電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法。 技術(shù)背景
[0002] 隨著各種成像設(shè)備自動化、智能化的迅速發(fā)展，自動對焦技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛， 在傳統(tǒng)的自動對焦系統(tǒng)中，自動對焦時(shí)通過電機(jī)來調(diào)節(jié)鏡頭組合圖像探測器之間的位置從 而在圖像探測器(如可見光CCDXMOS或紅外探測器)上獲得清晰的圖像。因而使得成像系統(tǒng) 體積龐大，電機(jī)帶動鏡頭移動尋找最佳位置期間功耗較高，對焦時(shí)間較長。電動可調(diào)焦液體 鏡頭是近年來新興的一種可變焦鏡頭，與傳統(tǒng)的變焦鏡頭通過調(diào)整兩個(gè)固定焦距的鏡頭之 間的距離來實(shí)現(xiàn)變焦不同，液體鏡頭通過電場改變液體的壓力來調(diào)整焦距。根據(jù)相關(guān)測試， 每次的變焦過程所消耗的能量僅為o.lmj，而變焦所用的時(shí)間從最極端的凸面到凹面也僅 需幾毫秒。請參閱圖2,其為一典型電動可調(diào)焦液體鏡頭光焦度與驅(qū)動電流的關(guān)系示意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對已有自動對焦系統(tǒng)體積龐大，對焦功耗高、時(shí)間長的問題， 利用上述新型可調(diào)焦液體鏡頭，提供一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，使得自動 對焦系統(tǒng)體積小更小、功耗更低、對焦更加快速穩(wěn)定。
[0004] 根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦 方法，適用于需要自動對焦的攝像裝置中，其特征在于，所述自動對焦方法使得成像系統(tǒng)光 學(xué)組件在沒有任何相對位移的情況下完成對焦，獲得清晰的影像，所述方法包含W下步驟： (A) 圖像傳感器獲取圖像:可選用任何適配電動可調(diào)焦液體鏡頭的圖像傳感器來獲取 圖像； (B) 圖像預(yù)處理:采用鄰域平均法去除噪聲，灰度變換消除光線的影響，提升圖像質(zhì)量 使自動對焦更加精確； (C) 選定對焦區(qū)域：由用戶在圖像顯示器上選取需要對焦的區(qū)域； (D) 對焦區(qū)域追蹤：由追蹤算法根據(jù)用戶所選對焦區(qū)域的特征實(shí)現(xiàn)對對焦區(qū)域的跟蹤； (E) 計(jì)算對焦區(qū)域清晰度值:計(jì)算圖像對焦區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的梯度絕對值之和來作為 其對焦清晰度值，越清晰的圖像邊緣越銳利，梯度絕對值之和也應(yīng)該更大； (巧對焦控制:對焦控制單元根據(jù)對焦區(qū)域清晰度值的變化情況判斷成像系統(tǒng)焦距應(yīng) 該變大還是變小才能使對焦區(qū)域成像清晰并將此焦距改變信號發(fā)送給電動可調(diào)焦液體鏡 頭驅(qū)動器，使液體鏡頭改變焦距，尋找使對焦區(qū)域成像最清晰時(shí)的焦距； (G)液體鏡頭改變焦距：電動可調(diào)焦液體鏡頭驅(qū)動器接受對焦控制步驟產(chǎn)生的焦距改 變信號驅(qū)動液體鏡頭改變焦距。
[000引在本發(fā)明所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法自動對焦方法中，所述步驟 (D)中對用戶選定的對焦區(qū)域進(jìn)行追蹤，且步驟(E)中只對此對焦區(qū)域進(jìn)行清晰度值計(jì)算， 減小了成像畫面中其它物體運(yùn)動對對焦區(qū)域自動對焦的干擾，減小了計(jì)算量。
[0006] 在本發(fā)明所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法自動對焦方法中，步驟(F) 中的對焦控制算法，所采用的成像系統(tǒng)成像最清晰時(shí)的焦距捜索算法包括W下步驟： ①確定液態(tài)鏡頭驅(qū)動器電流改變方向，計(jì)算當(dāng)前對焦區(qū)域的清晰度值記為Vl，然后在 當(dāng)前液體鏡頭驅(qū)動電流的基礎(chǔ)上增加一預(yù)設(shè)較大值large并計(jì)算對焦區(qū)域的清晰度值記為 v2,若v2大于Vl則確定驅(qū)動器電流改變方向?yàn)檎颍ㄔ龃笠后w可變焦鏡頭驅(qū)動電流，減小其 焦距），否則驅(qū)動器電流改變方向?yàn)樨?fù)向（減小液體可變焦鏡頭驅(qū)動電流，增大其焦距）。
[0007] ②按照步驟①中確定的驅(qū)動器電流改變方向W預(yù)設(shè)改變量medium來改變驅(qū)動器 驅(qū)動電流 ③ 對電流改變前后對焦區(qū)域圖像的清晰度值進(jìn)行評價(jià)直至清晰度值連續(xù)n次出現(xiàn)下降 的情況，若是則說明成像系統(tǒng)已經(jīng)錯(cuò)過最佳對焦焦距，進(jìn)入步驟④，否則返回步驟②； ④ 改變驅(qū)動器電流改變方向，并在medium的基礎(chǔ)上減小一值step作為驅(qū)動器的電流改 變量。
[000引⑤判斷medium是否達(dá)到一最小值minimum,若是則液體鏡頭驅(qū)動器此時(shí)驅(qū)動電流 對應(yīng)的焦距即為該對焦控制方法尋找到的成像系統(tǒng)最佳時(shí)的焦距，結(jié)束對焦。否則返回步 驟②。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：成像系 統(tǒng)光學(xué)組件在沒有任何相對位移的情況下就可W完成對焦，獲得清晰的影像，結(jié)構(gòu)更加緊 湊，且對焦耗時(shí)更少，功耗更低，對焦更加快速穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明方法的控制操作流程圖 圖2為可調(diào)焦液體鏡頭光焦度與驅(qū)動電流的關(guān)系示意圖 圖3為本發(fā)明方法的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 圖4為典型的圖像清晰度評價(jià)函數(shù)曲線 圖5為實(shí)施例的自動對焦方法的流程圖 圖6為圖5所示的流程圖的一個(gè)子流程圖 圖7為自動對焦方法對焦控制單元捜索成像系統(tǒng)成像成清晰焦距的捜索過程示意圖 100缺陷零件視覺自動對焦檢測系統(tǒng)11電動可調(diào)焦液體鏡頭12定焦鏡頭13 USB2.0工業(yè)相機(jī)14 USB圖像傳輸線15液體鏡頭驅(qū)動器連接線16電動可調(diào)焦液體鏡 頭驅(qū)動器17 PC 18零件傳送帶19缺陷零件 A點(diǎn):確定液體鏡頭驅(qū)動器電流改變方向位置 B點(diǎn)：改變液體鏡頭驅(qū)動器電流改變方向位置 C點(diǎn)：確定成像系統(tǒng)最佳對焦焦距位置 a區(qū)段：確定液體鏡頭驅(qū)動器電流改變方向時(shí)驅(qū)動器電流的增大量 b區(qū)段：開始對焦焦距捜索時(shí)液體鏡頭驅(qū)動電流改變量 C區(qū)段:當(dāng)需要改變驅(qū)動器電流改變方向時(shí)電流改變量遞減值 d區(qū)段:驅(qū)動器電流最小分辨率值。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下： 實(shí)施例一： 參加圖^圖7，本電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，適用于需要自動對焦的攝像裝 置中，其特征在于操作步驟如下： (A) 圖像傳感器獲取圖像:可選用任何適配電動可調(diào)焦液體鏡頭的圖像傳感器來獲取 圖像； (B) 圖像預(yù)處理:采用鄰域平均法去除噪聲，灰度變換消除光線的影響，提升圖像質(zhì)量 使自動對焦更加精確； (C) 選定對焦區(qū)域：由用戶在圖像顯示器上選取需要對焦的區(qū)域； (D) 對焦區(qū)域追蹤：由追蹤算法根據(jù)用戶所選對焦區(qū)域的特征實(shí)現(xiàn)對對焦區(qū)域的跟蹤； (E) 計(jì)算對焦區(qū)域清晰度值:計(jì)算圖像對焦區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的梯度絕對值之和來作為 其對焦清晰度值，越清晰的圖像邊緣越銳利，梯度絕對值之和也應(yīng)該更大； (巧對焦控制:對焦控制單元根據(jù)對焦區(qū)域清晰度值的變化情況判斷成像系統(tǒng)焦距應(yīng) 該變大還是變小才能使對焦區(qū)域成像清晰并將此焦距改變信號發(fā)送給電動可調(diào)焦液體鏡 頭驅(qū)動器，使液體鏡頭改變焦距，尋找使對焦區(qū)域成像最清晰時(shí)的焦距； (G)液體鏡頭改變焦距：電動可調(diào)焦液體鏡頭驅(qū)動器接受對焦控制步驟產(chǎn)生的焦距改 變信號驅(qū)動液體鏡頭改變焦距。
[001引實(shí)施例二:本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特另化處如下； 所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，其特征在于所述步驟(D)中對用戶選定 的對焦區(qū)域進(jìn)行追蹤，且步驟(E)中只對此對焦區(qū)域進(jìn)行清晰度值計(jì)算，減小了成像畫面中 其它物體運(yùn)動對對焦區(qū)域自動對焦的干擾，減小了計(jì)算量。
[0013] 所述的電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，其特征在于所述步驟(巧中的對焦 控制算法，所采用的成像系統(tǒng)成像最清晰時(shí)的焦距捜索算法包括W下步驟： ① 確定液態(tài)鏡頭驅(qū)動器電流改變方向； ② 按照確定的電流改變方向通過驅(qū)動器改變電動可調(diào)焦鏡頭驅(qū)動電流； ③ 對電流改變前后對焦區(qū)域圖像的清晰度值進(jìn)行評價(jià)判斷清晰度值是否連續(xù)出現(xiàn)下 降的情況，若是進(jìn)入步驟④否則返回步驟②； ④ 改變驅(qū)動器電流改變方向，減小電流改變量 ⑤ 判斷電流改變量是否達(dá)到一預(yù)設(shè)最小值，若是則液體鏡頭驅(qū)動器此時(shí)驅(qū)動電流對 應(yīng)的焦距即為該對焦控制方法尋找到的成像系統(tǒng)最佳時(shí)的焦距，結(jié)束對焦。否則返回步驟 ②。
[0014] 實(shí)施例 參閱圖3，本項(xiàng)基于電動可調(diào)焦液體鏡頭的自動對焦方法，應(yīng)用于缺陷零件件視覺自動 對焦檢測系統(tǒng)100中，W調(diào)整成像系統(tǒng)的焦距使零件傳送帶18上的缺陷零件19在成像系統(tǒng) 中成清晰的影像。缺陷零件視覺自動對焦檢測系統(tǒng)100包括電動可調(diào)焦液體鏡頭11、定焦鏡 頭12、USB2.0工業(yè)相機(jī)13、USB圖像傳輸線14、液體鏡頭驅(qū)動器連接線15、電動可調(diào)焦液體鏡 頭驅(qū)動器16、PC 17。
[0015] 其中電動可調(diào)焦鏡頭11為C接口鏡頭，運(yùn)里選用化totune公司生產(chǎn)的型號為化-lO-30-Ci的C接口電動可調(diào)焦液體鏡頭，其調(diào)焦范圍為100-200mm對應(yīng)的驅(qū)動器施加電流為 0-293mA，且電流越大液體鏡頭焦距越小。由于接口的問題直接將電動可調(diào)焦鏡頭安裝在圖 像傳感器上往往無法成像，因此需要在液體鏡頭11與USB2.0工