一种用于红外成像设备的全自动对焦装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102946515A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102946515A(43)申请公布日2013.02.27(21)申请号201210491390.8(22)申请日2012.11.27(71)申请人凯迈（洛阳）测控有限公司地址471003河南省洛阳市高新开发区浅井南路2号(72)发明人蒋晓阳常佳(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司41119代理人陈浩(51)Int.Cl.H04N5/232(2006.01)H04N5/33(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种用于红外成像设备的全自动对焦装置及方法(57)摘要本发明公开了一种用于红外成像设备的全自动对焦装置及方法，以自主设计的图像质量判断方法改善了对焦精度，并提高了针对弱目标（即对比度低的目标）的对焦能力，大大避免了对焦失败情况的发生，同时通过改良电机驱动算法减少了对焦到位所需时间，提高了对焦的稳定性；并且在此基础上，通过加入智能模式识别方法，实现了“全自动对焦”，即全程无须人为干预，自动判断当前场景图像特征并启动对焦过程，从而使产品不仅可用于常见红外观察、测量、警戒等领域，亦可方便应用于无人值守下的图像采集、记录和分析，这在民用市场中的安防警戒、森林防火、工业测温等行业，军用市场中的高原监控、海岛警戒、无人机巡察等方面均有较好的应用前景。CN1029465ACN102946515A权利要求书1/1页1.一种用于红外成像设备的全自动对焦装置，其特征在于：该装置包括用于驱动调焦电机的自动调焦系统，所述自动调焦系统设有自动对焦开关和全自动对焦开关，所述自动调焦系统包括依次连接的用于缓存数字图像信号的FIFO缓存器、用于处理数据的DSP微处理器和用于与调焦电机驱动连接的通讯控制模块，所述DSP微处理器与通讯控制模块双向通讯连接。2.根据权利要求1所述的用于红外成像设备的全自动对焦装置，其特征在于：所述自动调焦系统还包括A/D转换器，所述A/D转换器的输出端与FIFO缓存器的信号输入端连接。3.一种用于红外成像设备的全自动对焦方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）启动调焦，使其处于起始状态：向近处驱动调焦电机，并实时获取视频流中的数字或模拟图像，对图像进行特征提取，同时依据提取特征进行运动趋势判断：当过程中出现差值连续大于设定值的次数达到设定次数时，转入状态三；对设定次数的特征值进行统计，当其中处于第一设定范围的个数小于其中处于第二设定范围时，转入状态二；当移动步长超过最大步长限定时，转入状态二；（2）状态二：驱动电机持续向远处，过程中对图像进行特征提取，并依据提取特征进行运动趋势判断：当过程中出现差值连续大于设定值的次数达到设定次数时，转入状态三；当移动步长超过最大步长限定时，对焦失败，停止电机，并停止自动对焦；（3）状态三：过程中对图像进行特征提取，并依据提取特征进行运动趋势判断，如有连续2次差值在第三设定范围间，进入状态四；（4）状态四：驱动电机向上一状态运动的反方向运动预定步长后停止电机，并停止自动对焦；（5）当最近一次自动对焦停止时保存当时的图像和特征参数，即保存历史图像状态；（6）实时采集运行中的热像仪图像，计算图像特征参数，进行特征提取；（7）将特征提取步骤得到的图像与历史图像依据相似性原理进行匹配，得到其相似性参数；比较当前得到的特征参数与历史特征参数得到其差值，在相似性参数和特征参数均超过预设阈值时，启动调焦，否则进入下一次特征提取。4.根据权利要求3所述的用于红外成像设备的全自动对焦方法，其特征在于：步骤（6）中计算图像特征参数时，其公式如下：其中，i是图像上某个像素位置的灰度值，n是被计算的像素个数之和。2CN102946515A说明书1/3页一种用于红外成像设备的全自动对焦装置及方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于红外成像设备的全自动对焦装置及方法。背景技术[0002]自动对焦是现代光学成像系统的一项重要技术，在它出现之前使用者在观察不同目标时需要不断以手动方式调整镜头焦距以获得清晰的成像效果，同时由于人眼辨识能力的强弱，往往还无法调节至最佳。自动对焦技术的出现弥补了这个缺陷，他以自动方式快速、准确驱动电机至最佳对焦位置，让用户可以方便、迅捷的观察和识别目标。[0003]当前自动对焦技术已成为相机、摄像机、手机等产品的标准配置，但在红外热成像产业，由于其较高的技术门槛，加之红外图像自身的弱对比度、低信息量、少轮廓特征的特点，尚未出现大量的应用；但是，作为一种行业趋势，针对红外成像的自动对焦技术已被业内许多公司列入了科研计划，甚至如行业领头羊的高德、大立、艾睿、波普等公司均已有相关产品出现，但是在对焦精度、对焦速度和稳定性三