[发明专利]一种基于液体透镜的自适应调焦方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于液体透镜的自适应调焦方法及系统，属于光电图像传感器技术领域。本发明能够解决传统自动调焦系统对于实时性要求较高的场合成像效率难以提高的缺点。本发明采用仿生变分辨率采样方式，具有中间高分辨率采样、边缘低分辨率采样的特点，使得系统在满足大视场的同时又具有局部高分辨率成像的能力。可实现对视场边缘区域的数据压缩，减少参与计算的数据量，提高数据传输效率，从而提高了调焦的实时性。本发明具有结构紧凑、大视场、高精度的特点，能够压缩视场边缘区域数据，提高数据传输效率和调焦实时性，还能通过自适应窗口的调节减少背景区域影响从而增加调焦准确度。

技术领域

本发明涉及一种基于液体透镜的自适应调焦方法及系统，属于光电图像传感器技术领域。

背景技术

变焦成像系统因具有焦距可变而能观察不同视场内的目标，该优点相对于传统的定焦成像系统，大幅提高系统的集成性。变焦光学系统借助变倍组与补偿组的相互配合，能实时得到目标在不同放大倍率下的清晰像。随着新型光学材料(比如：液体透镜)及新型驱动材料(比如：压电陶瓷)的应用，使得变焦成像系统的自动化、小型化程度进一步提高。同时，随着图像传感器(例如：基于CCD和CMOS工艺的图像传感器)分辨率增高，能配合变焦光学系统提高成像分辨率。目前，自动变焦成像系统广泛应用在显微成像、安防监控、工业测量以及诸多军民领域。

现有变焦成像系统的图像传感器的分辨率不断提高，对于系统数据传输带宽的要求也越来越高，这导致变焦成像系统效率难以提高。现有的变焦成像系统大多运用均匀的图像采样方式，目标区域和非目标区域运用相同的分辨率进行采样，致使大量的数据参与调焦运算，降低了系统的实时性。并且，过多的非目标区域参与调焦计算，会对目标区域的调焦产生干扰，从而降低调焦系统的准确性。

生物视觉成像机理以及自适应调焦窗口为解决上述问题提供一种思路。人眼视网膜具有采样非均匀的特点，同时，人眼视网膜与大脑皮层之间有着近似笛卡尔坐标到对数极坐标的转换关系，使其具有数据压缩与抗尺度与旋转变化的特点。自适应调焦窗口能够调节采样窗口大小，具有有效降低非目标区域干扰的特点。因此，生物视觉成像机理以及自适应调焦窗口的综合运用特别适用于无人车中的道路识别、机器人中的目标跟踪等需要大视场、高数据量的实时处理场合。

发明内容

本发明的目的是为了同时实现大视场、高精度和高数据量的实时处理，提供一种基于液体透镜的自适应调焦方法及系统。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于液体透镜的自适应调焦方法，具体步骤如下：

步骤一：根据预设的变倍数值改变变倍组焦距的大小，从而实现变焦成像系统的变倍。

步骤二：采用变倍后的变焦成像系统中的图像传感器采集图像，并且在图像处理单元中实现模拟人眼仿生算法。

在模拟人眼仿生算法中，将笛卡尔坐标系下的图像转换为对数极坐标系下的图像，能够实现中央高分辨率采样和边缘低分辨率采样。模拟人眼仿生算法的变分辨率采样包括定分辨率区域和变分辨率区域，定分辨率区域半径为r₀，变分辨率区域第一环半径为r₁，第二环半径为r₂，第k环半径为r_k，第一环采样像素的直径为D₁，第二环采样像素的直径为D₂，第k环采样像素的直径为D_k，根据人眼视网膜特性，数学表达式如下：

公式(1)中N为变分辨率区域中每一环的像素数，q为变分辨率区域中相邻环之间像素直径的增长率，k-1为变分辨率区域的第k-1环(k≥2)。

步骤三：自适应调焦窗口大小的选取与确定。