一种用于光电吊舱连续变焦红外组件的调焦补偿控制方法与流程

本发明属于自动控制技术，涉及一种新型的用于光电吊舱连续变焦红外组件的调焦补偿控制方法。

背景技术：

目前，光电吊舱越来越多采用连续变焦红外组件代替传统的多视场红外组件，而连续变焦红外组件的变焦调焦控制较多视场红外组件更加复杂。

现有国内外光电吊舱中的连续变焦红外组件一般采用手动调焦，或者基于图像处理进行调焦补偿。

手动调焦每次变焦后需要重新手动调焦，操作量很大，效率很低。基于图像处理进行调焦补偿需要采集图像后进行图像处理运算、然后通过调焦机构拖动镜片来回运动寻找清晰点，图像处理计算量较大，成本高，且调焦速度较慢。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于光电吊舱连续变焦红外组件的调焦补偿控制方法。由于光电吊舱一般多观察远处目标，本调焦补偿控制方法保证了红外变焦组件在整个变焦行程上视场均匀变化，而且焦距一直对准无穷远处，从而在光电吊舱红外组件观察远处物体时保持图像一直清晰，并且具有不需要图像信息处理，运算量小，成本低，且调节速度快等优点，在每次变焦时一般不需要重新手动调焦，大大减小了操作量，提高了任务效率。

本发明的基本原理是：利用平行光管和转台标定红外组件中变焦电机和调焦补偿电机在多个位置的清晰点和视场大小，通过线性插值运算计算出能使图像保持清晰的变焦电机和调焦补偿电机位置曲线及其所对应的视场，控制时根据变焦指令保持红外视场给定值均匀变化，根据视场和调焦清晰曲线计算变焦电机和调焦补偿电机位置的给定值，使用光电编码器测量变焦电机和调焦补偿电机的当前位置，根据电机当前位置和位置的给定值的差值，通过控制算法使电机和镜片保持在给定的位置从而使图像保持清晰。

本发明的技术方案为：

所述一种用于光电吊舱连续变焦红外组件的调焦补偿控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对红外组件的清晰曲线进行标定：在连续变焦红外组件的变焦电机行程上设置覆盖行程的m个点，并得到这m个位置点所对应的变焦电机编码器值分别为p1,p2,p3，…，pm；将连续变焦红外组件放在转台上，对准平行光管中无穷远处目标，将变焦电机锁定在p1位置，控制连续变焦红外组件的调焦补偿电机，当目标清晰时记下此时的调焦补偿电机编码器值t1，并利用转台测量此时的红外图像方位视场度数θ1；再将变焦电机锁定在p2位置，重复以上过程，得到对应的调焦补偿电机编码器值t2和红外图像方位视场度数θ2，依次类推，得到变焦电机在p1,p2,p3，…，pm位置所对应的调焦补偿电机编码器值t1,t2,t3，…，tm以及红外图像方位视场度数θ1,θ2,θ3，…，θm；

步骤2：实际控制过程中，对连续变焦红外组件进行自检，自检后将变焦电机调整到p1位置，将调焦补偿电机调整到t1位置；设置一个0到n之间的变量x，其初始值为0，其中n为设定值；当收到使视场增加的变焦命令时，在每个计算周期结束时刻将x自增1，当收到使视场减小的变焦命令时，在每个计算周期结束时刻将x自减1；

步骤3：在每个计算周期内，根据当前的x值计算当前视场的给定值θx：

并确定θx所处的红外图像方位视场度数区间，若θx处于θn与θn+1之间，n＝1,2,…,m，则根据公式

得到变焦电机位置的给定值px；再根据px计算出使此时图像清晰需要的调焦补偿电机位置的给定值tx：

得到变焦电机位置的给定值px和调焦补偿电机位置的给定值tx后，采集变焦电机和调焦补偿电机的当前位置值，根据相应的位置偏差调节变焦电机和调焦补偿电机，使变焦电机和调焦补偿电机处于给定位置上。

有益效果

本发明使光电吊舱的红外变焦组件在整个变焦行程上视场均匀变化，而且焦距一直对准无穷远处，从而在吊舱红外变焦时不用频繁的手动调焦，具有不需要图像信息处理，运算量小，成本低，且调节速度快等优点

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明光电吊舱连续变焦红外调焦补偿控制框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

光电吊舱连续变焦红外组件有两个镜片可以控制，用两个直线电机控制镜片的运动，变焦电机控制变焦镜片的运动，调焦补偿电机控制调焦补偿镜片的运动。用两个光电编码器分别采集两个电机的转动位置，从而计算镜片移动的距离。

首先对红外组件的清晰曲线进行标定：在连续变焦红外组件的变焦电机行程上设置覆盖行程的大致等距的m个点，本实施例中取m＝20，并得到这m个位置点所对应的变焦电机编码器值分别为p1,p2,p3，…，pm；将连续变焦红外组件放在转台上，对准平行光管中无穷远处目标，将变焦电机锁定在p1位置，控制连续变焦红外组件的调焦补偿电机，当目标清晰时记下此时的调焦补偿电机编码器值t1，并利用转台测量此时的红外图像方位视场度数θ1；再将变焦电机锁定在p2位置，重复以上过程，得到对应的调焦补偿电机编码器值t2和红外图像方位视场度数θ2，依次类推，得到变焦电机在p1,p2,p3，…，pm位置所对应的调焦补偿电机编码器值t1,t2,t3，…，tm以及红外图像方位视场度数θ1,θ2,θ3，…，θm。

步骤2：实际控制过程中，对连续变焦红外组件进行自检，自检后将变焦电机调整到p1位置，将调焦补偿电机调整到t1位置；设置一个0到n之间的变量x，其初始值为0，其中n为设定值，本实施例中取n＝5000；当收到使视场增加的变焦命令时，在每个计算周期结束时刻将x自增1，当收到使视场减小的变焦命令时，在每个计算周期结束时刻将x自减1。

步骤3：在每个计算周期内，根据当前的x值计算当前视场的给定值θx：

当红外组件向视场增大方向变焦时，θ随时间匀速变大，当红外组件向视场减小方向变焦时，θ随时间匀速变小。确定θx所处的红外图像方位视场度数区间，若θx处于θn与θn+1之间，n＝1,2,…,m，则根据公式，利用标定结果线性插值：

得到变焦电机位置的给定值px；再根据px计算出使此时图像清晰需要的调焦补偿电机位置的给定值tx：

利用上述算法不停的根据变焦指令更新tx和px的值，在每个计算周期内，得到变焦电机位置的给定值px和调焦补偿电机位置的给定值tx后，采集变焦电机和调焦补偿电机的当前位置值，根据相应的位置偏差调节变焦电机和调焦补偿电机，使变焦电机和调焦补偿电机处于给定位置上。

该算法通过插值运算保持了红外组件的视场θ随时间匀速变大，同时通过插值运算保证了红外组件变焦时不但在标定的m个点的位置上是清晰的，同时在其他点上也是清晰的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。