，不被下雨天气、下雪天气、蚊虫飞舞等影响，避免自动聚焦***出现的失误。

附图说明

图1为本发明所述装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例公开一种摄像机自动聚焦方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：S01）、场景建模，场景建模单元将规定长度F发送至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至规定长度F，温度补偿单元根据当前镜头焦距F计算对焦补偿距离E，场景建模单元将基准点位置(α[i]，β[i])发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至基准点位置，自动聚焦控制单元根据自动聚焦算法检测计算出对焦像距v[i]，并根据成像公式1/u+1/v=1/f计算出当前物距u[i]，场景建模单元保存基准点建模数据(α[i], β[i], u[i])，之后选择具有不同云台方位角的基准点，针对每一个基准点构建对应的建模数据集{(α[i], β[i], u[i])，1 ≤ i ≤ N}，场景建模单元将建模数据集发送至场景建模数据单元；S02）、设备在工作状态下，监控操作单元和场景建模数据单元接收监控目标时需要的焦距f和云台方位角(α, β)，场景建模数据单元利用插值算法从存储的建模数据集中选出云台方位角(α, β)对应的物距u，并将物距u发送至监控操作单元，监控操作单元将镜头焦距f转达至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至监控目标所需聚焦f，将云台方位角(α, β)发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至监控目标所需方位角(α, β)，将目标物距u发送至镜头对焦单元，对焦单元根据物距u计算出像距v，温度补偿根据当前镜头焦距f调正对焦补偿距离e，***根据像距v和对焦补偿距离e完成目标对焦过程；上述描述中，α代表云台水平方向方位角，β代表云台俯仰方向方位角。

本实施例中，规定长度F为镜头最大焦距f_max。

本实施例中，温度补偿单元根据聚焦计算对焦补偿距离的过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用插值方法求得焦距对应的补偿距离。

温度补偿单元也可以采用另外一种方法计算对焦补偿距离，其过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用线性插值方法求得焦距f对应的补偿距离e=(e[i+1]-e[i])/(f[i+1]-f[i])*(f-f[i])。

本实施例中，场景建模单元按照网格法选择全部网格交点作为基准点。

本实施例中，场景建模数据单元基于存储的建模数据集和监控目标所需方位角，利用双线性插值算法计算目标物距。所述双线性插值方法已是现有技术，本实施例不再累述。

实施例2

本实施例公开一种摄像机自动聚焦装置，包括镜头变焦单元、镜头对焦单元、温度补偿单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元、场景建模单元、监控操作单元和场景建模数据单元，场景建模单元分别与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元通信连接，用于向镜头变焦单元、云台控制单元发送场景建模需要的聚焦规定长度和云台方位角，温度补偿单元分别与镜头对焦单元和镜头变焦单元通信连接，温度补偿单元根据焦距计算对焦补偿距离，自动聚焦控制单元根据焦距和像距计算物距并将物距反馈至场景建模单元，场景建模单元与场景建模数据单元通信连接，用于将云台方位角和物距组成的建模数据集存储在场景建模数据单元；场景建模数据单元和监控操作单元可以接收外界输入的监控目标所需的焦距和云台方位角，场景建模数据单元根据云台方位角从存储的建模数据集中选择与云台方位角匹配的物距并传输至监控操作单元，监控操作单元与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元通信连接，用于将监控目标所需的焦距、物距和云台方位角传输至镜头变焦单元、镜头对焦单元和云台控制单元，镜头边境单元将镜头焦距调至监控目标所需聚焦，镜头对焦单元根据物距、焦距计算出像距，温度补偿单元根据焦距计算出对焦补偿距离，云台控制单元将云台调至监控目标所需方位角，从而完成目标对焦过程。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种摄像机自动聚焦方法，其特征在于：包括以下步骤：S01）、场景建模，场景建模单元将规定长度F发送至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至规定长度F，温度补偿单元根据当前镜头焦距F计算对焦补偿距离E，场景建模单元将基准点位置(α[i]，β[i])发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至基准点位置，自动聚焦控制单元根据自动聚焦算法检测计算出对焦像距v[i]，并根据成像公式1/u+1/v=1/f计算出当前物距u[i]，场景建模单元保存基准点建模数据(α[i], β[i], u[i])，之后选择具有不同云台方位角的基准点，针对每一个基准点构建对应的建模数据集{(α[i], β[i], u[i])，1 ≤ i ≤ N}，场景建模单元将建模数据集发送至场景建模数据单元；S02）、设备在工作状态下，监控操作单元和场景建模数据单元接收监控目标时需要的焦距f和云台方位角(α, β)，场景建模数据单元利用插值算法从存储的建模数据集中选出云台方位角(α, β)对应的物距u，并将物距u发送至监控操作单元，监控操作单元将镜头焦距f转达至镜头变焦单元，镜头变焦单元将镜头焦距调整至监控目标所需聚焦f，将云台方位角(α, β)发送至云台控制单元，云台控制单元将云台调整至监控目标所需方位角(α, β)，将目标物距u发送至镜头对焦单元，对焦单元根据物距u计算出像距v，温度补偿根据当前镜头焦距f调正对焦补偿距离e，***根据像距v和对焦补偿距离e完成目标对焦过程；

其中，α代表云台水平方向方位角，β代表云台俯仰方向方位角。

2.根据权利要求1所述的摄像机自动聚焦方法，其特征在于：规定长度F为镜头最大焦距f_max。

3.根据权利要求1所述的摄像机自动聚焦方法，其特征在于：温度补偿单元根据聚焦计算对焦补偿距离的过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用插值方法求得焦距对应的补偿距离。

4.根据权利要求1或3所述的摄像机自动聚焦方法，其特征在于：温度补偿单元根据聚焦计算对焦补偿距离的过程为：温度补偿单元设定焦距补偿表{(f[i],e[i])：i=1,2,…,n}，给定焦距f满足f[i]≤f＜f[i+1]，利用线性插值方法求得焦距f对应的补偿距离e=(e[i+1]-e[i])/(f[i+1]-f[i])*(f-f[i])。

5.根据权利要求1所述的摄像机自动聚焦方法，其特征在于：场景建模单元按照网格法选择全部网格交点作为基准点。

6.根据权利要求1所述的摄像机自动聚焦方法，其特征在于：场景建模数据单元基于存储的建模数据集和监控目标所需方位角，利用双线性插值算法计算目标物距。

7.一种摄像机自动聚焦装置，其特征在于：包括镜头变焦单元、镜头对焦单元、温度补偿单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元、场景建模单元、监控操作单元和场景建模数据单元，场景建模单元分别与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元、自动聚焦控制单元通信连接，用于向镜头变焦单元、云台控制单元发送场景建模需要的聚焦规定长度和云台方位角，温度补偿单元分别与镜头对焦单元和镜头变焦单元通信连接，温度补偿单元根据焦距计算对焦补偿距离，自动聚焦控制单元根据焦距和像距计算物距并将物距反馈至场景建模单元，场景建模单元与场景建模数据单元通信连接，用于将云台方位角和物距组成的建模数据集存储在场景建模数据单元；场景建模数据单元和监控操作单元可以接收外界输入的监控目标所需的焦距和云台方位角，场景建模数据单元根据云台方位角从存储的建模数据集中选择与云台方位角匹配的物距并传输至监控操作单元，监控操作单元与镜头变焦单元、镜头对焦单元、云台控制单元通信连接，用于将监控目标所需的焦距、物距和云台方位角传输至镜头变焦单元、镜头对焦单元和云台控制单元，镜头边境单元将镜头焦距调至监控目标所需聚焦，镜头对焦单元根据物距、焦距计算出像距，温度补偿单元根据焦距计算出对焦补偿距离，云台控制单元将云台调至监控目标所需方位角，从而完成目标对焦过程。