专利名称：一种基于红外图像的自动调焦方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于红外图像的自动调焦方法及系统，属于红外系统应用技术领域。
背景技术：
近年来红外光电成像系统已广泛应用于工业、农业、医疗等各个领域。作为一种获取图像信息的工具，它可以用于生成过程监控、工况检测、图像拍摄显微观察、医学图像分析、地质遥感、气象遥感和成像导引等多个方面。随着技术的不断发展各种应用场合对红外成像系统的功能和性能提出了更加迫切的需求，要求红外成像系统具备成像清晰度高、操作简便、实时性强等特点，而目前的红外图像不能够自动调焦。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于红外图像的自动调焦方法及系统，以解决目前红外光学系统不能自动调焦的问题。本发明为解决上述技术问题而提供一种基于红外图像的自动调焦方法，该调焦方法的步骤如下I).根据自动调焦命令驱动调焦镜片以一定的步长沿一个方向移动；2).每移动一个步长，逐帧采集移动窗口的图像数据，并计算该窗口内的红外图像的清晰度；3).根据计算得到的清晰度判断调焦是否到位，如果调焦已到位，发送调焦结束命令，使调焦镜片不再移动，如果不到位，则执行步骤4)；4).驱动调焦镜片沿着该方向继续移动，直至达到调焦极限位置时，如果调焦还是没有到位，驱动该调焦镜片以相同的步长沿着反方向移动；5).驱动调焦镜片沿着反方向移动直至调焦到位，如果达到调焦镜片到达该方向的极限位置调焦还不到位时，则发出调焦失败命令，使调焦镜片停止移动。所述的步骤2)中计算红外图像的清晰度是通过计算图像梯度的方法来获得。所述的步骤4)中调焦镜头的两个极限位置是采用霍耳器件定位的，是否达到极限位置是通过感应对应位置霍耳器件的电平值来判断。所述的红外图像清晰度判断如果在设定的时间内仍然没有给出清晰位置判断时，清晰度判定将终止工作，表示此次自动调焦超时失败。本发明为解决上述技术问题还提供一种基于红外图像的自动调焦系统，该调焦系统包括红外图像处理装置、控制装置、上位机、电机和调焦镜头，上位机控制连接红外图像处理装置；所述的上位机用于向红外图像处理装置发送自动调焦开始命令；所述的红外图像处理装置用于将接收到自动调焦开始命令发送给控制装置，在控制装置开始工作后逐帧采集一定窗口的图像数据，计算窗口内的红外图像清晰度，根据清晰度判断调焦是否到位，如果图像仍未清晰则继续上述工作，如果认为图像已经清晰，则向控制装置发送自动调焦结束命令；所述的控制装置用于在接收到红外图像处理装置发送的自动调焦开始命令后，驱动电机以系统初始化设置的步长驱动调焦镜片沿着一个方向移动，当到达调焦极限位置时，控制装置反向驱动调焦镜片朝另一个方向移动，如果在执行自动调焦命令过程中收到红外图像处理装置发送的自动调焦结束命令后停止驱动电机工作，使调焦镜头停留在图像清晰的位置，当控制装置驱动调焦镜头在调焦范围内移动一个循环仍未收到红外图像处理装置发送的自动调焦停止命令时，控制装置向红外图像处理装置发送自动调焦失败命令。所述的红外图像处理装置是通过计算图像梯度的方法来判断图像是否达到清晰度。
所述的控制装置是采用霍耳器件定位调焦镜头的两个极限位置，控制装置通过感应对应位置霍耳器件的电平值判断是否达到极限位置。所述的红外图像处理装置采用软件计数器的方式实现自动调焦算法的超时控制，当清晰度判定规则在设定的时间内仍然没有给出清晰位置判断时，红外图像处理装置终止清晰度判定计算，并通知控制装置停止工作。所述的自动调焦系统还包括存储器，该存储器与控制装置的输出端相连，用于存储自动调焦的位置参数。本发明的有益效果是本发明通过控制调焦镜片按设定的步长移动，在调焦镜片移动时通过计算窗口的红外图像的清晰度判断调焦是否到位，本发明的自动调焦方法具有精度高、实时性强的特点，本方法使得红外成像系统的操作更加简便灵活，同时具备了图像清晰和调焦迅速的优势。同时本方法具有广泛的适用性，可以应用于基于各种红外探测器的红外系统中，通过对红外图像清晰度判断窗口和调焦电机步长的合理设置可以满足不同系统对自动调焦精度和速度的严格要求。
图1是本发明基于红外图像的自动调焦系统结构示意图；图2是本发明基于红外图像的自动调焦系统中红外图像处理装置的工作流程图；图3是本发明基于红外图像的自动调焦系统中控制装置的工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。本发明的一种基于红外图像的自动调焦方法的实施例本发明的基于红外图像的自动调焦方法的流程如图2所示，其具体的过程如下1.上位机采用RS422差分信号的形式向红外图像处理装置发送自动调焦开始命令，红外图像处理装置将接收到自动调焦开始命令采用RS422差分信号的形式发送给控制
>j-U ρ α装直。2.红外图像处理装置逐帧采集一定窗口的图像数据，通过计算图像梯度的方法判断红外图像是否达到要求的清晰度，如果判断图像仍未清晰则继续上述工作，如果认为图像已经清晰，则向控制装置发送自动调焦结束命令。
3.控制装置接收到红外图像的处理装置发送的自动调焦开始命令后，开始驱动电机以系统初始化设置的步长带动调焦镜片沿着一个方向移动，当到达调焦极限位置，则反向驱动调焦镜片朝另一个方向移动，控制装置在执行自动调焦命令过程中受到红外图像处理装置发送的自动调焦结束命令后停止驱动点击工作，使得调焦镜头停留在图像的清洗位置，表示自动调焦成功，并将此时的参数进行存储记录，如果控制装置驱动调焦镜头已经在调焦范围内移动一个循环仍未收到红外图像处理装置发送的自动调焦停止命令，则表示此次自动调焦失败，控制装置向红外图像处理装置回送自动调焦失败命令。控制装置采用霍耳器件定位调焦镜头的两个极限位置，通过感应对应位置霍耳器件的电平值判断是否达到极限位置，红外图像处理装置采用软件计数器的方式实现自动调焦算法的超时控制，当清晰度判定规则在软件计数器设定的时间内仍然没有给出清晰位置判断时，红外图像处理装置终止清晰度判定计算，并通知控制装置停止工作，表示此次自动调焦超时失败。本发明的一种基于红外图像的自动调焦系统的实施例如图1所示，本发明基于红外图像的自动调焦系统包括红外探测器、红外图像处理装置、控制装置、电机、调焦镜头和存储器，红外探测器的输出端与红外图像处理装置的输入端相连，红外图像处理装置与控制装置相连接，控制装置控制连接电机，电机用于驱动调焦镜头，上位机与红外图像处理装置的控制端相连，其具体的工作过程如下红外探测器将探测到的红外图像输出给红外图像处理装置，当红外图像光学系统的成像效果不好，需要进行调焦处理时，上位机向红外图像处理装置发送自动调焦开始命令，红外图像处理装置向控制装置发送自动调焦开始命令；红外图像处理装置通知控制装置开始工作后逐帧采集一定窗口的图像数据，采用计算图像梯度的方法计算窗口内的红外图像清晰度并判断调焦是否到位，如果判断图像仍未清晰则继续上述工作，如果认为图像已经清晰，则向控制装置发送自动调焦结束命令；控制装置接收到红外图像处理装置发送的自动调焦开始命令后，开始驱动电机以系统初始化设置的补偿带动调焦镜片沿着一个方向移动，当到达调焦极限位置时，控制装置控制电机反相驱动调焦镜片朝另一个方向移动，当控制装置在执行自动调焦命令过程中收到红外图像处理装置发送的自动调焦结束命令后停止驱动点击工作，使得调焦镜头停留在图像的清晰位置，表示自动调焦成功，并将此时的参数储存到存储器中，如果控制装置驱动调焦镜头已经在调教范围内移动一个循环仍未收到红外图像处理装置发送的自动调焦停止命令，标识此次自动调焦失败，控制装置向红外图像处理装置发送自动调焦失败命令。
权利要求
1.一种基于红外图像的自动调焦方法，其特征在于该自动调焦方法的步骤如下1).根据自动调焦命令驱动调焦镜片以一定的步长沿一个方向移动；2).每移动一个步长，逐帧采集移动窗口的图像数据，并计算该窗口内的红外图像的清晰度；3).根据计算得到的清晰度判断调焦是否到位，如果调焦已到位，发送调焦结束命令， 使调焦镜片不再移动，如果不到位，则执行步骤4)；4).驱动调焦镜片沿着该方向继续移动，直至达到调焦极限位置时，如果调焦还是没有到位，驱动该调焦镜片以相同的步长沿着反方向移动；5).驱动调焦镜片沿着反方向移动直至调焦到位，如果达到调焦镜片到达该方向的极限位置调焦还不到位时，则发出调焦失败命令，使调焦镜片停止移动。
2.根据权利要求1所述的基于红外图像的自动调焦方法，其特征在于所述的步骤2) 中计算红外图像的清晰度是通过计算图像梯度的方法来获得。
3.根据权利要求1所述的基于红外图像的自动调焦方法，其特征在于所述的步骤4) 中调焦镜头的两个极限位置是采用霍耳器件定位的，是否达到极限位置是通过感应对应位置霍耳器件的电平值来判断。
4.根据权利要求1所述的基于红外图像的自动调焦方法，其特征在于所述的红外图像清晰度判断如果在设定的时间内仍然没有给出清晰位置判断时，清晰度判定将终止工作，表示此次自动调焦超时失败。
5.一种基于红外图像的自动调焦系统，其特征在于该调焦系统包括红外图像处理装置、控制装置、上位机、电机和调焦镜头，上位机控制连接红外图像处理装置，所述的上位机用于向红外图像处理装置发送自动调焦开始命令；所述的红外图像处理装置用于将接收到自动调焦开始命令发送给控制装置，在控制装置开始工作后逐帧采集一定窗口的图像数据，计算窗口内的红外图像清晰度，根据清晰度判断调焦是否到位，如果图像仍未清晰则继续上述工作，如果认为图像已经清晰，则向控制装置发送自动调焦结束命令；所述的控制装置用于在接收到红外图像处理装置发送的自动调焦开始命令后，驱动电机以系统初始化设置的步长驱动调焦镜片沿着一个方向移动，当到达调焦极限位置时，控制装置反向驱动调焦镜片朝另一个方向移动，如果在执行自动调焦命令过程中收到红外图像处理装置发送的自动调焦结束命令后停止驱动电机工作，使调焦镜头停留在图像清晰的位置，当控制装置驱动调焦镜头在调焦范围内移动一个循环仍未收到红外图像处理装置发送的自动调焦停止命令时，控制装置向红外图像处理装置发送自动调焦失败命令。
6.根据权利要求5所述的基于红外图像的自动调焦系统，其特征在于所述的红外图像处理装置是通过计算图像梯度的方法来判断图像是否达到清晰度。
7.根据权利要求5所述的基于红外图像的自动调焦系统，其特征在于所述的控制装置是采用霍耳器件定位调焦镜头的两个极限位置，控制装置通过感应对应位置霍耳器件的电平值判断是否达到极限位置。
8.根据权利要求5所述的基于红外图像的自动调焦系统，其特征在于所述的红外图像处理装置采用软件计数器的方式实现自动调焦算法的超时控制，当清晰度判定规则在设定的时间内仍然没有给出清晰位置判断时，红外图像处理装置终止清晰度判定计算，并通知控制装置停止工作。
9.根据权利要求5所述的基于红外图像的自动调焦系统，其特征在于所述的自动调焦系统还包括存储器，该存储器与控制装置的输出端相连，用于存储自动调焦的位置参数。
全文摘要
本发明涉及一种基于红外图像的自动调焦方法及系统，属于红外系统技术领域。本发明通过控制调焦镜片按设定的步长移动，在调焦镜片移动时通过计算窗口的红外图像的清晰度判断调焦是否到位，本发明的自动调焦方法具有精度高、实时性强的特点，本方法使得红外成像系统的操作更加简便灵活，同时具备了图像清晰和调焦迅速的优势。同时本方法具有广泛的适用性，可以应用于基于各种红外探测器的红外系统中，通过对红外图像清晰度判断窗口和调焦电机步长的合理设置可以满足不同系统对自动调焦精度和速度的严格要求。
文档编号G02B7/36GK103018881SQ20121053874
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者张铮, 赵凯生, 汪江华 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所