[发明专利]一种CCD相机清晰成像自动对焦装置及方法

权利要求书

1.一种CCD相机清晰成像对焦装置，包括箱体1，其特征在于：所述箱体1的内部包括有CCD相机2，结构光投影仪3，三个外啮合直齿轮4，三个夹紧机构5，三个开合外啮合直齿轮6，三个步进电机7，所述箱体1开有T型槽11，T型槽11后半部分开有小T型导轨12，所述箱体1的T型槽11表面安装有CCD相机2，结构光投影仪3，所述箱体1内表面底部放置有调节CCD相机参数的三个步进电机7，箱体前方开有CCD相机2与结构光投影仪3的视窗口，后部开有接线口以及安装口；

CCD相机2中有三个参数调节环，包括曝光度调节环21、调焦环22、对焦环23，曝光度调节环21、调焦环22、对焦环23上分别套有开合外啮合直齿轮6，与相对应的电机7输出轴固连的三个外啮合直齿轮4相互啮合；

夹紧机构5包括7型架51、T型架52、弹簧53、手拧螺栓固定机构54，7型架51开有螺纹孔55，手拧螺栓固定机构54由手拧旋钮541与接触螺栓542组成，接触螺栓542与螺纹孔55之间可通过手拧旋钮541上下移动，手拧旋钮541与接触螺栓542旋动至紧固，所述夹紧机构5通过T型架52放置于箱体1中的小T型导轨12中；

开合外啮合直齿轮6包括凸口61、啮合口62与小弹簧63，且与调焦环22对应的开合外啮合直齿轮6内圈直径，小于另外两个开合外啮合直齿轮6的直径，调焦环22与对焦环23的开合外啮合直齿轮6的内圈直径相同，且内圈覆盖橡胶材料。

2.如权利要求1所述的CCD相机清晰成像对焦装置，其特征在于：接触螺栓542与CCD相机2表面接触的下表面为覆盖有橡胶膜。

3.如权利要求1所述的CCD相机清晰成像对焦装置，其特征在于：夹紧机构5的T型架52为通口，7型架为实心，7型架下表面与T型架通口底面之间通过弹簧53固连，当CCD相机2与结构光投影仪3的位置摆放至合适位置时，装于箱体1的三个夹紧机构5通过小T型导轨12平移至CCD相机2与结构光投影仪3上方，首先通过拉动7型架51，依靠弹簧53的弹簧力进行CCD相机2与结构光投影仪3的一次夹紧，再旋动手拧旋钮541旋动接触螺栓542，至CCD相机2与结构光投影仪3二次夹紧。

4.一种CCD相机清晰成像对焦方法，其特征在于，包含以下步骤:

（1）根据环境条件驱动电机运行，手动在PC端调节曝光度、画面大小，首先应先调整画面远近，再调节曝光度；

（2）对焦清晰度调节，驱动电机以上述开合外啮合直齿轮6进行传动，从驱动对焦环转动，进行清晰度调节。

5.如权利要求4所述的CCD相机清晰成像对焦方法，其特征在于：所述采集的原始图像应进行感兴趣对焦区域选择，由于相机中心区域的图像没有畸变，且一般都将图像的中心区域作为目标物，因此所述对焦感兴趣区域将图像中心作为研究目标，感兴趣区域的提取为采用中央区域对焦法，在原图像取正中间的固定大小区域进行对焦，并通过对焦感兴趣区域提取，消除图像中非研究目标的干扰，突出研究目标，提高对焦速度与精度。

6.如权利要求4所述的CCD相机清晰成像对焦方法，其特征在于：所述感兴趣区域图像在进行对焦函数评价前需进行数据转换，以避免软件本身运算规则对图像信息进行删除，保存原始图像，对焦函数值都需经过归一化处理后输出，将不同图像之间的对焦值转变为统一标准显示。

7.如权利要求4所述的CCD相机清晰成像对焦方法，其特征在于：所述清晰成像电机搜索策略步骤为：（1）从CCD相机对焦环当前位置为初始位置，驱动相机以固定步长左右旋转，当前位置的左右方向各采集一幅图像；（2）经过上述中央感兴趣区域算法提取，获得感兴趣对焦区域；（3）以上述感兴趣区域为目标，使用像素选择阈值改进式Brenner算法进行图像清晰度评价，设为E1，E2，并判断两幅感兴趣区域图像清晰度评价值大小，若E1E2则以E1方向采集模糊——清晰——模糊的图像序列；（4）判断步骤（3）中图像清晰度值最大处清晰度是否满足设定阈值T，满足则对焦结束，驱动相机定位至评价值最大位置，反之，则半减步长以当前位置为初始位置，重复步骤（1）、（2）、（3），其中，清晰度精度阈值T的值由实际相机实验数据所得。