[发明专利]一种基于固定场景的快速自动聚焦的方法及装置

说明书

一种基于固定场景的快速自动聚焦的方法及装置，首先获得摄像机的聚焦曲面，其次根据所述云台位置信息确定物距信息，基于所述云台位置信息和所述物距信息生成云台‑物距表，最后通过所述云台‑物距表查询当前所述摄像机所对准的位置的物距信息，根据当前物距信息通过所述聚焦曲面得出聚焦信息，所述摄像机的聚焦电机根据该聚焦信息快速完成自动聚焦。不需要复杂的计算，进一步提高了聚焦速度，不需要额外增加测距传感器，节省了生产成本，使用对焦曲面，方便快速聚焦。尤其在快速移动的大倍率摄像机中效果更为明显，聚焦速度更快。

技术领域

本发明属于监控摄像机领域，具体涉及一种基于固定场景的快速自动聚焦的方法及装置。

背景技术

目前对于绝大多说的监控摄像机来说，都是固定在一个位置，如大楼的顶楼、房间顶部的角落或者专用的监控柱台上，且这些地方都是比较宽敞，室内最远距离也在10米左右，室外距离可达1公里远。自动聚焦是指摄像机根据获得到的图像的统计信息如高频分量、图像锐度值等以及图像的相关信息如相位差等驱动变倍和聚焦电机达到图像最清晰的位置。对于可自动聚焦的监控摄像机来说，其可以控制云台转动完成任意位置的拍摄成像，但不同的聚焦方法会导致摄像机有不同的聚焦速度和聚焦精度。对于采用单纯图像处理的方法完成自动聚焦的摄像机来说，在距离3米到1公里远的聚焦范围，聚焦速度反应会更慢，对于使用主动式聚焦的摄像机来说，通过查询事先测得的聚焦曲线或者聚焦曲面等完成自动聚焦，由于不同厂家或者同一厂家生产的同一种设备，由于不可预测的组装误差导致每一台设备的聚焦位置或多或少都是不一样的，这也会增加聚焦速度。

现有技术监控摄像机的聚焦方法，目前通常有以下几方案解决：

第一：通过数字处理的方法实现自动聚焦，这属于被动式聚焦。其原理摄像机首先抓拍一张图片，使用算法计算图像的相关统计信息如高频分量值，图像锐度值、图像直方图等，这些值一般都具有单峰即在聚焦过程中只有一个最大值，例如图像最清晰时，细节最多，高频分量值就最大，图像边界就最明显，图像的锐度值就最大，图像对比度就最大，其直方图分布就最广等，所以可以根据这些值和某些搜索算法如爬山算法、变步长爬山算法等进行最大值搜索，从而达到最佳的聚焦位置。

第二：使用主动式聚焦，如激光测距或者超声波测距等方法进行自动聚焦。其原理是首先使用激光或者超声波进行测距，获得距离后，通过查表法获得此距离下的聚焦位置信息进而驱动变倍或者聚焦电机到相应位置完成快速聚焦，这种方法下的聚焦数据表是事先测量好的。

对于第一种方法来说，虽然聚焦精度很高，但是其需要对图像进行大量的处理，不仅加重了系统的计算而且降低了聚焦速度。

对于第二种方法，虽然聚焦速度很快，但是由于需要额外增加设备使得生产成本变高，且对于某些吸收红外线和超声波的材料界面来说，距离测量不准导致聚焦错误。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种基于固定场景的快速自动聚焦的方法和装置，主要就是为了在固定场景中提升摄像机的聚焦速度而设计，在不使用额外的设备的前提下，进一步提高聚焦速度，减少计算。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于固定场景的快速自动聚焦的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

(1)获得摄像机的聚焦曲面；

(2)选取云台位置，记录此时的云台位置信息，根据所述云台位置信息确定物距信息，基于所述云台位置信息和所述物距信息生成云台-物距表；

(3)获得所述云台的位置信息，通过所述云台-物距表查询当前所述摄像机所对准的位置的物距信息，根据当前物距信息通过所述聚焦曲面得出聚焦信息，所述摄像机的聚焦电机根据该聚焦信息快速完成自动聚焦。

优选的，所述步骤(1)中，通过测量摄像机在各个物距下的变倍-聚焦曲线，随后利用插值法或公式拟合法生成三维的所述聚焦曲面。