CN113938599B - 一种电动镜头聚焦方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电动镜头聚焦方法、装置、电子设备和存储介质，方法包括：根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。本发明实施例解决电动镜头因直流电机运动过快导致聚焦过冲的问题，提升了电动镜头在实景中聚焦的准确性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种电动镜头聚焦方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
热成像技术是指利用光学成像镜头和热成像探测器接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到热成像探测器的光敏元件上，从而获得红外热成像图，这种热成像图与被测目标物体表面的热分布场相对应。通俗地讲，红外热成像***就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。
热成像光学镜头，通常分为定焦镜头和变焦镜头。针对变焦镜头，从镜头电机的驱动方式上可分为步进电机镜头和直流电机镜头。但由于步进电机的驱动能力小，而热成像变焦镜头体积大，负载大，因此热成像变焦镜头大多数使用的是直流电机。直流电机在运动时，运动速度比较快，配合算法可以实现较快的聚焦速度。但是在聚焦结束时，突然使高速运动的电机停止运动，会造成电机运动过冲，导致聚焦结果不理想。
发明内容
本发明实施例提供一种电动镜头聚焦方法、装置、电子设备和存储介质，以达到提升电动镜头聚焦准确性的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动镜头聚焦方法，该方法包括：
根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；
若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；
控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；
确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；
对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
第二方面，本发明实施例提供了一种电动镜头聚焦装置，该装置包括：
第一确定模块，用于根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；
第二确定模块，用于若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；
运动控制模块，用于控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；
目标时长确定模块，用于确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；
过冲处理模块，用于对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本发明任一实施例的电动镜头聚焦方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例的电动镜头聚焦方法。
本发明实施例中，控制调焦电机在第一运动区间内按照确定的移动方向移动时，根据采集到的图像的清晰程度和预设条件，确定目标聚焦位置、移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间，进而根据停靠位置反转时间和预设函数确定目标时长，使得控制调焦电机从移动停靠位置移动到目标聚焦位置并进行制动后，通过向调焦电机施加目标时长的反向电压，以抵消调焦电机过冲的能量，也即解决了电动镜头因直流电机运动过快导致聚焦过冲的问题，使得调焦电机最终电机停在目标聚焦位置上，由此提升了电动镜头自动聚焦的准确性。
附图说明
图1a为本发明实施例一中的电动镜头聚焦方法的流程图；
图1b为本发明实施例一中的调焦电机移动方向和极限运动区间的示意图；
图2a为本发明实施例二中的电动镜头聚焦方法的流程图；
图2b为本发明实施例二中的调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值先升后降的变化趋势的示意图；
图2c为本发明实施例二中的调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值持续下降的变化趋势的示意图；
图2d为本发明实施例二中的调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值持续上升的变化趋势的示意图；
图3a是本发明实施例三中的电动镜头聚焦方法的流程示意图；
图3b是本发明实施例三中的在第一运动区间内搜索目标聚焦位置的示意图；
图3c是本发明实施例三中的调焦电机在目标聚焦位置处制动后的示意图；
图3d是本发明实施例三中的调焦电机在移动停靠位置制动后的速度变化曲线；
图3e是本发明实施例三中的调焦电机在目标聚焦位置制动后的速度变化曲线；
图4是本发明实施例四中的电动镜头聚焦方法的逻辑流程图；
图5是本发明实施例五中的电动镜头聚焦装置的结构示意图；
图6是本发明实施例六中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1a为本发明实施例一提供的电动镜头聚焦方法的流程图，本实施例可适用于对由直流电机驱动的镜头进行自动聚焦的情况，该方法可以由电动镜头聚焦装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在电子设备上，例如带有电动镜头的摄像机。
如图1a所示，电动镜头聚焦方法具体包括如下流程：
S101、根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向。
在电动镜头聚焦前，由于最佳的聚焦位置是未知的，因此在启动调焦电机搜索最佳聚焦位置之前，需要确定调焦电机的第一运动区间和移动方向，其中第一运动区间用于限定调焦电机启动后的运动范围。
在一种可选的实施方式中，第一运动区间和移动方向是根据调焦电机当前在极限运动区间的中的位置确定的，其中，极限运动区间用于确定调焦电机能够运动到的最大和最小位置。示例性的，参见图1b，其示出了调焦电机移动方向和极限运动区间的示意图，其中，横轴Focus表示调焦电机的聚焦位置，纵轴FV(Focus Value)是表征图像清晰程度的图像清晰度评价值，一般采用图像中的高频分量或者图像灰度梯度计算得到，且FV值越大，图像越清晰。确定调焦电机当前所在的位置为F，以及调焦电机预设的极限运动区间[Fmin,Fmax]；其中，Fmin为调焦电机最小运动到的位置，Fmax为调焦电机最大运动到的位置；若F≤(Fmin+Fmax)/2，则第一运动区间为[F,Fmax]，此时移动方向为远焦方向，也即调焦电机需要从当前位置F向着运动目标Fmax移动；若F＞(Fmin+Fmax)/2，则第一运动区间为[Fmin,F]，此时移动方向为近焦方向，也即调焦电机从当前位置F向着运动目标Fmin移动。
S102、若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间。
其中，图像清晰程度是指调焦电机在当前位置按照移动方向移动过程中，实时采集图像，并计算出的图像的清晰程度，图像清晰程度可用图像清晰度评价值FV来表征。
预设条件包括判断是否存在图像清晰程度的最大值的条件，若判断已出现图像清晰程度的最大值，则将该最大值对应的聚焦位置作为目标聚焦位置。示例性的，参见图1b，目标聚焦位置为峰值点的横坐标对应的聚焦位置。
移动停靠位置是指在确定目标聚焦位置后，调焦电机在第一运动区间内开启制动的位置。可选的，在确定目标聚焦位置后，若电动镜头采集到的某一图像的清晰程度等于预设阈值(即满足预设条件)，则将采集到该图像的聚焦位置作为移动停靠位置，并在该位置开始制动。其中，制动是指保持驱动芯片与调焦电机的连接，并控制驱动芯片不给调焦电机输入电压。由此，调焦电机经由驱动电路构成一放电回路，调焦电机两端产生反向电动势，在调焦电机中流过的电流反向。反向的电流可以在调焦电机的转动方向上产生相反的力，从而起到制动作用。进而，电机可以转动很小的角度就可以呈静止状态。
调焦电机在移动停靠位置制动后，为了缩短聚焦时间，驱动芯片立即施加反向电压以控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，但由于高速运转的调焦电机突然制动会出现运动过冲，也即会继续沿着移动方向继续运动一段时间后才能完成反向，并回到移动停靠位置。因此，停靠位置反转时间是指调焦电机因为过冲从移动停靠位置沿着移动方向继续运动后，又返回到移动停靠位置所经历的时间。
S103、控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动。
在控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动时，需要实时判断调焦电机是否移动到了目标聚焦位置。在一种可选的实施方式中，通过高频的实时采集调焦电机的实时位置，并将实时位置与目标聚焦位置进行比对，若相同，则确定已到达目标聚焦位置。在另一种可选的实施方式中，实时获取电动镜头采集到的图像所对应的图像清晰程度，并将其与目标聚焦位置对应的图像清晰程度进行比较，若相同，则确定已到达目标聚焦位置。
在调焦电机到达目标聚焦位置时进行制动，以便调焦电机最终停止在目标聚焦位置，实现精准聚焦。但由于调焦电机存在过冲，因此需要S104-S105消除过冲运动对聚焦结果的影响。
S104、确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长。
其中，预设函数是关于停靠位置反转时间的时间函数，将停靠位置反转时间输入到预设函数中，根据结果即可确定目标时长，其中，目标时长是指向调焦电机施加反向电压的时长。
S105、对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至所述目标聚焦位置。
调焦电机在目标聚焦位置进行制动时，由于高速运转的调焦电机突然制动会出现运动过冲，此时如果没有相应的过冲处理流程，调焦电机会因为过冲继续往前滑行，从而错过目标聚焦位置，而导致聚焦虚焦。由此，为了避免因为过冲带来的影响，发明人创造性的提出了，调焦电机在目标聚焦位置制动时，对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以消除调焦电机过冲的影响，在停止施加反向电压后，调焦电机会继续转动很小的角度即可在目标聚焦位置呈现静止状态，也即最终停止在目标聚焦位置，由此实现了精准聚焦。
本发明实施例中，控制调焦电机在第一运动区间内按照确定的移动方向移动时，根据采集到的图像的清晰程度和预设条件，确定目标聚焦位置、移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间，进而根据停靠位置反转时间和预设函数确定目标时长，使得控制调焦电机从移动停靠位置移动到目标聚焦位置，并进行制动后，通过向调焦电机施加目标时长的反向电压，以抵消调焦电机过冲的能量，也即解决了电动镜头因直流电机运动过快导致聚焦过冲的问题，使得调焦电机最终电机停在目标聚焦位置上，由此提升了电动镜头自动聚焦的准确性。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的电动镜头聚焦方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，参见图2，该方法包括：
S201、根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向。
S202、在当前位置按照移动方向移动过程中，实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度。
本发明实施例中，在搜索目标聚焦位置之前，调焦电机会存在两种趋势异常情况需要提前处理。(1)当前轮次聚焦第一次经过搜索目标聚焦位置的流程，会因为调焦电机短时间内没有启动，这一段时间内图像清晰度评价值FV的趋势可能因为画面不动而导致异常。(2)如果是第二次进行搜索目标聚焦位置，记初始位置F0，并高频次采集实时电机位置Ft。因为调焦电机运动方向突然反向时会存在过冲，同样会导致短时间内图像清晰度评价值FV趋势异常。
因此，为了避免出现上述两种异常情况，在实时获取电动镜头采集的图像之前，所述方法还包括：获取调焦电机的初始位置和调焦电机实时位置；判断初始位置和实时位置是否满足预设条件；若是，则执行实时获取电动镜头采集的图像的操作。其中，判断初始位置和实时位置是否满足预设条件包括：若S201确定的移动方向为远焦方向，需要满足Ft＞F0；若S201确定的移动方向为近焦方向，则需要满足Ft＜F0。
为了能够快速搜索到目标聚焦位置，调焦电机在当前位置按照移动方向移动过程中，实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度。可选的，在每采集到一帧图像时，将该帧图像输入到Sobel滤波器，Sobel滤波器可以根据检测到的图像中的边缘的情况，输出图像的清晰程度，该清晰程度可以由图像清晰度评价值FV表示。
S203、根据计算结果确定图像清晰程度的变化趋势曲线。
可选的，将每次采集的图像计算得到的图像清晰度评价值FV与前一帧进行对比。通过对连续多帧图像的图像清晰度评价值FV进行对比后，可以得到图像清晰程度的变化趋势曲线。示例性的，调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时，图像清晰程度的变化趋势包括三种：
(1)、变化趋势先上升后下降，该趋势最为理想。如图2b所示，其示出了调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值先升后降的变化趋势的示意图，其中，两个箭头表示了趋势的变化(即先升后降)。
(2)变化趋势持续下降，或者运动区间内变化趋势不明显。如图2c所示，其示出了调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值持续下降的变化趋势的示意图，这种趋势情况下，无法找到目标聚焦位置，需要反向进行查找，而在反向查找时，返回执行S201-S203的操作。
(3)变化趋势持续上升，如图2d所示，其示出了调焦电机在聚焦位置F沿着近焦方向移动时FV值持续上升的变化趋势的示意图。这是一种异常趋势，当前FV与初始FV上升超过一定阈值时，可提前退出搜索目标聚焦位置的操作，并判定为硬件问题。
S204、若变化趋势曲线满足第一预设条件，则确定变化趋势曲线的峰值点，并将峰值点对应的图像清晰程度作为目标图像清晰程度，将峰值点对应的聚焦位置作为目标聚焦位置。
其中，第一预设条件是搜索目标聚焦位置时，变化趋势曲线满足先升后降的变化趋势，也即是满足图2b所示的变化趋势。此时，可将变化趋势曲线的峰值点对应的图像清晰程度(即FV的值)作为目标图像清晰程度(即FVbest)，将峰值点对应的聚焦位置作为目标聚焦位置(即Ebest)。
S205、若判断采集的某一图像的图像清晰程度与所述目标图像清晰程度之间的差值满足第二预设条件，则将采集到该图像时的聚焦位置作为移动停靠位置。
在确定目标聚焦位置后，只要采集到的图像的清晰程度与目标图像清晰程度(即FVbest)之间的差值满足第二预设条件，例如，差值小于预设阈值，可提前退出搜索目标聚焦位置的流程，也即是不需要对第一运动区间中的所有聚焦位置都进行搜索。示例性的，若调焦电机的移动方向为远焦方向，第一运动区间为[F,Fmax]，如果调焦电机在运动到聚焦位置F1处采集到的图像的清晰程度FV1，且FV1与FVbest的差值小于预设阈值，可在聚焦位置F1处退出搜索目标聚焦位置的流程，也即是将聚焦位置F1作为移动停靠位置，并在该位置进行制动。
需要说明的是，调焦电机在移动停靠位置制动后，为了缩短聚焦时间，驱动芯片立即施加反向电压以控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，但由于高速运转的调焦电机突然制动会出现运动过冲，也即会继续沿着移动方向继续运动一段时间后才能完成反向，并回到移动停靠位置。因此，需要记录调焦电机的停靠反转时间，其中，停靠位置反转时间是指调焦电机因为过冲从移动停靠位置沿着移动方向继续运动后，又返回到移动停靠位置所经历的时间。
S206、控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动。
可选的，在控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动时可实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度，具体的计算方法参见上述实施例，在此不再赘述；每得到一个图像的图像清晰程度后，将该图像的图像清晰程度与目标图像清晰程度进行比较，并根据比较结果确定调焦电机是否到达目标聚焦位置。例如，在该图像的图像清晰程度与目标图像清晰程度相等或者两者之间的差值小于预设值时，确定调焦电机已移动到目标聚焦位置。
S207、确定所述停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长。
S208、对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
本发明实施例中，在判断调焦电机的实时位置和初始位置满足预设条件时，才实时获取电动镜头采集的图像，避免了图像清晰程度变化趋势异常的问题；采用图像清晰程度与目标聚焦位置处的图像清晰程度进行比较的方式，向目标聚焦位置移动，避免处理调焦电机的回程差，缩短了聚焦时间。
实施例三
图3a为本发明实施例三提供的电动镜头聚焦方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，参见图3a，该方法包括：
S301、根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向。
S302、根据电动镜头的成像帧率和电动镜头的景深，确定调焦电机的运动速度，使得调焦电机按照运动速度进行移动。
调焦电机的运动速度对聚焦效果有着重要影响，如果运动速度过快会导致调焦电机一次运动时间内采集的图像不够，或者错过图像清晰程度最高的聚焦位置，因此，在调焦电机运动之前，需要确定调焦电机的最佳运动速度，以便调焦电机后续按照最佳运动速度进行匀速移动。而发明人发现，只要保证在镜头采集一帧图像的时间内，调焦电机最多运动景深范围的一半，即可避免调焦电机因为运动速度而影响聚焦效果。由此，可根据镜头成像的帧率和镜头的景深，确定调焦电机的最佳运动速度。例如，根据镜头的景深，可知在景深范围内图像保持清晰的调焦电机运动区间，也即调焦电机运动的范围；根据帧率，可知一帧成像时间；进而可将调焦电机运动范围的一半与一帧成像时间的商值作为调焦电机的最佳运动速度。
S303、若在当前位置按照所述移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间。
示例性的，参见图3b，其示出了在第一运动区间内搜索目标聚焦位置的示意图，其中，F1为移动停靠位置，调焦电机在F1处开始制动后，因为过冲会继续向前运动，并在Fm处调焦电机开始反向运动，并回到F1。而图中的防过冲预处理也即是记录从F1运动到Fm再返回到F1的时间，也即停靠位置反转时间。由此可知，停靠位置反转时间包括调焦电机从移动停靠位置沿着移动方向继续运动，直到调焦电机开始反向运动时所经历的第一时间t1，以及调焦电机反向运动到移动停靠位置所经历的第二时间t2。也即停靠位置反转时间等于t1+t2。
S304、控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动。
可选的，在控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动之前，还可根据电动镜头的成像帧率和电动镜头的景深，确定调焦电机的最佳运动速度，使得调焦电机按照最佳运动速度进行匀速移动。
进一步的，为了保证调焦电机能够移动到目标聚焦位置，还可根据移动停靠位置、目标聚焦位置和预设回程差，确定调焦电机回到所述目标聚焦位置的第二运动区间；控制调焦电机按照第二运动区间进行移动，以回到目标聚焦位置。示例性的，参见图3b，若从移动停靠位置向目标聚焦位置移动的方向为远焦方向，则第二运动区间为[F1,Fbest+ΔF]；若从移动停靠位置向目标聚焦位置移动的方向为近焦方向，则第二运动区间为[Fbest-ΔF,F1]，其中，ΔF为电机厂商提供的最大回程差。需要说明的是，在控制调焦电机第一运动区间内按照移动方向移动时的速度，与调焦电机从第二运动区间内移移动的速度相同，都等于根据成像帧率和景深计算出的最佳运动速度，由此保证了整个聚焦过程中，调焦电机是匀速运动的，避免现有技术中避免聚焦电机减速造成聚焦时间增加。
S305、确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长。
S306、对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至所述目标聚焦位置。
示例性的，参见图3c，其示出了在目标聚焦位置处制动后的示意图，其中，Fbest为目标聚焦位置，调焦电机在Fbest处制动后，立即为调焦电机施加反向电压，调焦电机因为过冲，会从Fbest处移动到Fa处，并在Fa处反向，也即调焦电机在Fa处由于反向电压开始进行反向移动，在移动到Fb处时，停止供电，调焦电机会继续转动很小的角度即可在目标聚焦位置呈现静止状态。由上述过程可知，要消除调焦电机聚焦过冲的影响，在目标聚焦位置Fbest处开始制动后，需要施加反向电压，并在目标时长后停止施加，其中，目标时长等于t1+t31，t1值与S303中记录的t1值相等，由此只需求出t31即可。
进一步的，参见如下，给出了求解目标时长的方法。参见图3b，调焦电机在移动停靠位置F1制动时，速度等于V0，t1与t2是一个相对小的时间，在很短的时间内调焦电机加速度变化不大，其加速度可以近似看成是一个恒定值。调焦电机在上电运动时会提供一个正向的加速度，记为a。电机存在运动阻力，一个反向的阻力加速度，记为a0。电机在F1位置制动，并开始反向运动直到完成过冲反转时，可以得到如图3d所示的电机速度变化曲线，其中，Fm处的速度为0，调焦电机返回到F1时的速度为V1。t1时间内运动的距离与t2时间内运动的距离相等。因此，根据距离、加速度计算公式，可知：
0.5×(a+a0)t1 2＝0.5×(a-a0)t2 2；
计算得到a与a0的关系：
参见图3c，调焦电机实际上电时间为t1+t31，调焦电机在Fbest处制动时速度为V0，在Fa处速度为0，在Fb处的速度为V2，返回到Fbest处时的速度为0。示例性的，参见图3e，其示出了调焦电机在目标聚焦位置处制动后电机速度变化曲线的示意图。
根据t1时间内运动的距离与t32+t31时间内运动的距离相等。并且未知速度V2可以通过t31的加速加速度a-a0与t32的减速加速度a0共同求得。因此，可以得到如下的联合计算公式：
(a-a0)×t31＝(a0)×t32；
0.5×(a+a0)t1 2＝0.5×(a-a0)t31 2+0.5×(a0)t32 2；
预设函数，/>
在此需要说明的是，上述推导过程确定预设函数，进而后续基于该预设函数确定目标时长的前提是：调焦电机是匀速移动的，也即调焦电机在移动停靠位置制动时的速度等于调焦电机在目标聚焦位置制动时的速度。如果调焦电机不是匀速运动的，可通过其它计算公式确定预设函数，进而后续基于该确定的预设函数计算目标时长，其中，其它计算公式在此不做具体限定。
进一步的，当记录的停靠位置反转时间t1+t2不准确时，为了防止因施加的反向电压使得电机运动步数太大导致电机大反转，进而导致图像模糊的情况，在施加反向电压时，采用异常保护策略，也即是对调焦电机反向施加电机最小运动步长，并在目标时长后停止施加，其中，电机最小运动步长可根据调焦电机出厂参数确定。
本发明实施例中，通过景深和成像帧率计算调焦电机的最佳运动速度，避免了调焦电机因为运动速度过快会导致调焦电机一次运动时间内采集的图像不够，或者错过图像清晰程度最高的聚焦位置；通过预设函数和停靠位置反转时间，计算出调焦电机在目标聚焦位置制动后所需要的施加反向电压的时长，以便克服调焦电机聚焦过冲，并使调焦电机最终停止在目标聚焦位置处，提升了聚焦的准确性。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的电动镜头聚焦方法的逻辑流程图，本实施例是在上述实施例的基础上进行优化。参见图4，该方法包括六个步骤：
第一步、聚焦前的准备。
主要是根据调焦电机的当前位置、确定调焦电机的移动区间和移动方向(包括远焦方向和近焦方向)；同时根据电动镜头的景深和镜头成像帧率，计算调焦电机的最佳运动速度。具体详细的实现过程，参见上述各实施例，在此不再是赘述。
第二步、电机启动确认。
搜索目标聚焦位置前，电机会存在两种趋势异常情况需要提前处理。可选的，获取调焦电机的初始位置F0和调焦电机实时位置Ft；在第一步确定的移动方向为远焦方向，且满足Ft＞F0时，或者在第一步确定的移动方向为近焦方向，且满足Ft＜F0时，则认为调焦电机突破过冲限制，可开始连续采集图像并确定图像清晰程度的变化趋势。
第三步、搜索目标聚焦位置。
根据调焦电机在第一运动区间内的移动方向与运动速度，采用基于比较相邻两帧图像的图像清晰度评价值FV的方法搜索目标聚焦位置，也即是搜索FV值最大的聚焦位置。可选的，通过多帧连续图像的FV值对比后，可以得到FV值的变化趋势，进而可基于FV值的变化趋势确定目标聚焦位置，在搜索到目标聚焦位置后，可在确定的移动停靠位置进行制动，以提前退出目标聚焦位置的搜索。需要说明的是，如果得到的FV值的变化趋势不明显，则说明电机在当前移动方向上没有找到目标聚焦位置，需要控制调焦电机反向运动继续搜索，需要反向时，要从第一步开始执行。
第四步、防过冲预处理。
调焦电机在移动停靠位置制动后，因为调焦电机存在过冲，通过防过冲预处理来记录调焦电机的停靠位置反转时间，也即是记录调焦电机移动停靠位置沿着移动方向继续运动，直到调焦电机开始反向运动时所经历的第一时间，以及调焦电机反向运动到移动停靠位置所经历的第二时间。
第五步、回到目标聚焦位置。
在防过冲预处理后，控制调焦电机从移动停靠位置移动到目标聚焦位置，可选的，将实时采集到的图像的清晰程度FV，与目标聚焦位置对应的图像清晰程度FVbest进行比较，当两者无限接近时，则认为调焦电机运动到目标聚焦位置。示例性的，调焦电机静态时FV的波动情况，可以得到静态下FV波动比例x％，因此逼近FVbest的阈值可确定为100％-x％。
第六步、防过冲处理。
调焦电机回到目标聚焦位置并制动后，如果没有其他处理流程，会因为电机过冲继续往前滑行，从而错过目标聚焦位置，导致聚焦虚焦。因此，在制动后立即给调焦电机上电，根据当前位置和运动方向，反向施加电机最小运动步长，并限定电机上电时间为目标时长，其中目标时长是根据第四步记录的停靠位置反转时间，并采用预设函数确定的，具体的计算过程参见上述实施例，在此不再赘述。使得在对调焦电机上电目标时长后，调焦电机基于自身阻力最终停止在目标聚焦位置，也即消除了调焦电机因为过冲带来的影响。
本发明实施例解决了电动镜头因直流电机运动过快导致聚焦过冲的问题，提升电动镜头在实景中聚焦的成功率。
实施例五
图5是本发明实施例五中的电动镜头聚焦装置的结构示意图，本实施例可适用对由直流电机驱动的镜头进行自动聚焦的情况，参见图5，该装置包括：
第一确定模块501，用于根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；
第二确定模块502，用于若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；
运动控制模块503，用于控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；
目标时长确定模块504，用于确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；
过冲处理模块505，用于对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
在上述实施例的基础上，可选的，第一确定模块具体用于：
确定调焦电机所在的位置F，以及调焦电机预设的极限运动区间[Fmin,Fmax]；其中，Fmin为调焦电机最小运动到的位置，Fmax为调焦电机最大运动到的位置；
若F≤(Fmin+Fmax)/2，则第一运动区间为[F,Fmax]，移动方向为远焦方向；
若F＞(Fmin+Fmax)/2，则第一运动区间为[Fmin,F]，移动方向为近焦方向。
在上述实施例的基础上，可选的，第二确定模块包括：
图像清晰程度计算单元，用于在当前位置按照移动方向移动过程中，实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度；
变化趋势曲线确定单元，用于根据计算结果确定图像清晰程度的变化趋势曲线；
目标聚焦位置确定单元，用于若变化趋势曲线满足第一预设条件，则确定变化趋势曲线的峰值点，并将峰值点对应的图像清晰程度作为目标图像清晰程度，将峰值点对应的聚焦位置作为目标聚焦位置；
移动停靠位置确定单元，用于若判断采集的某一图像的图像清晰程度与目标图像清晰程度之间的差值满足第二预设条件，则将采集到该图像时的聚焦位置作为移动停靠位置。
在上述实施例的基础上，可选的，装置还包括：
位置获取模块，用于获取调焦电机的初始位置和调焦电机实时位置；
判断模块，用于判断初始位置和实时位置是否满足预设条件；
采集模块，用于若判断结果为是时，则执行实时获取电动镜头采集的图像的操作。
在上述实施例的基础上，可选的，停靠位置反转时间包括调焦电机从移动停靠位置沿着移动方向继续运动，直到调焦电机开始反向运动时所经历的第一时间t1，以及调焦电机反向运动到移动停靠位置所经历的第二时间t2。
在上述实施例的基础上，可选的，目标时长确定模块具体用于：
按照如下公式计算目标时长：
其中，F(,)为预设函数，/>
在上述实施例的基础上，可选的，装置还包括：
运动速度确定模块，用于在控制调焦电机从当前位置按照移动方向移动之前，或者在控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动之前，根据电动镜头的成像帧率和电动镜头的景深，确定调焦电机的运动速度，以使得调焦电机按照运动速度进行移动。
在上述实施例的基础上，可选的，运动控制模块包括：
第二运动区间确定单元，用于根据移动停靠位置、目标聚焦位置和预设回程差，确定调焦电机回到目标聚焦位置的第二运动区间；
移动控制单元，用于控制调焦电机按照第二运动区间进行移动，以回到目标聚焦位置。
在上述实施例的基础上，可选的，装置还包括：
图像清晰程度计算模块，用于在控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动时，实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度；
目标聚焦位置确定模块，用于每得到一个图像的图像清晰程度后，将该图像的图像清晰程度与目标图像清晰程度进行比较，并根据比较结果确定调焦电机是否到达目标聚焦位置。
在上述实施例的基础上，可选的，过冲处理模块具体用于：
对调焦电机反向施加电机最小运动步长，并在目标时长后停止施加。
本发明实施例所提供的电动镜头聚焦装置可执行本发明任意实施例所提供的电动镜头聚焦方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例六
图6为本发明实施例六提供的一种电子设备的结构示意图。图6示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备12的框图，本实施例中，电子设备可选的为移动终端。图6显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，***存储器28，连接不同***组件(包括***存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
电子设备12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
***存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元16通过运行存储在***存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的电动镜头聚焦方法，该方法包括：
根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
实施例七
本发明实施例七还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的应用于移动终端的电动镜头聚焦方法，该方法包括：
根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；若在当前位置按照移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；控制调焦电机从移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；确定停靠位置反转时间，并采用预设函数，确定目标时长；对调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至目标聚焦位置。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种电动镜头聚焦方法，其特征在于，所述方法包括：
根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；
若在所述当前位置按照所述移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据所述图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；其中，所述停靠位置反转时间包括所述调焦电机从所述移动停靠位置沿着所述移动方向继续运动，直到所述调焦电机开始反向运动时所经历的第一时间t1，以及所述调焦电机反向运动到所述移动停靠位置所经历的第二时间t2；
控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；
按照如下公式计算目标时长：其中，F(,)为预设函数，/>
对所述调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至所述目标聚焦位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向，包括：
确定调焦电机所在的位置F，以及调焦电机预设的极限运动区间[Fmin,Fmax]；其中，Fmin为调焦电机最小运动到的位置，Fmax为调焦电机最大运动到的位置；
若F≤(Fmin+Fmax)/2，则所述第一运动区间为[F,Fmax]，所述移动方向为远焦方向；
若F>(Fmin+Fmax)/2，则所述第一运动区间为[Fmin,F]，所述移动方向为近焦方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若在所述当前位置按照所述移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据所述图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，包括：
在所述当前位置按照所述移动方向移动过程中，实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度；
根据计算结果确定图像清晰程度的变化趋势曲线；
若所述变化趋势曲线满足第一预设条件，则确定所述变化趋势曲线的峰值点，并将峰值点对应的图像清晰程度作为目标图像清晰程度，将峰值点对应的聚焦位置作为目标聚焦位置；
若判断采集的某一图像的图像清晰程度与所述目标图像清晰程度之间的差值满足第二预设条件，则将采集到该图像时的聚焦位置作为所述移动停靠位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在实时获取电动镜头采集的图像之前，所述方法还包括：
获取调焦电机的初始位置和调焦电机实时位置；
判断所述初始位置和所述实时位置是否满足预设条件；
若是，则执行实时获取电动镜头采集的图像的操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制调焦电机从所述当前位置按照所述移动方向移动之前，或者在控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动之前，所述方法还包括：
根据电动镜头的成像帧率和电动镜头的景深，确定调焦电机的运动速度，使得调焦电机按照所述运动速度进行移动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动，包括：
根据所述移动停靠位置、目标聚焦位置和预设回程差，确定调焦电机回到所述目标聚焦位置的第二运动区间；
控制调焦电机按照所述第二运动区间进行移动，以回到所述目标聚焦位置。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动时，所述方法还包括：
实时获取电动镜头采集的图像，并计算各图像的图像清晰程度；
每得到一个图像的图像清晰程度后，将该图像的图像清晰程度与所述目标图像清晰程度进行比较，并根据比较结果确定调焦电机是否到达目标聚焦位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，包括：
对所述调焦电机反向施加电机最小运动步长，并在目标时长后停止施加。
9.一种电动镜头聚焦装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于根据调焦电机的当前位置，确定调焦电机在第一运动区间内的移动方向；
第二确定模块，用于若在所述当前位置按照所述移动方向移动过程中，图像清晰程度符合预设条件，则根据所述图像清晰程度确定目标聚焦位置，以及确定移动停靠位置，并记录停靠位置反转时间；其中，所述停靠位置反转时间包括所述调焦电机从所述移动停靠位置沿着所述移动方向继续运动，直到所述调焦电机开始反向运动时所经历的第一时间t1，以及所述调焦电机反向运动到所述移动停靠位置所经历的第二时间t2；
运动控制模块，用于控制调焦电机从所述移动停靠位置向目标聚焦位置移动，并在到达目标聚焦位置时进行制动；
目标时长确定模块，用于按照如下公式计算所述目标时长： 其中，F(,)为预设函数，/>
过冲处理模块，用于对所述调焦电机施加反向电压，并在目标时长后停止施加反向电压，以调整调焦电机至所述目标聚焦位置。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的电动镜头聚焦方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的电动镜头聚焦方法。
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