一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)及處理方法技術(shù)方案

一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)及處理方法，涉及攝像頭模組調(diào)焦領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有采用人工調(diào)焦存在的攝像機(jī)重復(fù)性和穩(wěn)定性差、效率低的問題。本發(fā)明專利技術(shù)包括視頻解碼芯片對輸入的視頻信號進(jìn)行解碼后傳輸給FPGA芯片進(jìn)行視頻圖像處理；FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片采集位置反饋信息以判斷當(dāng)前自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，通過調(diào)焦控制芯片驅(qū)動自動調(diào)焦處理系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)焦工作；視頻編碼芯片對經(jīng)FPGA芯片處理后的視頻信號進(jìn)行編碼后輸出給遠(yuǎn)程計算機(jī)；FPGA芯片通過通訊接口芯片執(zhí)行遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制命令，遠(yuǎn)程計算機(jī)通過通訊接口芯片對FPGA芯片進(jìn)行升級處理。本發(fā)明專利技術(shù)調(diào)焦精度高、使用靈活方便，體積小、功耗和成本低。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)及處理方法
本專利技術(shù)涉及攝像頭模組調(diào)焦
，具體涉及一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)及處理方法。
技術(shù)介紹
自動調(diào)焦技術(shù)伴隨著成像探測器的誕生而不斷的發(fā)展，從其基本原理來區(qū)分，自動調(diào)焦技術(shù)主要有測距法、聚焦檢測法和圖像處理法，由于前兩種方法都嚴(yán)重依賴于成像結(jié)構(gòu)及探測器，從而限制了其推廣應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)及圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，基于圖像處理技術(shù)的自動調(diào)焦發(fā)展迅速，這有賴于圖像處理技術(shù)的靈活性，可針對不同使用要求進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的調(diào)焦。目前，隨著嵌入式技術(shù)及調(diào)焦算法的發(fā)展，自動調(diào)焦技術(shù)無論是在結(jié)構(gòu)上，還是在調(diào)焦算法本身上都已經(jīng)比較完善，因此市場上大多數(shù)攝像機(jī)都采用了集成調(diào)焦功能的嵌入式芯片進(jìn)行調(diào)焦處理。但是，這種集成調(diào)焦功能的嵌入式芯片是為了適應(yīng)常規(guī)條件下攝像機(jī)的調(diào)焦動作，而在一些特殊場合，例如低照度、高照度或者場景特征比較單一的情況下，這些攝像機(jī)都無法完成調(diào)焦動作。因此，在一些特殊場合下應(yīng)用的攝像機(jī)依然是靠人工進(jìn)行調(diào)焦，由于不同的操作人員對圖像清晰度的定義和感覺不同，這就勢必會造成圖像采集結(jié)果的差異性，尤其是在一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)或工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，將會使攝像機(jī)的重復(fù)性和穩(wěn)定性有很大差別，同時在多攝像頭的條件下也會造成調(diào)焦效率的下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有采用人工調(diào)焦存在的攝像機(jī)重復(fù)性和穩(wěn)定性差、調(diào)焦效率低的問題，本專利技術(shù)提供一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)及處理方法。本專利技術(shù)為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，包括：FPGA芯片；與FPGA芯片以及攝像機(jī)的視頻接口相連的視頻解碼芯片，對輸入的視頻信號進(jìn)行解碼并傳輸給FPGA芯片進(jìn)行視頻圖像處理；與FPGA芯片、調(diào)焦電機(jī)的調(diào)焦電氣接口以及位置反饋元件的反饋元件接口相連的調(diào)焦控制芯片，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片采集位置反饋元件的位置反饋信息以判斷當(dāng)前自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)從而驅(qū)動自動調(diào)焦處理系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)焦工作；遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的視頻編碼芯片，對經(jīng)FPGA芯片處理后的視頻信號進(jìn)行編碼并無損輸出給遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的通訊接口芯片，所述FPGA芯片通過通訊接口芯片執(zhí)行遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制命令，同時遠(yuǎn)程計算機(jī)通過通訊接口芯片對FPGA芯片進(jìn)行升級處理。進(jìn)一步的，還包括：與FPGA芯片相連的內(nèi)存芯片，用于存儲攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果。進(jìn)一步的，還包括：與FPGA芯片相連的程序及數(shù)據(jù)存儲芯片，用于存儲調(diào)焦處理程序以及自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)。進(jìn)一步的，所述視頻解碼芯片的具體型號為：TVP5150；所述調(diào)焦控制芯片的具體型號為：A3979；所述視頻編碼芯片的具體型號為：ADV7123；所述通訊接口芯片的具體型號為：MAX485。本專利技術(shù)還提供了采用上述的自動調(diào)焦處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一種自動調(diào)焦處理方法，包括以下步驟：步驟一、所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片讀取位置反饋元件的位置反饋信息，以獲取當(dāng)前自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)和位置信息；步驟二、通過視頻解碼芯片對輸入的攝像機(jī)視頻信號進(jìn)行解碼并將解碼后的數(shù)字視頻信號傳輸給FPGA芯片，通過FPGA芯片以及調(diào)焦算法計算當(dāng)前位置圖像的平均調(diào)焦評價函數(shù)FDavg；步驟三、通過FPGA芯片以及調(diào)焦算法設(shè)定自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的調(diào)焦步長，所述調(diào)焦步長大于調(diào)焦精度，記錄并保存當(dāng)前位置的前兩步圖像的平均調(diào)焦評價函數(shù)F′Davg；步驟四、通過FPGA芯片判斷FDavg與F′Davg之間的關(guān)系：若FDavg≥F′Davg，則執(zhí)行步驟五；若FDavg＜F′Davg，則執(zhí)行步驟六；步驟五、通過調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動攝像機(jī)的鏡頭沿光軸運(yùn)行方向繼續(xù)運(yùn)行，返回步驟四；步驟六、通過FPGA芯片判斷調(diào)焦步長是否大于調(diào)焦精度：若是，則將調(diào)焦步長減半，然后通過調(diào)焦電機(jī)驅(qū)動自動調(diào)焦處理系統(tǒng)沿光軸運(yùn)行方向的反方向運(yùn)行，返回步驟四；若否，則自動調(diào)焦工作結(jié)束；步驟七、當(dāng)自動調(diào)焦工作結(jié)束后，最終輸出的視頻圖像仍不能滿足攝像機(jī)應(yīng)用場景需求時，則需要對攝像機(jī)的應(yīng)用場景進(jìn)行分析并計算出一個滿足系統(tǒng)調(diào)焦需求的平均調(diào)焦評價函數(shù)F″Davg；步驟八、利用遠(yuǎn)程計算機(jī)通過通訊接口芯片將升級數(shù)據(jù)傳輸給FPGA芯片，然后對FPGA芯片本身的調(diào)焦處理程序進(jìn)行升級處理；將上述的平均調(diào)焦評價函數(shù)F″Davg替換步驟二中的當(dāng)前位置圖像的平均調(diào)焦評價函數(shù)FDavg，并繼續(xù)執(zhí)行步驟一。本專利技術(shù)的有益效果是：1、本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，接口豐富，使用靈活方便，體積小且功耗和成本低，便于現(xiàn)有系統(tǒng)的改造升級，滿足特殊場合應(yīng)用需求。2、本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理方法，粗調(diào)焦時步長增大，細(xì)調(diào)焦時步長減小，相較于已有調(diào)焦函數(shù)計算速度快、精度高。3、本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理方法與現(xiàn)有的通用型處理方法相比，能夠針對圖像清晰度評價函數(shù)即平均調(diào)焦評價函數(shù)FDavg進(jìn)行優(yōu)化，以滿足特殊場合應(yīng)用需求。4、本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理方法能兼容目前通用的調(diào)焦方法，同時針對特殊場合的應(yīng)用，它還提供了一種極為方便的升級和設(shè)置方法，從而有利于自動調(diào)焦技術(shù)的應(yīng)用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為攝像機(jī)接口模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為自動調(diào)焦處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖5為信號接口輸出模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖6為攝像機(jī)與本專利技術(shù)的自動調(diào)焦處理系統(tǒng)之間的位置關(guān)系示意圖。圖中：1、調(diào)焦電機(jī)，2、位置反饋元件，3、自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，4、光軸，5、攝像機(jī)。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本專利技術(shù)的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)主要包括：攝像機(jī)接口模塊、自動調(diào)焦處理模塊、信號接口輸出模塊。攝像機(jī)接口模塊與攝像機(jī)5、攝像機(jī)5中的調(diào)焦電機(jī)1以及位置反饋元件2相連，攝像機(jī)接口模塊與自動調(diào)焦處理模塊通過IO接口相連，自動調(diào)焦處理模塊與信號接口輸出模塊通過IO接口相連，信號接口輸出模塊與遠(yuǎn)程計算機(jī)相連并進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。如圖6所示，本專利技術(shù)的自動調(diào)焦處理系統(tǒng)3在與攝像機(jī)5進(jìn)行安裝時，對自動調(diào)焦處理系統(tǒng)3的具體位置并無明確要求，只需要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行安裝，滿足其靈活方便的特點(diǎn)。如圖2和圖3所示，攝像機(jī)接口模塊包括：視頻解碼芯片和調(diào)焦控制芯片。視頻解碼芯片和調(diào)焦控制芯片均與自動調(diào)焦處理模塊相連，視頻解碼芯片與攝像機(jī)5的視頻接口相連，調(diào)焦控制芯片與調(diào)焦電機(jī)1的調(diào)焦電氣接口相連，同時調(diào)焦控制芯片還與位置反饋元件2的反饋元件接口相連。攝像機(jī)接口模塊為本專利技術(shù)的自動調(diào)焦處理系統(tǒng)3前端，主要是為了匹配原有攝像機(jī)5的視頻接口、調(diào)焦電機(jī)1的調(diào)焦電氣接口和位置反饋元件2的反饋元件接口。針對目前常見的視頻接口如LVDS差分視頻接口、CameraLink接口、CVBS接口、SDI接口及HDMI等接口輸出的視頻信號，通過視頻解碼芯片對輸入的視頻信號進(jìn)行解碼并提供給自動調(diào)焦處理模塊進(jìn)行視頻圖像處理；針對目前常見的調(diào)焦電機(jī)1如直流電機(jī)、步機(jī)電機(jī)、壓電陶瓷等器件，通過調(diào)焦控制芯片進(jìn)行匹配，使調(diào)焦電機(jī)1接入自動調(diào)焦處理系統(tǒng)3以驅(qū)動其進(jìn)行自動調(diào)焦工作；針對目前常見的位置反饋元件2如電位機(jī)、編碼器、光電開關(guān)等器件，通過調(diào)焦控制芯片進(jìn)行匹配，使位置反饋元件2接入自動調(diào)焦處理系統(tǒng)3，以實(shí)時反饋當(dāng)前自動調(diào)焦本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：FPGA芯片；與FPGA芯片以及攝像機(jī)的視頻接口相連的視頻解碼芯片，對輸入的視頻信號進(jìn)行解碼并傳輸給FPGA芯片進(jìn)行視頻圖像處理；與FPGA芯片、調(diào)焦電機(jī)的調(diào)焦電氣接口以及位置反饋元件的反饋元件接口相連的調(diào)焦控制芯片，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片采集位置反饋元件的位置反饋信息以判斷當(dāng)前自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)從而驅(qū)動自動調(diào)焦處理系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)焦工作；遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的視頻編碼芯片，對經(jīng)FPGA芯片處理后的視頻信號進(jìn)行編碼并無損輸出給遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的通訊接口芯片，所述FPGA芯片通過通訊接口芯片執(zhí)行遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制命令，同時遠(yuǎn)程計算機(jī)通過通訊接口芯片對FPGA芯片進(jìn)行升級處理。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：FPGA芯片；與FPGA芯片以及攝像機(jī)的視頻接口相連的視頻解碼芯片，對輸入的視頻信號進(jìn)行解碼并傳輸給FPGA芯片進(jìn)行視頻圖像處理；與FPGA芯片、調(diào)焦電機(jī)的調(diào)焦電氣接口以及位置反饋元件的反饋元件接口相連的調(diào)焦控制芯片，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片采集位置反饋元件的位置反饋信息以判斷當(dāng)前自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的執(zhí)行狀態(tài)，所述FPGA芯片通過調(diào)焦控制芯片驅(qū)動調(diào)焦電機(jī)從而驅(qū)動自動調(diào)焦處理系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)焦工作；遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的視頻編碼芯片，對經(jīng)FPGA芯片處理后的視頻信號進(jìn)行編碼并無損輸出給遠(yuǎn)程計算機(jī)；與FPGA芯片以及遠(yuǎn)程計算機(jī)相連的通訊接口芯片，所述FPGA芯片通過通訊接口芯片執(zhí)行遠(yuǎn)程計算機(jī)的控制命令，同時遠(yuǎn)程計算機(jī)通過通訊接口芯片對FPGA芯片進(jìn)行升級處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括：與FPGA芯片相連的內(nèi)存芯片，用于存儲攝像機(jī)視頻數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括：與FPGA芯片相連的程序及數(shù)據(jù)存儲芯片，用于存儲調(diào)焦處理程序以及自動調(diào)焦處理系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻解碼芯片的具體型號為：TVP5150；所述調(diào)焦控制芯片的具體型號為：A3979；所述視頻編碼芯片的具體型號為：ADV7123；所述通訊接口芯片的具體型號為：MAX485。5.采用權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的一種自動調(diào)焦處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的自動調(diào)焦處理方法，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曲鋒，王百金，
申請(專利權(quán))人：長春歐意光電技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：吉林,22