一种机芯镜头变倍跟随方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种机芯镜头变倍跟随方法，包括：A、确定下一个时间片变倍电机的位置，并根据镜头追踪曲线查找对应的聚焦电机位置；B、判断当前的聚焦电机位置和查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能运行到的范围内，若是转D，否则转C；C、根据聚焦电机下一个时间片运行的方向，在当前位置上加上或减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置；根据聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置；D、根据获得变倍电机和聚焦电机位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置。本发明方案在变倍过程中，始终保持变倍和聚焦电机很好贴近镜头追踪曲线。
【专利说明】一种机芯镜头变倍跟随方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频监控相机领域，尤其涉及一种机芯镜头变倍跟随方法和装置。
【背景技术】
[0002]变倍跟随，是根据当前物距的镜头追踪曲线(又称变焦跟踪曲线，通常是有一定弧度的曲线，通常镜头生产厂家会提供不同物距下的该曲线)，变倍时实时调整聚焦电机达到图像在整个变倍过程中图像清晰的目的。然而电机是属于机械部件，存在固有的物理特性，比如运行启动速度，加速度，反向停顿、最高速度等参数，且变倍电机、聚焦电机都只能直线运行。
[0003]请参图1，图1的实弧线是镜头的某个物距下的追踪曲线。该实弧线的端点A点是镜头的最广焦端点，B点是镜头的最长焦端点。A点到B点的变倍长度为Z5，A点到B点的聚焦长度为F5 ;如果单次下发变倍长度和聚焦长度，变倍电机和聚焦电机即按照虚线AB的指示运行。AB虚线和AB实弧线是完全不重合不贴近的两条线，所以如果按照这种单次下发变焦长度和聚焦长度的方式来指导变倍电机和聚焦电机运行，将使得图像在整个变焦过程中模糊不清，完全达不到变焦过程所需要的图像清晰的效果。
[0004]请参图2，图2为了让变倍电机和聚焦电机实际运行的轨迹贴近镜头追踪曲线，即图2所示的实弧线，A点到B点所示的这段变焦倍路程被分成N段，每段对应变倍电机在一个时间片t的运行长度，每个时间片的时间长度相等。第一个时间片由于变倍电机启动的速度比较小，所以行程相对于其它时间片要短；最后一个时间片由于需要减速停止，所以行程相对于其他时间片也要短；其他的时间片可以高速运行，行程长度基本都相同。聚焦电机在每个时间片t按照镜头追踪曲线进行运行。对于图2的该镜头追踪曲线，我们会发现，AC段的C端附近略微偏离追踪曲线。这个问题，基本只要将时间片划分得更细就可以解决。而CD段也是偏离镜头追踪曲线的，在该段聚焦电机没有移动。在该段聚焦电机之所以没有移动是因为镜头追踪曲线此时要求聚焦反向移动，而聚焦电机反向时必须停顿一个时间片(CD段对应的是一个时间片)，所以聚焦电机在CD段没有移动。对于CD段偏离镜头追踪曲线的问题也可以通过细分时间片的方式解决。由于电机反向的停顿时间片镜头规格规定是I个VD时间。这个时间片远远小于图2中所示的CD时间片的长度，所以缩小时间片后，聚焦电机反向的停顿可以忽略不计，聚焦电机的运行将可以在很大程度上贴近镜头追踪曲线，从而保持图像基本清晰。对于图中DEB段:DE段变倍电机已经完成所需要的行程，而聚焦电机在高速运行时，最快只能达到E点位置，所以这一段，聚焦电机的运行严重偏离镜头追踪曲线；EB段变倍电机已经停止运行，聚焦电机则从E点运行到B点，所以这一段，聚焦电机的运行也严重偏离镜头追踪曲线。因此，长焦端DEB远离了实际追踪曲线，变倍跟随过程中图像模糊。对于这一段，即使时间片减小，运行的轨迹仍然是DEB，变倍跟随过程中图像仍然模糊。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种机芯镜头变倍跟随方法和装置。
[0006]该机芯镜头变倍跟随方法包括:A、确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置、判断当前的聚焦电机位置和步骤A中查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内，如果是转步骤D，否则转步骤C ;C、根据聚焦电机当前位置和步骤A中查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置；进一步执行步骤D ;D、根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置；返回步骤A。
[0007]该机芯镜头变倍跟随装置包括:变倍聚焦位置确定模块，用于确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置；聚焦能力判断模块，用于判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内；变倍聚焦位置调整模块，用于聚焦能力判断模块判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度不在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内时，根据聚焦电机当前位置和所述查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置；变倍聚焦运行模块，用于根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置。
[0008]相较于现有技术，本发明方案考虑了聚焦电机的能力，在整个变倍过程中使得聚焦电机和变倍电机都很好的贴近镜头追踪曲线运行，变倍过程图像清晰。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是一镜头追踪曲线示例。
[0010]图2是划分时间片情况下的变倍跟随过程示例。
[0011]图3是本发明实施例流程图。
[0012]图4是现有的一种变倍跟随过程例子。
[0013]图5是本发明的一种变倍跟随过程例子。
[0014]图6是本发明实施例装置逻辑结构图。
【具体实施方式】
[0015]为解决【背景技术】中提到的技术问题，本发明提供新的一种机芯镜头变倍跟随的方法。该方法能够在变倍过程中，始终保持变倍电机和聚焦电机很好的跟随镜头追踪曲线。以下通过【具体实施方式】详细说明。
[0016]请参图3，图3给出了本发明实施例的流程图。
[0017]S31、确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置。
[0018]这里一个时间片通常对应VD信号的周期时间，如果VD信号的频率是60HZ，则VD信号的周期时间为16.7ms,则一个时间片为16.7ms。通常变倍电机在启动运行后,将以一个固定的速度运行，比如说1320PPS (每秒运行1320步)，则一个时间片运行22步。由于变倍电机每一步的长度固定为0.01毫米(不同的变倍电机可能有所不一样，但是对于同一个变倍电机来说，这个长度是固定不变的)，所以很容易计算得到一个时间片变倍电机运行的长度。而后进一步结合变倍电机当前的位置信息就可以得到了其下一个时间片运行到的位置。
[0019]有了变倍电机在下一个时间片的位置后，根据镜头追踪曲线就能得到下一个时间片聚焦电机的位置。
[0020]S32、判断当前的聚焦电机位置和步骤S31中查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内，如果是转步骤S34，否则转步骤
533。
[0021]聚焦电机在一个时间片内运行的长度范围是有限的，比如说其最大运行速度是3000PPS，如果每步长度也为0.01毫米，则在一个时间片内其最大运行长度为:3000*16.7*0.01 = 0.5毫米。一旦聚焦电机从当前位置运行到步骤31中查询到的位置的路程大于0.5毫米，则意味着超出了聚焦电机的能力。所以本步骤的主要目的是判断聚焦电机的能力是否能按照镜头追踪曲线追踪上变倍电机，而后根据判断结果执行不同的操作。由于聚焦电机在一个时间片(假设16.7ms)从当前位置运行到步骤31中查询到的位置之间的路程S、聚焦电机每步长度L、电机运行速度Speed (单位为“步/秒”)之间有如下固定关系:S = L*Speed/60，所以如果用计算聚焦电机在一个时间片内运行所述路程长度(当前聚焦电机位置和步骤S31中查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度)需要达到的速度Speed是否在其最大运行速度范围内来实现步骤S32的目的也是可以，所以这种方式也可以理解为步骤S32的一种具体实现。
[0022]S33、根据聚焦电机当前位置和步骤S31中查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置；进一步执行步骤
534。
[0023]本步骤是先计算聚焦电机能够运行到的最远位置，然后依据该最远位置再在镜头追踪曲线上查找变倍电机对应的运行的位置。
[0024]S34、根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置；返回步骤S31。
[0025]上述实施例由于考虑了聚焦电机的能力，所以可以将步骤S33理解为变倍跟随过程中出现了变倍电机跟随聚焦电机运行的情况，从而使得整个变倍跟随过程变倍电机和聚焦电机都很好的贴近镜头追踪曲线运行。
[0026]需要说明的是，如果根据当前的聚焦电机位置和步骤S31中查询到的所述聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向和当前的方向不一致，则聚焦电机在下一个时间片停止运行。此时变倍电机还是按照步骤S31确定下一个时间片变倍电机的位置来运行。
[0027]以下结合图4和图5的例子进行说明。
[0028]图4表示变倍要从S点到达D点位置。VD的固定频率配置为60HZ，若变倍电机和聚焦电机最高速为Speedmax = 1320PPS，则每个VD配置的电机运行步数为22步。在变倍电机从S点运行到D点过程中，当到达图中A点时，变倍电机对应的位置信息为Xa，聚焦电机对应的位置信息为Ya，下一个VD时变倍电机对应的位置在Xa+22 = Xb ;变倍电机对应位置在Xb位置时，镜头追踪曲线上Xb对应的点为B，B点对应的聚焦电机位置信息为Yb。当Ya-Yb大于22步时，就会超电机物理特性，出现电机失步。如果配置聚焦电机速度为1320PPS时，聚焦电机下I个VD运行到的位置信息最多为Ya-22 = Yc这个聚焦位置，(Xb, Yc)对应的点C偏离了跟踪曲线。在变倍从A点到B点过程中会出现图像模糊。
[0029]图5是运用本发明方法的一个例子。变倍电机和聚焦电机在镜头跟踪曲线位置A (Xa, Ya)点位置时，计算下一个VD变倍电机的位置为:Xa+22 = Xb,找到对应的B点位置信息:B点对应的位置信息为(Xb, Yb);当前VD聚焦电机需要运行的步数为Ya - Yb。如果Ya - Yb>22步时，则计算聚焦电机下一个VD能运行到的位置，即Ya - 22 ;设Ya - 22 = Yc7Yc在镜头追踪曲线上对应C点，在通过C点位置找到变倍电机的位置Xe ;然后再通过Xc-Xa计算下一个VD变倍电机需要运行的步数。下一个VD变倍电机和聚焦电机的运行轨迹为AC，贴近跟踪曲线，变倍跟踪过程中图像清晰。
[0030]在图4和图5的例子中，变倍电机和聚焦电机的位置均是用步数来表示，这和用长度表示实际上没有任何区别。
[0031]另外，需要说明的是，图5只是以镜头追踪曲线的一小段为例来说明本发明的方案。实际上，在整个变倍跟随过程中，对变倍电机和聚焦电机运行的指示都可以采用本发明的方案进行。
[0032]基于同样的构思，本发明还提供了一种机芯镜头变倍跟随装置。请参图6，该装置包括:变倍聚焦位置确定模块、聚焦能力判断模块、变倍聚焦位置调整模块和变倍聚焦运行模块。
[0033]变倍聚焦位置确定模块，用于确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置。
[0034]聚焦能力判断模块，用于判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内。
[0035]变倍聚焦位置调整模块，用于聚焦能力判断模块判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度不在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内时，根据聚焦电机当前位置和所述查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置。
[0036]变倍聚焦运行模块，用于根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置。
[0037]其中变倍聚焦位置调整模块，还用于在根据当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向和当前的方向不一致时，通知变倍聚焦运行模块在下一个时间片指示聚焦电机停止运行，且指示变倍电机在下一个时间片按照变倍聚焦位置确定模块确定的下一个时间片的位置进行运行。
[0038]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种机芯镜头变倍跟随方法，其特征在于，该方法包括: A、确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置； B、判断当前的聚焦电机位置和步骤A中查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内，如果是转步骤D，否则转步骤C ; C、根据聚焦电机当前位置和步骤A中查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置；进一步执行步骤D ; D、根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置；返回步骤A。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括:若根据当前的聚焦电机位置和步骤S31中查询到的所述聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向和当前的方向不一致，则聚焦电机在下一个时间片停止运行；变倍电机则按照步骤S31确定下一个时间片的位置进行运行。
3.—种机芯镜头变倍跟随装置，其特征在于，该装置包括: 变倍聚焦位置确定模块，用于确定下一个时间片变倍电机的位置，并且根据镜头追踪曲线查找该所述下一个时间片变倍电机的位置对应的聚焦电机位置； 聚焦能力判断模块，用于判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度是否在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内； 变倍聚焦位置调整模块，用于聚焦能力判断模块判断当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置之间的路程长度不在聚焦电机一个时间片能够运行到的范围内时，根据聚焦电机当前位置和所述查询到的聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向，如果是向近焦端方向运行，则在当前位置上加上一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程长度得到其下一个位置，如果是向远焦端方向运行，则在当前位置上减去一个时间片聚焦电机能够运行的最大路程得到其下一个位置；根据所述得到的聚焦电机的下一个位置，在镜头追踪曲线上查找对应的变倍电机的位置； 变倍聚焦运行模块，用于根据获得变倍电机和聚焦电机的位置信息，指示变倍电机和聚焦电机在下一个时间片内运行到各自的位置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述变倍聚焦位置调整模块，还用于在根据当前的聚焦电机位置和所述查询到的所述聚焦电机位置确定聚焦电机下一个时间片运行的方向和当前的方向不一致时，通知变倍聚焦运行模块在下一个时间片指示聚焦电机停止运行，且指示变倍电机在下一个时间片按照变倍聚焦位置确定模块确定的下一个时间片的位置进行运行。
【文档编号】G03B13/34GK104238236SQ201410451691
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】林一育 申请人:浙江宇视科技有限公司