一种自动调焦处理系统及处理方法技术方案

一种自动调焦处理系统及处理方法，涉及摄像头模组调焦领域，解决了现有采用人工调焦存在的摄像机重复性和稳定性差、效率低的问题。本发明专利技术包括视频解码芯片对输入的视频信号进行解码后传输给FPGA芯片进行视频图像处理；FPGA芯片通过调焦控制芯片采集位置反馈信息以判断当前自动调焦处理系统的执行状态，通过调焦控制芯片驱动自动调焦处理系统进行自动调焦工作；视频编码芯片对经FPGA芯片处理后的视频信号进行编码后输出给远程计算机；FPGA芯片通过通讯接口芯片执行远程计算机的控制命令，远程计算机通过通讯接口芯片对FPGA芯片进行升级处理。本发明专利技术调焦精度高、使用灵活方便，体积小、功耗和成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调焦处理系统及处理方法
本专利技术涉及摄像头模组调焦
，具体涉及一种自动调焦处理系统及处理方法。
技术介绍
自动调焦技术伴随着成像探测器的诞生而不断的发展，从其基本原理来区分，自动调焦技术主要有测距法、聚焦检测法和图像处理法，由于前两种方法都严重依赖于成像结构及探测器，从而限制了其推广应用。随着计算机技术及图像处理技术的不断发展，基于图像处理技术的自动调焦发展迅速，这有赖于图像处理技术的灵活性，可针对不同使用要求进行快速而准确的调焦。目前，随着嵌入式技术及调焦算法的发展，自动调焦技术无论是在结构上，还是在调焦算法本身上都已经比较完善，因此市场上大多数摄像机都采用了集成调焦功能的嵌入式芯片进行调焦处理。但是，这种集成调焦功能的嵌入式芯片是为了适应常规条件下摄像机的调焦动作，而在一些特殊场合，例如低照度、高照度或者场景特征比较单一的情况下，这些摄像机都无法完成调焦动作。因此，在一些特殊场合下应用的摄像机依然是靠人工进行调焦，由于不同的操作人员对图像清晰度的定义和感觉不同，这就势必会造成图像采集结果的差异性，尤其是在一些科学实验或工业生产等领域，将会使摄像机的重复性和稳定性有很大差别，同时在多摄像头的条件下也会造成调焦效率的下降。
技术实现思路
为了解决现有采用人工调焦存在的摄像机重复性和稳定性差、调焦效率低的问题，本专利技术提供一种自动调焦处理系统及处理方法。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种自动调焦处理系统，包括：FPGA芯片；与FPGA芯片以及摄像机的视频接口相连的视频解码芯片，对输入的视频信号进行解码并传输给FPGA芯片进行视频图像处理；与FPGA芯片、调焦电机的调焦电气接口以及位置反馈元件的反馈元件接口相连的调焦控制芯片，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片采集位置反馈元件的位置反馈信息以判断当前自动调焦处理系统的执行状态，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片驱动调焦电机从而驱动自动调焦处理系统进行自动调焦工作；远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的视频编码芯片，对经FPGA芯片处理后的视频信号进行编码并无损输出给远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的通讯接口芯片，所述FPGA芯片通过通讯接口芯片执行远程计算机的控制命令，同时远程计算机通过通讯接口芯片对FPGA芯片进行升级处理。进一步的，还包括：与FPGA芯片相连的内存芯片，用于存储摄像机视频数据以及计算结果。进一步的，还包括：与FPGA芯片相连的程序及数据存储芯片，用于存储调焦处理程序以及自动调焦处理系统的各项参数。进一步的，所述视频解码芯片的具体型号为：TVP5150；所述调焦控制芯片的具体型号为：A3979；所述视频编码芯片的具体型号为：ADV7123；所述通讯接口芯片的具体型号为：MAX485。本专利技术还提供了采用上述的自动调焦处理系统实现的一种自动调焦处理方法，包括以下步骤：步骤一、所述FPGA芯片通过调焦控制芯片读取位置反馈元件的位置反馈信息，以获取当前自动调焦处理系统的执行状态和位置信息；步骤二、通过视频解码芯片对输入的摄像机视频信号进行解码并将解码后的数字视频信号传输给FPGA芯片，通过FPGA芯片以及调焦算法计算当前位置图像的平均调焦评价函数FDavg；步骤三、通过FPGA芯片以及调焦算法设定自动调焦处理系统的调焦步长，所述调焦步长大于调焦精度，记录并保存当前位置的前两步图像的平均调焦评价函数F′Davg；步骤四、通过FPGA芯片判断FDavg与F′Davg之间的关系：若FDavg≥F′Davg，则执行步骤五；若FDavg＜F′Davg，则执行步骤六；步骤五、通过调焦电机驱动摄像机的镜头沿光轴运行方向继续运行，返回步骤四；步骤六、通过FPGA芯片判断调焦步长是否大于调焦精度：若是，则将调焦步长减半，然后通过调焦电机驱动自动调焦处理系统沿光轴运行方向的反方向运行，返回步骤四；若否，则自动调焦工作结束；步骤七、当自动调焦工作结束后，最终输出的视频图像仍不能满足摄像机应用场景需求时，则需要对摄像机的应用场景进行分析并计算出一个满足系统调焦需求的平均调焦评价函数F″Davg；步骤八、利用远程计算机通过通讯接口芯片将升级数据传输给FPGA芯片，然后对FPGA芯片本身的调焦处理程序进行升级处理；将上述的平均调焦评价函数F″Davg替换步骤二中的当前位置图像的平均调焦评价函数FDavg，并继续执行步骤一。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一种自动调焦处理系统，接口丰富，使用灵活方便，体积小且功耗和成本低，便于现有系统的改造升级，满足特殊场合应用需求。2、本专利技术的一种自动调焦处理方法，粗调焦时步长增大，细调焦时步长减小，相较于已有调焦函数计算速度快、精度高。3、本专利技术的一种自动调焦处理方法与现有的通用型处理方法相比，能够针对图像清晰度评价函数即平均调焦评价函数FDavg进行优化，以满足特殊场合应用需求。4、本专利技术的一种自动调焦处理方法能兼容目前通用的调焦方法，同时针对特殊场合的应用，它还提供了一种极为方便的升级和设置方法，从而有利于自动调焦技术的应用。附图说明图1为本专利技术的一种自动调焦处理系统的结构框图。图2为本专利技术的一种自动调焦处理系统的具体结构示意图。图3为摄像机接口模块的结构框图。图4为自动调焦处理模块的结构框图。图5为信号接口输出模块的结构框图。图6为摄像机与本专利技术的自动调焦处理系统之间的位置关系示意图。图中：1、调焦电机，2、位置反馈元件，3、自动调焦处理系统，4、光轴，5、摄像机。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的一种自动调焦处理系统主要包括：摄像机接口模块、自动调焦处理模块、信号接口输出模块。摄像机接口模块与摄像机5、摄像机5中的调焦电机1以及位置反馈元件2相连，摄像机接口模块与自动调焦处理模块通过IO接口相连，自动调焦处理模块与信号接口输出模块通过IO接口相连，信号接口输出模块与远程计算机相连并进行远程通讯。如图6所示，本专利技术的自动调焦处理系统3在与摄像机5进行安装时，对自动调焦处理系统3的具体位置并无明确要求，只需要根据系统的实际需要进行安装，满足其灵活方便的特点。如图2和图3所示，摄像机接口模块包括：视频解码芯片和调焦控制芯片。视频解码芯片和调焦控制芯片均与自动调焦处理模块相连，视频解码芯片与摄像机5的视频接口相连，调焦控制芯片与调焦电机1的调焦电气接口相连，同时调焦控制芯片还与位置反馈元件2的反馈元件接口相连。摄像机接口模块为本专利技术的自动调焦处理系统3前端，主要是为了匹配原有摄像机5的视频接口、调焦电机1的调焦电气接口和位置反馈元件2的反馈元件接口。针对目前常见的视频接口如LVDS差分视频接口、CameraLink接口、CVBS接口、SDI接口及HDMI等接口输出的视频信号，通过视频解码芯片对输入的视频信号进行解码并提供给自动调焦处理模块进行视频图像处理；针对目前常见的调焦电机1如直流电机、步机电机、压电陶瓷等器件，通过调焦控制芯片进行匹配，使调焦电机1接入自动调焦处理系统3以驱动其进行自动调焦工作；针对目前常见的位置反馈元件2如电位机、编码器、光电开关等器件，通过调焦控制芯片进行匹配，使位置反馈元件2接入自动调焦处理系统3，以实时反馈当前自动调焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调焦处理系统，其特征在于，包括：FPGA芯片；与FPGA芯片以及摄像机的视频接口相连的视频解码芯片，对输入的视频信号进行解码并传输给FPGA芯片进行视频图像处理；与FPGA芯片、调焦电机的调焦电气接口以及位置反馈元件的反馈元件接口相连的调焦控制芯片，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片采集位置反馈元件的位置反馈信息以判断当前自动调焦处理系统的执行状态，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片驱动调焦电机从而驱动自动调焦处理系统进行自动调焦工作；远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的视频编码芯片，对经FPGA芯片处理后的视频信号进行编码并无损输出给远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的通讯接口芯片，所述FPGA芯片通过通讯接口芯片执行远程计算机的控制命令，同时远程计算机通过通讯接口芯片对FPGA芯片进行升级处理。

【技术特征摘要】
1.一种自动调焦处理系统，其特征在于，包括：FPGA芯片；与FPGA芯片以及摄像机的视频接口相连的视频解码芯片，对输入的视频信号进行解码并传输给FPGA芯片进行视频图像处理；与FPGA芯片、调焦电机的调焦电气接口以及位置反馈元件的反馈元件接口相连的调焦控制芯片，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片采集位置反馈元件的位置反馈信息以判断当前自动调焦处理系统的执行状态，所述FPGA芯片通过调焦控制芯片驱动调焦电机从而驱动自动调焦处理系统进行自动调焦工作；远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的视频编码芯片，对经FPGA芯片处理后的视频信号进行编码并无损输出给远程计算机；与FPGA芯片以及远程计算机相连的通讯接口芯片，所述FPGA芯片通过通讯接口芯片执行远程计算机的控制命令，同时远程计算机通过通讯接口芯片对FPGA芯片进行升级处理。2.根据权利要求1所述的一种自动调焦处理系统，其特征在于，还包括：与FPGA芯片相连的内存芯片，用于存储摄像机视频数据以及计算结果。3.根据权利要求1所述的一种自动调焦处理系统，其特征在于，还包括：与FPGA芯片相连的程序及数据存储芯片，用于存储调焦处理程序以及自动调焦处理系统的各项参数。4.根据权利要求1所述的一种自动调焦处理系统，其特征在于，所述视频解码芯片的具体型号为：TVP5150；所述调焦控制芯片的具体型号为：A3979；所述视频编码芯片的具体型号为：ADV7123；所述通讯接口芯片的具体型号为：MAX485。5.采用权利要求1至4中任意一项所述的一种自动调焦处理系统实现的自动调焦处理方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲锋，王百金，
申请(专利权)人：长春欧意光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22