摄像机自适应对焦控制装置、方法及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种摄像机自适应对焦控制装置、方法及计算机可读存储介质，分别获取主动对焦位置、初始准焦位置、泛焦位置步进电机位移值，以及普遍性准焦位置步进电机位移值和波动阈值。由普遍性对焦位置步进电机位移值加减波动阈值构成比较区间，若初始准焦位置和主动对焦步进电机位移值中只有一个落入该区间，则选取落入该区间的值；若都落入该区间，则优先选取主动对焦步进电机位移值；若都未落入该区间，则选取泛焦位置步进电机位移值。将步进电机移动至最终选取的位移位置并进行小范围主动对焦修正。本发明专利技术能够解决现有机车视频监控系统在振动运行环境下容易导致的摄像机虚焦，以及因机车重新编组、解编造成对焦不正确的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
摄像机自适应对焦控制装置、方法及计算机可读存储介质
本专利技术涉及视频监控
，尤其是涉及一种自适应对焦控制装置、方法、计算机可读存储介质，包括该计算机可读存储介质的摄像机及其在机车视频监控系统路况摄像机中的应用。
技术介绍
目前，现有的摄像机对焦方案主要是针对单次最佳效果的自动对焦和连续跟踪对焦。在机车视频监控系统路况摄像机的具体应用环境下，由于机车长时间处于振动环境中，步进电机的对焦位置会逐渐出现细微的改变，而造成虚焦，因此单次对焦一段时间后，需要再次进行对焦，维护非常麻烦。同时，机车频繁地进行编组和解编，其前方的视野会出现非常大的变化，解编或者作为头车时，对焦距离通常在30m～50m，而处于中间编组的机车路况摄像机，对焦距离则小于1m。当完成单次对焦后，在机车编组发生变化，再次成为头车时，则会因为对焦位置变化而出现无法看清远处的情况，对焦效果无法满足实际运用的需求。而连续跟踪对焦则会对对焦步进电机造成较大的消耗，影响长期运行条件下摄像机的步进电机寿命和对焦精度。同时，在对焦过程中由于焦点位置的移动所导致的模糊，也会影响到视频录像的效果。对此，现有技术主要采用了两种技术方案来克服步进电机的对焦位置改变导致虚焦，以及连续跟踪对焦导致步进电机损耗和对焦精度不高的技术缺陷。方案1为对摄像机镜头的步进电机采用对焦后锁止的方式保证摄像机焦距的稳定。但该方案仍然可能因为振动导致失焦，且灵活性较差。方案2为采用图像识别的方式检测摄像机视野范围内的场景，并通过对场景的识别进行自动对焦。该方案受限于诸多环境因素，且图像识别对于摄像机本身的计算能力要求很高，准确度不高，且实现困难。在现有技术中，主要有以下技术方案与本专利技术申请相关：该现有技术为北京汉邦高科数字技术股份有限公司于2012年08月14日申请，并于2012年11月14日公开，公开号为CN102780847A的中国专利技术申请《一种针对运动目标的摄像机自动对焦控制方法》。该专利技术申请公开了一种针对运动目标的摄像机自动对焦控制方法，包括以下步骤：1)采用基于背景剪除的运动目标检测算法对场景中运动目标位置区域进行标定；2)在确定摄像机对焦区域及对焦目标后，采用基于目标灰度梯度的自动聚焦控制算法，实现对标定的运动目标进行摄像机镜头的自动聚焦；其中步骤1)包括分步骤：1.1)高斯平滑滤波预处理；1.2)高斯背景模型建模；1.3)目标前景区域提取；1.4)高斯背景模型的更新；1.5)目标前景区域数学形态学处理；其中步骤2)包括分步骤：2.1)提取运动目标对焦区域；2.2)聚焦评价函数计算；2.3)聚焦调节控制。该现有技术方案针对目标变化的应用场景，利用自动聚焦算法对摄像机进行对焦操作，使拍摄的图像视窗内目标区域和物体的清晰。然而，该现有技术方案首先采利用检测算法对目标位置区域进行标定，然后再采用基于目标灰度梯度的自动聚焦控制算法对摄像机进行对焦，在场景变化较快且复杂的环境下，对焦算法的计算量较大，同时持续控制摄像机进行对焦，严重影响了镜头电机的使用寿命，设备后期的维护成本非常高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种摄像机自适应对焦控制装置、方法及计算机可读存储介质，以解决现有机车视频监控系统在振动运行环境下容易导致的摄像机虚焦，以及因机车重新编组、解编造成的对焦不正确的技术缺陷。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种摄像机自适应对焦控制装置、方法及计算机可读存储介质的技术实现方案，摄像机自适应对焦控制装置，包括：主动对焦位移值获取单元，获取摄像机的主动对焦步进电机位移值；第一比较单元，比较主动对焦步进电机位移值与初始准焦位置步进电机位移值，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃主动对焦步进电机位移值，保留初始准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留主动对焦步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；第二比较单元，将所述第一比较单元输出的步进电机位移值与普遍性准焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第一比较单元输出的步进电机位移值，保留普遍性准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第一比较单元输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；第三比较单元，将所述第二比较单元输出的步进电机位移值与泛焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第二比较单元输出的步进电机位移值，保留泛焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第二比较单元输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；自适应对焦值获取单元，将步进电机移动至所述第三比较单元输出的位移位置，并以普遍性准焦位置波动阈值为幅度前后移动作为对焦扫描区间，进行光圈全开的主动对焦，获得在该区间内的最佳对焦位置，完成自适应结果的修正，最终获取自适应准焦位置步进电机位移值。进一步的，所述主动对焦步进电机位移值为摄像机启动一次光圈全开和全焦段扫描的主动对焦，并在动作结束后由所述主动对焦位移值获取单元读取当前的步进电机位移数值而获得。优选的，所述控制装置周期性地获取自适应准焦位置步进电机位移值，所述主动对焦位移值获取单元在光照充足的环境下按照设定的时间周期性地获取摄像机的主动对焦步进电机位移值。进一步的，所述初始准焦位置步进电机位移值为所述控制装置前一次获取的自适应准焦位置步进电机位移值。当所述控制装置第一次获取自适应准焦位置步进电机位移值时，所述初始准焦位置步进电机位移值为所述摄像机在进行安装调试时触发主动对焦获得，通过该次主动对焦获得摄像机在前方视野准焦状态下的步进电机位移值，并将该步进电机位移值保存为初始准焦位置步进电机位移值。进一步的，所述泛焦位置步进电机位移值为在完成初始准焦位置步进电机位移值获取后，移动步进电机至所述摄像机的默认泛焦位置，读取当前状态下的步进电机位移值，并将该步进电机位移值保存为泛焦位置步进电机位移值。优选的，在完成初始准焦位置步进电机位移值获取后，移动步进电机至极限位置，进行初始位置校准，以消除由于振动引起的步进电机位移误差。进一步的，所述普遍性准焦位置步进电机位移值为针对现场部署的摄像机随机抽取样本，在光圈全开和全焦段扫描的条件下进行主动对焦获得。读取随机抽取的摄像机主动对焦后的步进电机位移值，并计算所有步进电机位移值的平均值和标准差，将该平均值作为普遍性准焦位置步进电机位移值，将该标准差作为普遍性准焦位置波动阈值。进一步的，所述普遍性准焦位置步进电机位移值为针对现场部署的摄像机，在光圈全开和全焦段扫描的条件下进行主动对焦获得。数据处理单元通过通信网络获取所述摄像机主动对焦后的步进电机位移值，计算所有步进电机位移值的平均值和标准差，并将该平均值作为普遍性准焦位置步进电机位移值，将该标准差作为普遍性准焦位置波动阈值发送至控制装置保存。本专利技术还另外具体提供了一种摄像机自适应对焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于，所述控制装置(10)包括：/n主动对焦位移值获取单元(1)，获取摄像机(100)的主动对焦步进电机位移值；/n第一比较单元(2)，比较主动对焦步进电机位移值与初始准焦位置步进电机位移值，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃主动对焦步进电机位移值，保留初始准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留主动对焦步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；/n第二比较单元(3)，将所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值与普遍性准焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值，保留普遍性准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；/n第三比较单元(4)，将所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值与泛焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值，保留泛焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；/n自适应对焦值获取单元(5)，将步进电机(20)移动至所述第三比较单元(4)输出的位移位置，并以普遍性准焦位置波动阈值为幅度前后移动作为对焦扫描区间，进行光圈全开的主动对焦，获得在该区间内的最佳对焦位置，完成自适应结果的修正，最终获取自适应准焦位置步进电机位移值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于，所述控制装置(10)包括：
主动对焦位移值获取单元(1)，获取摄像机(100)的主动对焦步进电机位移值；
第一比较单元(2)，比较主动对焦步进电机位移值与初始准焦位置步进电机位移值，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃主动对焦步进电机位移值，保留初始准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留主动对焦步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；
第二比较单元(3)，将所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值与普遍性准焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值，保留普遍性准焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第一比较单元(2)输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；
第三比较单元(4)，将所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值与泛焦位置步进电机位移值进行比较，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值，保留泛焦位置步进电机位移值；若两者的差值小于普遍性准焦位置波动阈值，则保留所述第二比较单元(3)输出的步进电机位移值；输出最终保留的步进电机位移值；
自适应对焦值获取单元(5)，将步进电机(20)移动至所述第三比较单元(4)输出的位移位置，并以普遍性准焦位置波动阈值为幅度前后移动作为对焦扫描区间，进行光圈全开的主动对焦，获得在该区间内的最佳对焦位置，完成自适应结果的修正，最终获取自适应准焦位置步进电机位移值。


2.根据权利要求1所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述主动对焦步进电机位移值为摄像机(100)启动一次光圈全开和全焦段扫描的主动对焦，并在动作结束后由所述主动对焦位移值获取单元(1)读取当前的步进电机位移数值而获得。


3.根据权利要求2所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述控制装置(10)周期性地获取自适应准焦位置步进电机位移值，所述主动对焦位移值获取单元(1)在光照充足的环境下按照设定的时间周期性地获取摄像机(100)的主动对焦步进电机位移值。


4.根据权利要求1、2或3所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述初始准焦位置步进电机位移值为所述控制装置(10)前一次获取的自适应准焦位置步进电机位移值；当所述控制装置(10)第一次获取自适应准焦位置步进电机位移值时，所述初始准焦位置步进电机位移值为所述摄像机(100)在进行安装调试时触发主动对焦获得，通过该次主动对焦获得摄像机(100)在前方视野准焦状态下的步进电机位移值，并将该步进电机位移值保存为初始准焦位置步进电机位移值。


5.根据权利要求4所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述泛焦位置步进电机位移值为在完成初始准焦位置步进电机位移值获取后，移动步进电机(20)至所述摄像机(100)的默认泛焦位置，读取当前状态下的步进电机位移值，并将该步进电机位移值保存为泛焦位置步进电机位移值。


6.根据权利要求5所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：在完成初始准焦位置步进电机位移值获取后，移动步进电机(20)至极限位置，进行初始位置校准，以消除由于振动引起的步进电机位移误差。


7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述普遍性准焦位置步进电机位移值为针对现场部署的摄像机(100)随机抽取样本，在光圈全开和全焦段扫描的条件下进行主动对焦获得；读取随机抽取的摄像机(100)主动对焦后的步进电机位移值，并计算所有步进电机位移值的平均值和标准差，将该平均值作为普遍性准焦位置步进电机位移值，将该标准差作为普遍性准焦位置波动阈值。


8.根据权利要求1、2、3、5或6所述的摄像机自适应对焦控制装置，其特征在于：所述普遍性准焦位置步进电机位移值为针对现场部署的摄像机(100)，在光圈全开和全焦段扫描的条件下进行主动对焦获得；数据处理单元(200)通过通信网络(300)获取所述摄像机(100)主动对焦后的步进电机位移值，计算所有步进电机位移值的平均值和标准差，并将该平均值作为普遍性准焦位置步进电机位移值，将该标准差作为普遍性准焦位置波动阈值发送至控制装置(10)保存。


9.一种摄像机自适应对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10)获取主动对焦步进电机位移值；
S20)比较主动对焦步进电机位移值与初始准焦位置步进电机位移值，若两者的差值大于或等于普遍性准焦位置波动阈值，则舍弃主动对焦步进电机位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，余志浩，吕宇，吴可夫，皮志超，张彭辉，加玉涛，梁兴元，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43