一種對焦方法及系統技術方案

本發明專利技術公開一種對焦的方法及系統。通過對測試卡進行裁剪并劃分區域，對測試卡進行拍照，提取測試卡圖像中心區域的圖像，對其進行條紋清晰度分析，如果清晰，則獲取更高等級的條紋；如果不清晰，則電機驅動成像鏡頭步進步長，重新對測試卡進行拍照，并獲取當前等級的條紋，判斷其條紋清晰度。當高等級條紋清晰時，則獲取測試卡圖像四角區域的圖像，判斷當前等級條紋的清晰度是否全部清晰，如果清晰表示對焦完成，若不清晰，則調整成像鏡頭鏡面與測試卡平面平行，重新拍照并判斷四角區域當前等級條紋是否清晰。采用本發明專利技術的對焦方法及系統，提高了對焦的精度和效率，并且實現了自動對焦的準確性和實時性。

【技術實現步驟摘要】
一種對焦方法及系統
本專利技術涉及對焦領域，特別是涉及一種對焦方法及系統。
技術介紹
基于圖像處理的自動對焦技術的核心問題是圖像清晰度的評價、對焦窗口的選擇、對調焦鏡頭的反饋控制。自動對焦系統中的反饋控制關鍵是確定對焦評價函數的峰值位置，從而通過電機驅動成像鏡頭移動，這實質上是一個一維極值的最優化問題。比較典型的評價函數峰值搜索方法有爬山法、Fibonacci搜索法和函數逼近法等。理想的對焦評價函數曲線表現為拋物線形狀，達到峰值時對應于最佳成像位置，當離開最佳點時函數單調遞減。爬山法即根據這一原理提出。如果對焦評價曲線受到各種干擾導致出現多個峰值，爬山法很容易搜索到局部極值，導致對焦失敗。函數逼近法是在采集了不同位置的評價函數值得到評價曲線后，利用簡單的二階或三階函數進行曲線擬合，通過該方法來逼近已知的評價曲線。該方法在極值附近的效果會比較好，但它對極值附近的數據有很大的依賴性，容易受局部峰值、噪聲的影響，在實際對焦過程中不宜采用。Fibbonacci搜索法利用的是有名的Fibbonacci函數而提出的搜索策略。在實際應用中，對焦評價函數曲線并不是理想的光滑曲線，若對焦曲線出現大量的局部極大值，該搜索算法就有可能陷入局部極大值的鄰近區域，而無法跳脫，致使誤對焦。同時這些搜索方式都需要驅動電機到很多位置采集相應位置的圖像進而根據評價函數來尋找對焦位置。由于步進電機在搜索時會反復正向和反向變換步進以得到最佳對焦位置，而電機的齒輪在正反向變換時會存在空回誤差，因此，對焦的精度和效率不高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種對焦方法及系統，以解決傳統的對焦方法及系統中電機驅動成像鏡頭正反向變換步進時產生空回誤差的問題，以提高對焦的精度及效率。為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：一種對焦方法，所述方法包括：獲取裁剪測試卡，所述裁剪測試卡包括第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域，所述第一區域為所述裁剪測試卡中心區域，所述第二區域、第三區域、第四區域和第五區域分別為所述裁剪測試卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方區域；對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像，所述測試卡圖像包括所述裁剪測試卡的對應第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域；獲取所述測試卡圖像第一區域的圖像，得到第一圖像；獲取所述第一圖像的第一等級部位的條紋；判斷所述第一圖像的第一等級部位的條紋是否清晰，得到第一判斷結果；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋不清晰時，控制電機驅動成像鏡頭前進步長，然后返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，所述第二等級大于所述第一等級?？蛇x的，所述當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第二等級部位的條紋是否清晰，得到第二判斷結果；當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第三等級部位的條紋，所述第三等級大于所述第二等級；當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟?？蛇x的，所述當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第二等級部位的條紋是否清晰，得到第三判斷結果；當所述第三判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述測試卡圖像的第二區域、第三區域、第四區域和第五區域的圖像，對應得到第二圖像、第三圖像、第四圖像和第五圖像；判斷所述第二圖像、所述第三圖像、所述第四圖像和所述第五圖像的第二等級部位的條紋是否全部清晰，得到第四判斷結果；當所述第四判斷結果表示所述第二圖像、第三圖像、第四圖像和第五圖像的第二等級部位的條紋不是全部清晰時，控制所述成像鏡頭的鏡面與所述裁剪測試卡平面平行，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟；當所述第三判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，然后返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟?？蛇x的，所述當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第三等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第三等級部位的條紋是否清晰，得到第五判斷結果；當所述第五判斷結果表示所述第一圖像的第三等級部位的條紋清晰時，獲取所述測試卡圖像的第二區域、第三區域、第四區域和第五區域的圖像，對應得到第六圖像、第七圖像、第八圖像和第九圖像；判斷所述第六圖像、所述第七圖像、所述第八圖像和所述第九圖像的第三等級部位的條紋是否清晰，得到第六判斷結果；當所述第六判斷結果表示所述第六圖像、第七圖像、第八圖像和第九圖像的第三等級部位的條紋至少一個不清晰時，控制所述成像鏡頭的鏡面與所述裁剪測試卡平面平行，返回“對所述裁剪測試卡拍照”步驟；如果測試卡圖像的第二區域、第三區域、第四區域和第五區域的圖像始終不能同時清晰(即使相機鏡面與測試板平面處于平行狀態，也不能滿足同時清晰)，說明鏡頭存在畸變，鏡頭不合格存在問題。當所述第五判斷結果表示所述第一圖像的第三等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟?？蛇x的，所述判斷所述第一圖像的第一等級部位的條紋是否清晰，具體包括：利用公式計算所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像的灰度均值，其中f(i,j)為所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像上第i行j列的圖像灰度值，n為所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像上的總像素點數；利用公式計算所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像的方差D；判斷所述方差D是否小于設定閾值；如果所述方差D不小于設定閾值，則確定所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰；如果所述方差D小于設定閾值，則確定所述第一圖像的第一等級部位的條紋不清晰?？蛇x的，所述控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，之前包括：計算所述設定閾值與所述方差D之間的差值，所述差值大于零；判斷所述差值是否大于20，得到第七判斷結果；當所述第七判斷結果表示所述差值大于20時，所述前進步長為前進第一步長N1，所述第一步長其中N為電機步進成像鏡頭的最遠一端到對焦的位置步進的總步數；當所述第七判斷結果表示所述差值不大于20時，判斷所述差值是否大于10，得到第八判斷結果；當所述第八判斷結果表示所述差值大于10時，所述前進步長為前進第二步長N2，所述第二步長當所述第八判斷結果表示所述差值不大于10時，所述前進步長為前進第三步長N3，所述第三步長一種對焦系統，所述系統包括：裁剪測試卡獲取模塊，用于獲取裁剪測試卡，所述裁剪測試卡包括第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域，所述第一區域為所述裁剪測試卡中心區域，所述第二區域、第三區域、第四區域和第五區域分別為所述裁剪測試卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方區域；測試卡圖像獲取模塊，用于對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像，所述測試本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對焦方法，其特征在于，所述方法包括：獲取裁剪測試卡，所述裁剪測試卡包括第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域，所述第一區域為所述裁剪測試卡中心區域，所述第二區域、第三區域、第四區域和第五區域分別為所述裁剪測試卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方區域；對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像，所述測試卡圖像包括所述裁剪測試卡對應的第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域；獲取所述測試卡圖像第一區域的圖像，得到第一圖像；獲取所述第一圖像的第一等級部位的條紋；判斷所述第一圖像的第一等級部位的條紋是否清晰，得到第一判斷結果；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋不清晰時，控制電機驅動成像鏡頭前進步長，然后返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，所述第二等級大于所述第一等級。

【技術特征摘要】
1.一種對焦方法，其特征在于，所述方法包括：獲取裁剪測試卡，所述裁剪測試卡包括第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域，所述第一區域為所述裁剪測試卡中心區域，所述第二區域、第三區域、第四區域和第五區域分別為所述裁剪測試卡中心位置左上方、左下方、右上方和右下方區域；對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像，所述測試卡圖像包括所述裁剪測試卡對應的第一區域、第二區域、第三區域、第四區域和第五區域；獲取所述測試卡圖像第一區域的圖像，得到第一圖像；獲取所述第一圖像的第一等級部位的條紋；判斷所述第一圖像的第一等級部位的條紋是否清晰，得到第一判斷結果；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋不清晰時，控制電機驅動成像鏡頭前進步長，然后返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟；當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，所述第二等級大于所述第一等級。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第二等級部位的條紋是否清晰，得到第二判斷結果；當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第三等級部位的條紋，所述第三等級大于所述第二等級；當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當所述第一判斷結果表示所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第二等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第二等級部位的條紋是否清晰，得到第三判斷結果；當所述第三判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述測試卡圖像的第二區域、第三區域、第四區域和第五區域的圖像，對應得到第二圖像、第三圖像、第四圖像和第五圖像；判斷所述第二圖像、所述第三圖像、所述第四圖像和所述第五圖像的第二等級部位的條紋是否全部清晰，得到第四判斷結果；當所述第四判斷結果表示所述第二圖像、所述第三圖像、所述第四圖像和所述第五圖像的第二等級部位的條紋不是全部清晰時，控制所述成像鏡頭的鏡面與所述裁剪測試卡平面平行，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟；當所述第三判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，然后返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述當所述第二判斷結果表示所述第一圖像的第二等級部位的條紋清晰時，獲取所述第一圖像的第三等級部位的條紋，之后還包括：判斷所述第一圖像的第三等級部位的條紋是否清晰，得到第五判斷結果；當所述第五判斷結果表示所述第一圖像的第三等級部位的條紋清晰時，獲取所述測試卡圖像的第二區域、第三區域、第四區域和第五區域的圖像，對應得到第六圖像、第七圖像、第八圖像和第九圖像；判斷所述第六圖像、所述第七圖像、所述第八圖像和所述第九圖像的第三等級部位的條紋是否清晰，得到第六判斷結果；當所述第六判斷結果表示所述第六圖像、第七圖像、第八圖像和第九圖像的第三等級部位的條紋至少一個不清晰時，控制所述成像鏡頭的鏡面與所述裁剪測試卡平面平行，返回“對所述裁剪測試卡拍照”步驟；當所述第五判斷結果表示所述第一圖像的第三等級部位的條紋不清晰時，控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，返回“對所述裁剪測試卡拍照，獲取測試卡圖像”步驟。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述判斷所述第一圖像的第一等級部位的條紋是否清晰，具體包括：利用公式計算所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像的灰度均值，其中f(i,j)為所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像上第i行j列的圖像灰度值，n為所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像上的總像素點數；利用公式計算所述第一圖像的第一等級部位的條紋圖像的方差D；判斷所述方差D是否小于于設定閾值；如果所述方差D不小于設定閾值，則確定所述第一圖像的第一等級部位的條紋清晰；如果所述方差D小于設定閾值，則確定所述第一圖像的第一等級部位的條紋不清晰。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制所述電機驅動所述成像鏡頭前進步長，之前包括：計算所述設定閾值與所述方差D之間的差值，所述差值大于零；判斷所述差值是否大于20，得到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪軍，余濤，
申請(專利權)人：中國計量大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33