[发明专利]一种CCD相机清晰成像自动对焦装置及方法

说明书

本发明公开了一种CCD相机清晰成像对焦装置，包括CCD相机、结构光投影仪、夹紧机构、3个外啮合直齿轮、3个开合外啮合直齿轮、3个步进电机与箱体，在自动对焦方法中，首先通过驱动调焦环电机与曝光度电机进行画面远近与曝光度调节，其后通过电机以固定步长驱动调焦环旋转，并同时控制CCD相机对焦环拍照开关采集一系列模糊——清晰——模糊的图像序列，以提出的像素选择阈值改进式Brenner算法，配以中央感兴趣区域提取方法与电机搜索策略，完成CCD相机在无法手动对焦情况的自动对焦，通过此装置及方法实现CCD相机自动调参清晰成像，推进相机图像检测相关领域的自动化与智能化发展进程。

技术领域

本发明涉及相机自动对焦技术领域，尤其涉及一种CCD相机清晰成像自动对焦装置及方法。

背景技术

目前，在三维测量方面，目前多采用手动对焦的CCD相机，通过手动调节相关CCD相机参数，使用者手动调整镜头位置，通过观察相机成像清晰度而决定相机的对焦位置。然而，手动对焦的方式是技术人员肉眼观察的主观结果，并且，这种依赖于人为主观因素的对焦方法，经过长时间的用眼后易产生视觉疲劳，使得对焦速度、精度低，较大地依赖于用户的主观因素。

现有手动对焦方案，是拍摄前进行手动对焦至相机成像清晰后拍摄图像，而对于CCD相机搭载于运动平台上，其在运动时与被测物之间的距离发生改变，导致成像模糊的情况，手动对焦技术无法进行对焦形成清晰的图像，因而手动对焦方案不适用于CCD相机处于动态运动过程中的CCD相机清晰成像，不利于推进利用CCD相机进行相关研究领域的自动化与智能化。

因此，需要针对手动对焦CCD相机的自动对焦设计，解决CCD搭载于运动平台的动态运动过程的清晰成像问题，同时提高对焦速度及效率，避免用户因主观因素而导致对焦不准。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种CCD相机清晰成像自动对焦装置及方法。本发明的目的在于提供能够解放双手与眼球的、适用于CCD相机无法进行手动对焦的场景的装置及方法，提高对焦速度与精度，解决了现有手动对焦CCD相机参数无法动态调节，依靠使用者主观判断而致对焦精度及速度缓慢的问题，将手动调参的CCD相机转化为自动调参的CCD相机，推动实现CCD相机自动对焦的自动化与智能化。

本发明所采用的技术方案是：为实现上述CCD相机与结构光投影仪处于动态运动的环境时也能调参的目的，设计一种CCD相机清晰成像对焦装置，包括箱体，其特征在于：所述箱体的内部包括有CCD相机、结构光投影仪、三个外啮合直齿轮、三个夹紧机构、三个开合外啮合直齿轮、三个步进电机，所述箱体开有T型槽，T型槽后半部分开有小T型导轨，所述箱体的T型槽表面安装有CCD相机，结构光投影仪，所述箱体内表面底部放置有调节CCD相机三个参数的三个步进电机，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。

优选的，所述接触螺栓542与CCD相机2表面接触的下表面为覆盖有橡胶膜。