一种自动调焦方法技术

本发明专利技术公开了一种自动调焦方法，通过自动调焦方法可以实现机器智能化批量调焦，提高效率降低成本，提高整个调焦的精确度和一致性，使整个产品质量更加稳定。

Automatic focusing method

The invention discloses an automatic focusing method, through the automatic focusing method can realize intelligent machines to batch focusing, improve efficiency and reduce cost, improve the focusing accuracy and consistency, so that the product quality is more stable.

【技术实现步骤摘要】
一种自动调焦方法
本专利技术涉及自动识别行业，特别是涉及一种对摄像镜头自动调焦方法。
技术介绍
焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离，物体在这个距离时成像最清晰。对于自动识别行业，一般使用固定焦距的镜头，而不同的产品不同的应用所需焦距是不一样的，所以在扫码设备出厂前，就需要做好调焦工作。调焦，是指通过旋转镜头，使之在某个距离上的成像的清晰度最高。传统条码解码设备的调焦，主要为手动调焦，通过人工旋转镜头，调节焦距，使之达到一定的景深要求，人工调焦不精确容易造成误差，而且每调节一次焦距，就需测量一次景深是否符合要求，如果景深不符合要求，根据景深太远或太近，需向前或向后调节焦距，旋转镜头的角度多少，只能依赖调焦工人的经验，而且只能旋转个大概角度，需要多次反复调节焦距，所以整个调焦过程效率低下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自动调焦方法，通过自动调焦可以实现机器智能化批量调焦，提高效率降低成本，提高整个调焦的精确度和一致性，使整个产品质量更加稳定。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种自动调焦方法，包括：步骤1：设计棋盘图片，根据不同的镜头和不同的景深要求，通过实际拍照去调整不同棋盘图片的大小和数量；步骤2：将棋盘图片放置在指定位置，具体为根据不同产品的实际应用，需要有不同的焦距要求，将棋盘图片放置在产品所需焦距所对应的位置；步骤3：通过调焦设备获取图像，具体为上位机发送取图命令给调焦设备，调焦设备获取图像后上传到上位机进行算法分析；步骤4：对图像进行清晰度分析，根据获取的图像，对图像进行清晰度分析，即通过当前像素与右边和下边的像素差的平方作为清晰度函数，采用以下公式对图片进行清晰度计算：其中，x，y为图像的像素坐标，N为截取的棋盘区域图片大小，s则为计算得到的清晰度；步骤5：采用二分法确定调焦的角度，具体为：a：预先设定一个比较大的调焦角度W，W需要根据实际多次试验获取；b：根据当前计算得到的清晰度S_cur，与上一次的清晰度S_pre进行比较；对于上一次清晰度不存在的情况，我们默认S_pre＝0；c：当|S_cur-S_pre|＜T时，即图像的清晰度最高时，T为经验指定阈值，则完成调焦；如果|S_cur-S_pre|＞T，则进入步骤6：步骤6：向调节设备发送调焦指令并完成调节；具体为若S_cur＞S_pre，则控制调节设备继续向前调节W度；若S_cur＜S_pre，则控制调节设备向后调焦W度，并且调焦角度W减半，完成一轮调焦，向上位机发送反馈，等待下一次命令。优选的，步骤1中所述通过实际拍照去调整，具体为调整棋盘的大小和数量，使得调焦成功的镜头的实际成像清晰可辨即可。优选的，步骤3中所述获取图像的方式为通过所述调节设备镜头在CMOS或CCD上成像。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自动调焦方法，能通过自动调焦可以实现机器智能化批量调焦，提高效率降低成本，提高整个调焦的精确度和一致性，使整个产品质量更加稳定。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是棋盘图片示意图；图2是本专利技术自动调焦方法流程图。具体实施方式为对本专利技术的目的、特征及功效做更进一步的了解与认识，以下配合附图详述如后。调焦，是指通过旋转镜头，使之在某个距离上的成像的清晰度最高。而图像清晰度，是指图片上各部分纹理及其边界的清晰程度。所以图像清晰与否主要反映在边界上。而棋盘图片是由许多排列整齐黑白相间的正方形组成的，如图1所示，具有许多边界，对于焦距的变化比较敏感。而棋盘图像中的正方形还具有一定的宽度，可以降低图像噪声对于边界的影响。所以棋盘图像是我们设计自动调焦算法的最佳选择。如图2所示，步骤101，设计棋盘图片；根据不同的镜头和不同的景深要求，需要设计不同棋盘图片的大小和数量。具体的设计则需要通过实际拍照去调整。具体的调整规则为，调整棋盘的大小和数量，使得调焦成功的镜头的实际成像清晰可辨即可。比如：对于焦距较远的，我们需要正方形大一点，因为相同大小的正方形，放置在越远的地方，成像就越小，也就是说正方形在我们成像的图像上有足够的边界；对于焦距较近的，则反之，需要正方形小一点。以本是实施例为例，我们需要正方形在成像的图像上时能够占据8个像素左右。步骤102，将棋盘图片放置在指定位置；根据不同产品的实际应用，需要有不同的焦距要求，就需要将棋盘图片放置在产品所需焦距位置。假如某一产品所需焦距为10cm，我们就需要把棋盘图像放置在距离镜头10cm处。步骤103，通过调焦设备获取图像；上位机发送取图命令给调焦设备，调焦设备拍摄并上传图像。图像的获取方式主要是通过镜头在CMOS、或CCD上成像，成像后上传到上位机进行算法分析。步骤104，对图像进行清晰度分析；根据获取的图像，对图像进行清晰度分析。图像清晰度，是指图片上各部分纹理及其边界的清晰程度。反应到调焦过程中，就是当图片的位置平面刚好在镜头的焦距上时边界最锐利最清晰。实际中通过当前像素与右边和下边的像素差的平方作为清晰度函数。即采用以下公式对图片进行清晰度计算其中，x，y为图像的像素坐标，N为截取的棋盘区域图片大小，s则为计算得到的清晰度。在自动调焦中典型的图像清晰度评价函数有空域方法、频域方法、小波变换方法以及信息学方法等。我们采用的是空域的方法，空域方法的优势是计算速度较快，可以提升我们调焦的效率。其原理是当边界越清晰其边界的灰度差越大，所以我们通过计算棋盘的整体灰度差的平方和，以此标准来衡量图像的清晰度。步骤105，采用二分法确定调焦的角度；我们采用二分逐渐逼近的方法，去找到清晰度最高的位置。我们先设定一个较大的调焦角度，假设为W，如果当前清晰度比上一次测量到的清晰度下降，W则减半，继续搜索。采用二分法相比等距逐步搜索，可以快速的搜索到清晰度最高的位置。提高整个调焦的效率。二分法的具体步骤如下：1.预先设定一个比较大的调焦角度W，W需要根据实际多次试验获取；2.根据当前计算得到的清晰度S_cur，与上一次的清晰度S_pre进行比较；对于上一次清晰度不存在(即第一次测量清晰度)的情况，我们默认S_pre＝0；3.如果|S_cur-S_pre|＜T时，即图像的清晰度最高时(T为经验指定阈值)，则完成调焦；如果|S_cur-S_pre|＞T，则进入下一步骤。步骤106、向调节设备发送调焦指令并完成调节；具体为若S_cur＞S_pre，则控制调节设备继续向前调节W度；若S_cur＜S_pre，则控制调节设备向后调焦W度，并且调焦角度W减半，将镜头向前或向后旋转指定角度后，完成一轮调焦，向上位机发送反馈，等待下一次命令。经过调焦设备取图、图像分析、调焦设备调焦，这个过程我们简称为一轮调焦。那么经过多轮这样的调焦过程后，如果|S_cur-S_pre|＜T，也就是说两次测量计算得到清晰度相差很小(根据经验得到一个阈值T)，我们认为完成一个镜头调焦。以上通过具体实施例对本专利技术进行了详细的说明，但这些并非构成对本专利技术的限制。在不脱离本专利技术原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调焦方法，其特征在于，包括：步骤1：设计棋盘图片，根据不同的镜头和不同的景深要求，通过实际拍照去调整不同棋盘图片的大小和数量；步骤2：将棋盘图片放置在指定位置，具体为根据不同产品的实际应用，需要有不同的焦距要求，将棋盘图片放置在产品所需焦距所对应的位置；步骤3：通过调焦设备获取图像，具体为上位机发送取图命令给调焦设备，调焦设备获取图像后上传到上位机进行算法分析；步骤4：对图像进行清晰度分析，根据获取的图像，对图像进行清晰度分析，即通过当前像素与右边和下边的像素差的平方作为清晰度函数，采用以下公式对图片进行清晰度计算：

【技术特征摘要】
1.一种自动调焦方法，其特征在于，包括：步骤1：设计棋盘图片，根据不同的镜头和不同的景深要求，通过实际拍照去调整不同棋盘图片的大小和数量；步骤2：将棋盘图片放置在指定位置，具体为根据不同产品的实际应用，需要有不同的焦距要求，将棋盘图片放置在产品所需焦距所对应的位置；步骤3：通过调焦设备获取图像，具体为上位机发送取图命令给调焦设备，调焦设备获取图像后上传到上位机进行算法分析；步骤4：对图像进行清晰度分析，根据获取的图像，对图像进行清晰度分析，即通过当前像素与右边和下边的像素差的平方作为清晰度函数，采用以下公式对图片进行清晰度计算：其中，x，y为图像的像素坐标，N为截取的棋盘区域图片大小，s则为计算得到的清晰度；步骤5：采用二分法确定调焦的角度，具体为：a：预先设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑艺祥，何学智，黄自力，蔡小丹，
申请(专利权)人：福建新大陆电脑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35