[发明专利]一种基于软同步技术的快速聚焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速聚焦方法，尤其是一种基于软同步技术的快速聚焦方法。

背景技术

在精密影像测量领域，测量设备需要具备自动聚焦使被测目标清晰的功能，在此基础上才能实现精准测量的各项任务。

目前行业中采用的普遍方法是通过测量设备的运动驱动模块并根据图像采集模块的反馈信息，找到图像最清晰的位置。然后在此清晰位置测量被测目标的尺寸和其它数据信息等，进而消除因工件差异和操作人员摆放不一致所导致的测量数据不稳定不精确的问题。

但是传统的自动聚焦方法，需要在清晰面附近停顿多步，每一步完全停住以后才能采集图像并计算，因此不难看出，这种方法效率不高。

更进一步的快速聚焦在聚焦的过程中不停顿，通过图像采集模块的上下移动就可以找到清晰面。然而这需要在运动驱动模块和图像采集模块之间通过同步触发信号线传递同步信息，才能实现快速聚焦。但是这种模式不够灵活，因为对于中低端影像测量设备来说，其通常没有外触发功能，因此这些设备无法实现快速聚焦。另外，增加触发线会使机械结构较为复杂。这种基于位置同步的硬同步方式对于快速聚焦的实现有着其无法避免的缺陷。

而一种新型的基于时间同步的软同步方式来实现快速聚焦，则不需要在运动驱动模块和图像采集模块之间通过同步触发信号线来传递同步信息，同时因为没有触发信号线，使得机械结构保持原有的简洁。因此这种软同步技术下的快速聚焦方法对于实现快速聚焦有着重大意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于软同步技术的快速聚焦方法，包括以下模块：运动驱动模块、图像采集模块、计算控制模块和迭代模块；所述计算控制模块包括同步单元和标记单元；所述同步单元包括驱动同步子单元和图像同步子单元，所述标记单元包括位置标记子单元和图像标记子单元。

所述运动驱动模块用于驱动所述图像采集模块并使之移动；

所述图像采集模块用于对被测工件进行成像，并将所成影像数据传输给所述计算控制模块；

所述计算控制模块用于控制所述运动驱动模块的所有工作过程，用于处理所述图像采集模块采集到的影像数据以获得被测工件的参数；其中的同步单元用于同步所述运动驱动模块和所述图像采集模块，其中的标记单元用于标记所述运动驱动模块和所述图像采集模块。

所述迭代模块用于找到最优的清晰面的位置以实现最终的快速聚焦。

一种基于软同步技术的快速聚焦方法，包括以下步骤：

1.所述运动驱动模块与所述计算控制模块通过所述计算控制模块中的驱动同步子单元实现时间同步。首先，所述驱动同步子单元通过向所述运动驱动模块发送请求获取其当前时钟再计算所述计算控制模块在此过程中的首末时钟的中间值，即可获取所述运动驱动模块的时钟。多次重复以上步骤，选取最稳定的几次过程的时钟平均值作为所述运动驱动模块与所述计算控制模块之间的同步时间差。

2.所述图像采集模块与所述计算控制模块通过所述计算控制模块中的图像同步子单元实现时间同步。首先，在影像测量有效显示区域内放置一个量块，通过轮廓光照射使量块显现一条黑白过渡的边缘。然后，所述计算控制模块控制所述运动驱动模块使此边缘以某一固定速度在图像采集视野内划过。根据所述运动驱动模块记录的每个时钟对应的机器位置，可以换算出每一瞬间此黑白边缘理论上应处于的位置；再对运动中出现黑白边缘的几帧图像进行去运动模糊的算法，得到实际边缘所处的位置；在速度已知的条件下，由实际边缘位置和理论边缘位置就可以算出所述图像采集模块与所述计算控制模块之间的同步时间差。

3.所述图像采集模块通过所述计算控制模块中的所述图像标记子单元，连续不间断以最大采样速率采集图像，并对每帧图像标记采集时间。

4.所述运动驱动模块通过所述计算控制模块中的所述位置标记子单元，以高于图像帧率的速度记录运动部件的位置信息，并对每个位置标记硬件时间。

5.所述计算控制模块，算出每一帧图像对应的位置信息，通过插值算法使对应的准确度高于位置信息的采样密度。用单独的线程计算图像的清晰度，并有选择地计算需要计算的图像而不用计算所有采集的图像。

6.所述迭代模块通过所述计算控制模块提供的图像信息和迭代算法找到最优清晰面的位置。当已有三个点的位置和清晰度数值后，通过判断这三点的趋势来估计清晰点最有可能的位置，在这个位置附近找图像序列里的对应点，通常这一点不一定在最清晰的位置，但是已经十分接近最清晰的位置，把这一点取代原来三点中最远的点，继续这样的判断就可以在很少的几步迭代后找到最清晰的位置，至此完成快速聚焦的全部过程。