一种对焦方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种对焦的方法及系统。通过对测试卡进行裁剪并划分区域，对测试卡进行拍照，提取测试卡图像中心区域的图像，对其进行条纹清晰度分析，如果清晰，则获取更高等级的条纹；如果不清晰，则电机驱动成像镜头步进步长，重新对测试卡进行拍照，并获取当前等级的条纹，判断其条纹清晰度。当高等级条纹清晰时，则获取测试卡图像四角区域的图像，判断当前等级条纹的清晰度是否全部清晰，如果清晰表示对焦完成，若不清晰，则调整成像镜头镜面与测试卡平面平行，重新拍照并判断四角区域当前等级条纹是否清晰。采用本发明专利技术的对焦方法及系统，提高了对焦的精度和效率，并且实现了自动对焦的准确性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种对焦方法及系统
本专利技术涉及对焦领域，特别是涉及一种对焦方法及系统。
技术介绍
基于图像处理的自动对焦技术的核心问题是图像清晰度的评价、对焦窗口的选择、对调焦镜头的反馈控制。自动对焦系统中的反馈控制关键是确定对焦评价函数的峰值位置，从而通过电机驱动成像镜头移动，这实质上是一个一维极值的最优化问题。比较典型的评价函数峰值搜索方法有爬山法、Fibonacci搜索法和函数逼近法等。理想的对焦评价函数曲线表现为抛物线形状，达到峰值时对应于最佳成像位置，当离开最佳点时函数单调递减。爬山法即根据这一原理提出。如果对焦评价曲线受到各种干扰导致出现多个峰值，爬山法很容易搜索到局部极值，导致对焦失败。函数逼近法是在采集了不同位置的评价函数值得到评价曲线后，利用简单的二阶或三阶函数进行曲线拟合，通过该方法来逼近已知的评价曲线。该方法在极值附近的效果会比较好，但它对极值附近的数据有很大的依赖性，容易受局部峰值、噪声的影响，在实际对焦过程中不宜采用。Fibbonacci搜索法利用的是有名的Fibbonacci函数而提出的搜索策略。在实际应用中，对焦评价函数曲线并不是理想的光滑曲线，若对焦曲线出现大量的局部极大值，该搜索算法就有可能陷入局部极大值的邻近区域，而无法跳脱，致使误对焦。同时这些搜索方式都需要驱动电机到很多位置采集相应位置的图像进而根据评价函数来寻找对焦位置。由于步进电机在搜索时会反复正向和反向变换步进以得到最佳对焦位置，而电机的齿轮在正反向变换时会存在空回误差，因此，对焦的精度和效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对焦方法及系统，以解决传统的对焦方法及系统中电机驱动成像镜头正反向变换步进时产生空回误差的问题，以提高对焦的精度及效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种对焦方法，所述方法包括：获取裁剪测试卡，所述裁剪测试卡包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，所述第一区域为所述裁剪测试卡中心区域，所述第二区域、第三区域、第四区域和第五区域分别为所述裁剪测试卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方区域；对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像，所述测试卡图像包括所述裁剪测试卡的对应第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域；获取所述测试卡图像第一区域的图像，得到第一图像；获取所述第一图像的第一等级部位的条纹；判断所述第一图像的第一等级部位的条纹是否清晰，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹不清晰时，控制电机驱动成像镜头前进步长，然后返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，所述第二等级大于所述第一等级。可选的，所述当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第二等级部位的条纹是否清晰，得到第二判断结果；当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第三等级部位的条纹，所述第三等级大于所述第二等级；当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。可选的，所述当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第二等级部位的条纹是否清晰，得到第三判断结果；当所述第三判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述测试卡图像的第二区域、第三区域、第四区域和第五区域的图像，对应得到第二图像、第三图像、第四图像和第五图像；判断所述第二图像、所述第三图像、所述第四图像和所述第五图像的第二等级部位的条纹是否全部清晰，得到第四判断结果；当所述第四判断结果表示所述第二图像、第三图像、第四图像和第五图像的第二等级部位的条纹不是全部清晰时，控制所述成像镜头的镜面与所述裁剪测试卡平面平行，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤；当所述第三判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，然后返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。可选的，所述当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第三等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第三等级部位的条纹是否清晰，得到第五判断结果；当所述第五判断结果表示所述第一图像的第三等级部位的条纹清晰时，获取所述测试卡图像的第二区域、第三区域、第四区域和第五区域的图像，对应得到第六图像、第七图像、第八图像和第九图像；判断所述第六图像、所述第七图像、所述第八图像和所述第九图像的第三等级部位的条纹是否清晰，得到第六判断结果；当所述第六判断结果表示所述第六图像、第七图像、第八图像和第九图像的第三等级部位的条纹至少一个不清晰时，控制所述成像镜头的镜面与所述裁剪测试卡平面平行，返回“对所述裁剪测试卡拍照”步骤；如果测试卡图像的第二区域、第三区域、第四区域和第五区域的图像始终不能同时清晰(即使相机镜面与测试板平面处于平行状态，也不能满足同时清晰)，说明镜头存在畸变，镜头不合格存在问题。当所述第五判断结果表示所述第一图像的第三等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。可选的，所述判断所述第一图像的第一等级部位的条纹是否清晰，具体包括：利用公式计算所述第一图像的第一等级部位的条纹图像的灰度均值，其中f(i,j)为所述第一图像的第一等级部位的条纹图像上第i行j列的图像灰度值，n为所述第一图像的第一等级部位的条纹图像上的总像素点数；利用公式计算所述第一图像的第一等级部位的条纹图像的方差D；判断所述方差D是否小于设定阈值；如果所述方差D不小于设定阈值，则确定所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰；如果所述方差D小于设定阈值，则确定所述第一图像的第一等级部位的条纹不清晰。可选的，所述控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，之前包括：计算所述设定阈值与所述方差D之间的差值，所述差值大于零；判断所述差值是否大于20，得到第七判断结果；当所述第七判断结果表示所述差值大于20时，所述前进步长为前进第一步长N1，所述第一步长其中N为电机步进成像镜头的最远一端到对焦的位置步进的总步数；当所述第七判断结果表示所述差值不大于20时，判断所述差值是否大于10，得到第八判断结果；当所述第八判断结果表示所述差值大于10时，所述前进步长为前进第二步长N2，所述第二步长当所述第八判断结果表示所述差值不大于10时，所述前进步长为前进第三步长N3，所述第三步长一种对焦系统，所述系统包括：裁剪测试卡获取模块，用于获取裁剪测试卡，所述裁剪测试卡包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，所述第一区域为所述裁剪测试卡中心区域，所述第二区域、第三区域、第四区域和第五区域分别为所述裁剪测试卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方区域；测试卡图像获取模块，用于对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像，所述测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对焦方法，其特征在于，所述方法包括：获取裁剪测试卡，所述裁剪测试卡包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，所述第一区域为所述裁剪测试卡中心区域，所述第二区域、第三区域、第四区域和第五区域分别为所述裁剪测试卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方区域；对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像，所述测试卡图像包括所述裁剪测试卡对应的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域；获取所述测试卡图像第一区域的图像，得到第一图像；获取所述第一图像的第一等级部位的条纹；判断所述第一图像的第一等级部位的条纹是否清晰，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹不清晰时，控制电机驱动成像镜头前进步长，然后返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，所述第二等级大于所述第一等级。

【技术特征摘要】
1.一种对焦方法，其特征在于，所述方法包括：获取裁剪测试卡，所述裁剪测试卡包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，所述第一区域为所述裁剪测试卡中心区域，所述第二区域、第三区域、第四区域和第五区域分别为所述裁剪测试卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方区域；对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像，所述测试卡图像包括所述裁剪测试卡对应的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域；获取所述测试卡图像第一区域的图像，得到第一图像；获取所述第一图像的第一等级部位的条纹；判断所述第一图像的第一等级部位的条纹是否清晰，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹不清晰时，控制电机驱动成像镜头前进步长，然后返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤；当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，所述第二等级大于所述第一等级。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第二等级部位的条纹是否清晰，得到第二判断结果；当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第三等级部位的条纹，所述第三等级大于所述第二等级；当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述第一判断结果表示所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第二等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第二等级部位的条纹是否清晰，得到第三判断结果；当所述第三判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述测试卡图像的第二区域、第三区域、第四区域和第五区域的图像，对应得到第二图像、第三图像、第四图像和第五图像；判断所述第二图像、所述第三图像、所述第四图像和所述第五图像的第二等级部位的条纹是否全部清晰，得到第四判断结果；当所述第四判断结果表示所述第二图像、所述第三图像、所述第四图像和所述第五图像的第二等级部位的条纹不是全部清晰时，控制所述成像镜头的镜面与所述裁剪测试卡平面平行，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤；当所述第三判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，然后返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述第二判断结果表示所述第一图像的第二等级部位的条纹清晰时，获取所述第一图像的第三等级部位的条纹，之后还包括：判断所述第一图像的第三等级部位的条纹是否清晰，得到第五判断结果；当所述第五判断结果表示所述第一图像的第三等级部位的条纹清晰时，获取所述测试卡图像的第二区域、第三区域、第四区域和第五区域的图像，对应得到第六图像、第七图像、第八图像和第九图像；判断所述第六图像、所述第七图像、所述第八图像和所述第九图像的第三等级部位的条纹是否清晰，得到第六判断结果；当所述第六判断结果表示所述第六图像、第七图像、第八图像和第九图像的第三等级部位的条纹至少一个不清晰时，控制所述成像镜头的镜面与所述裁剪测试卡平面平行，返回“对所述裁剪测试卡拍照”步骤；当所述第五判断结果表示所述第一图像的第三等级部位的条纹不清晰时，控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，返回“对所述裁剪测试卡拍照，获取测试卡图像”步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一图像的第一等级部位的条纹是否清晰，具体包括：利用公式计算所述第一图像的第一等级部位的条纹图像的灰度均值，其中f(i,j)为所述第一图像的第一等级部位的条纹图像上第i行j列的图像灰度值，n为所述第一图像的第一等级部位的条纹图像上的总像素点数；利用公式计算所述第一图像的第一等级部位的条纹图像的方差D；判断所述方差D是否小于于设定阈值；如果所述方差D不小于设定阈值，则确定所述第一图像的第一等级部位的条纹清晰；如果所述方差D小于设定阈值，则确定所述第一图像的第一等级部位的条纹不清晰。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机驱动所述成像镜头前进步长，之前包括：计算所述设定阈值与所述方差D之间的差值，所述差值大于零；判断所述差值是否大于20，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪军，余涛，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33