一種變倍過程中同步聚焦的方法
【專利摘要】本發明公開了一種變倍過程中同步聚焦的方法，以解決現有技術中因場景變化而引起的拍攝物距改變后，變倍過程中及變倍完成后圖像較大程度模糊的問題。本發明通過在變倍過程中，確定切換變倍追蹤曲線的切換方式與驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線，依循變換后的變倍追蹤曲線，驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動，使得變倍過程中實現自動聚焦，避免了變倍到高倍率后圖像處于模糊狀態導致自動聚焦難以判斷聚焦方向的情況，降低了自動聚焦難度，提高了聚焦速度。
【專利說明】一種變倍過程中同步聚焦的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及視頻監控領域，尤其涉及一種變倍過程中同步聚焦的方法。
【背景技術】
[0002]一體化攝像機具有變倍、自動聚焦的功能，其結構小巧、使用方便、監控范圍廣，已廣泛應用于視頻監控領域。如何達到變倍速度快，聚焦快速準確，盡量避免圖像模糊對一體化攝像機來說至關重要。
[0003]由于一體化攝像機鏡頭中變倍鏡片和聚焦鏡片是分開移動的，分別由變倍馬達和聚焦馬達驅動，變倍過程中，需要進行變倍追蹤，使聚焦鏡片根據變倍鏡片的位置而同步變化，從而使圖像能夠聚焦清楚。
[0004]全程變倍速度是一體化攝像機的關鍵性能，一般需要在3至4秒內完成，因此，目前一體化攝像機自動聚焦，大多是在變倍停止時進行，并依賴于圖像處理算法，通過提取圖像的高頻分量對其清晰度進行判斷。對攝像機采集的每幀圖像使用預先設計的圖像清晰度評價函數得出該圖像清晰程度的一些評價值，連續采集得到多幀圖像時，這些值即構成了一時間序列曲線，對該曲線搜索其最大值，并轉動聚焦馬達至該最大值對應的焦點位置，這種方法就是“爬坡搜索算法”。該曲線上的最大值對應的是聚焦馬達的焦點位置，曲線上的任一點的值為清晰度評價函數對該時刻所采集圖像的運算結果。
[0005]然而，進行圖像聚焦時，不僅變倍停止的時候圖像要快速準確的聚集清楚，而且在全程變倍過程中圖像也要盡量聚焦清楚。由于小倍率時圖像景深很大，自動聚焦清楚后近景和遠景基本都是聚焦清楚的，對應到變倍追蹤曲線上來看，不同物距對應的變倍追蹤曲線在小倍率下基本是重合的，小倍率下聚焦清楚時的聚焦馬達位置同時落在多條變倍追蹤曲線上，計算不出實際拍攝主體的物距，而大倍率下由于景深小不同物距對應的變倍追蹤曲線在大倍率下都是分散的，聚焦馬達的不同位置對應著不同物距，自動聚焦清楚地聚焦馬達位置對應的物距與實際拍攝主體的物距離基本一致，所以這種方法在場景不變，攝像機拍攝角度不變的情況下，只要大倍率下完成一次自動聚焦清楚后，變倍過程中，圖像都能聚焦清楚。
[0006]因此，基于上述原因，現有技術中，為保證在變倍過程中和變倍停止時圖像都聚焦清晰，采用的方案是:鏡頭變倍時，根據最近一次大倍率下變倍停止時自動聚焦清楚時的變倍馬達位置、聚焦馬達位置及預先存儲的多條對應不同物距的變倍追蹤曲線計算得到變倍追蹤曲線，該變倍追蹤曲線對應物距與拍攝主體的物距基本一致，然后轉動變倍馬達的同時，為了使圖像聚焦清晰，聚焦馬達也要同步轉動，兩者轉動的步數由估算得到物距對應的變倍追蹤曲線決定。為了適應不同物距的清晰成像，變倍結束后，需要繼續進行自動聚焦來拍攝出清晰的圖像。
[0007]發明人在實施本發明的過程中，發現現有技術中變倍追蹤采用的變倍追蹤曲線是根據大倍率下變倍停止時自動聚焦清楚的馬達位置狀態計算的曲線，變倍時沿該變倍追蹤曲線同時轉動變倍馬達和聚焦馬達進行變倍，這種方法要做到變倍過程圖像聚焦清楚需要保證計算得到變倍追蹤曲線對應的物距跟變倍過程中拍攝的主體物距一致且變倍過程中拍攝的主體物距未發生改變。當攝像機在小倍率下轉動拍攝角度使拍攝物距改變后進行從小到大的變倍，或變倍過程中拍攝場景的物體發生移動而導致拍攝主體物距發生變化，拍攝的圖像會處于模糊狀態，從而降低了聚焦速度，增加了聚焦難度。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提供一種變倍過程中同步聚焦的方法，以解決現有技術中因場景變化而引起的拍攝物距改變后，變倍過程中及變倍完成后圖像較大程度模糊的問題。
[0009]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0010]本發明提供了一種變倍過程中同步聚焦的方法，該方法包括:
[0011]變倍開始時，根據圖像采集設備中變倍馬達與聚焦馬達的初始位置以及預先存儲的對應不同物距的變倍追蹤曲線，計算初始變倍追蹤曲線，并依循該初始變倍追蹤曲線驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動；
[0012]在變倍過程中，確定切換變倍追蹤曲線的切換方式與驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線；其中，所述切換方式用于指示下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線的物距相對所述初始變倍追蹤曲線的物距變化趨勢；
[0013]依循所述切換后的變倍追蹤曲線，驅動所述變倍馬達與所述聚焦馬達在下一輪同步轉動。
[0014]本發明提供的變倍過程中同步聚焦的方法，通過在變倍過程中，切換變倍追蹤曲線，依循切換后的變倍追蹤曲線，驅動變倍馬達與聚焦馬達同步轉動，實現自動聚焦，可以有效解決因場景變化而引起的拍攝物距改變后，從小倍變到大倍后圖像模糊的問題，使得變倍停止后圖像基本清晰，避免了變倍到高倍率后圖像處于模糊狀態導致自動聚焦難以判斷聚焦方向的情況，降低了自動聚焦難度，提高了聚焦速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發明實施例中提供的變倍過程中實現同步聚焦的方法流程圖；
[0016]圖2為本發明實施例中預先設定的變倍追蹤曲線示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例中獲取變倍追蹤曲線示意圖；
[0018]圖4為本發明實施例中提供的變倍過程中實現同步聚焦的又一方法流程圖；
[0019]圖5為本發明實施例中切換變倍追蹤曲線的示意圖；
[0020]圖6為本發明實施例中變倍追蹤曲線的切換方式的確定過程示意圖；
[0021]圖7為本發明實施例中確定變倍馬達與聚焦馬達的基準位置的方法示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明提供了一種變倍過程中同步聚焦的方法，通過在變倍過程中，切換變倍追蹤曲線，依循變換后的變倍追蹤曲線，驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動，使得變倍過程中，實現自動聚焦，降低自動聚焦難度，提高聚焦速度。
[0023]以下將結合附圖，詳細說明本發明提供的變倍過程中同步聚焦的實現方法，如圖1所示為本發明實施例一提供的變倍過程中實現同步聚焦的流程示意圖。
[0024]步驟SlOl:接收到用戶輸入的變倍開始指令后，計算初始變倍追蹤曲線。
[0025]具體的，根據變倍馬達初始位置、聚焦馬達初始位置對應的物距，以及預先存儲的多條對應不同物距的變倍追蹤曲線，計算初始變倍追蹤曲線，并依循該初始變倍追蹤曲線驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動。
[0026]拍攝不同距離的景物，要用不同的變倍追蹤曲線，但受一體化攝像機存儲器及微控制器內存大小的限制，預先裝置任意物距的追蹤曲線數據時不現實的，同時也沒這個必要。優選的，本發明實施例中選取預先設定的對應不同物距的變倍追蹤曲線時，采用如下方法:
[0027]首先，選取最小物距和最大物距對應的變倍追蹤曲線，即圖2中的物距A和物距E，物距A為一體化攝像機鏡頭在最大倍率時能聚焦清楚的近端極限物距，一般在一體化攝像裝置的鏡頭參數里標示。物距E為遠端極限物距。本發明實施例中選取選取最小物距和最大物距對應的變倍追蹤曲線，保證聚焦馬達根據變倍馬達位置在兩曲線限定的范圍內移動，遠近都能聚焦清楚，同時聚焦馬達不會轉到曲線外的位置，最大可能的限制了聚焦馬達移動范圍，有易于提高聚焦速度，降低聚焦難度。
[0028]然后，在介于物距A和E之間的幾條曲線的選擇，并以相鄰曲線在變倍值最大時，對應的聚焦馬達位置之差相等為原則，一般取3至5條均可，如圖2所示。
[0029]更為具體的，本發明實施例結合圖3對計算變倍追蹤曲線的方法做進一步的說明，圖3中，曲線LI和曲線L2為預置的兩條相鄰的變倍追蹤曲線，Pl表示當變倍馬達位置在Xl時，拍攝物距介于LI和L2對應的兩物距之間的景物，聚焦清晰后對應的聚焦馬達位置值為yl。如果P2和Pl在同一物距對應的變倍追蹤曲線上，那么有如下關系式:(y22-y2) / (y22-y21) = (yl2_yl) / (yl2_yl I)，需要說明的是，當除數為O時，表示LI與L2重合，即對應的點同時落在LI，L2上，換言之，當除數為O時，表示當前點在預置的變倍追蹤曲線上。
[0030]優選的，如圖3，可以看出倍率小的位置上對應曲線LI和L2的聚焦馬達位置差值小于倍率大的差值，即(yl2-yll)〈(y22-y21)，由于同一物距范圍用不同的差值表示精度不一樣，小差值下表示的精度低，所以用小倍率下的已知點Pl來計算求得的大倍率下的點P2對應的物距時，會存在誤差，反之如果用大倍率下已知點P2來計算小倍率下的點Pl的對應物距，則計算得到的物距較精確，因此本發明實施例中采用大倍率下的已知點計算小倍率下的點的方式，計算變倍追蹤曲線。
[0031]步驟S102:變倍過程中，切換變倍追蹤曲線。
[0032]具體的，在變倍過程中，確定切換變倍追蹤曲線的切換方式與驅動變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線。切換方式用于指示下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線的物距相對初始變倍追蹤曲線的物距變化趨勢，物距是變大還是變小。
[0033]更為優選的，可以對切換變倍追蹤曲線前后不同倍數下采集到的兩幀圖像的清晰度評價值進行比較，根據清晰度評價值最終確定驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線的切換方式。
[0034]步驟S103:依循切換后的變倍追蹤曲線，驅動變倍馬達與聚焦馬達同步轉動。[0035]本發明實施例一提供的變倍過程中同步聚焦的方法，通過在變倍過程中，根據清晰度評價值切換變倍追蹤曲線，并依循變換后的變倍追蹤曲線，逐步驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動，使得變倍馬達和聚焦馬達位置逐漸逼近實際物距的變倍追蹤曲線后且維持在其附近，達到變倍過程中圖像基本都是聚焦清楚，且變倍結束時聚焦馬達位置在聚焦清晰點上或附近，提高聚焦速度，增加聚焦難度。
[0036]本發明實施例二將對實施例一進行詳細說明，本發明實施例中，變倍過程中同步聚焦的方法，如圖4所示，包括:
[0037]步驟S201:接收變倍開始指令，并獲取變倍方式。
[0038]步驟S202:判斷是否正在進行自動聚焦，獲取變倍開始前自動聚焦的完成狀態。
[0039]具體的，如果正在進行自動聚焦，則轉步驟S203，否則轉步驟S204.
[0040]步驟S203:立即停止聚焦，并記錄停止前聚焦馬達的轉動方向。
[0041]步驟S204:記錄變倍前自動聚焦的完成狀態，即記錄聚焦馬達是被強制停止，還是已完成聚焦。
[0042]步驟S205:獲取變倍馬達初始位置、聚焦馬達的初始位置及預先設定的對應不同物距的多條變倍追蹤曲線。
[0043]步驟S206:計算初始變倍追蹤曲線，并依循該初始變倍追蹤曲線驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動。
[0044]步驟S207:確定驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線。
[0045]步驟S208:確定變倍馬達的轉動方向、速度以及步長。
[0046]步驟S209:根據步驟S201中獲取的變倍方式，步驟S208中確定的變倍馬達步長、以及步驟S207中切換后的變倍追蹤曲線，計算出聚焦馬達轉動的方向和步長。
[0047]步驟S210:根據步驟S208中確定的變倍馬達步長和步驟S209中計算得到的聚焦馬達的步長的比例，及步驟S208中變倍馬達的速度計算得出聚焦馬達的速度。
[0048]步驟S211:按步驟S208至步驟S210中確定的兩個馬達的方向，步長及速度，驅動兩個馬達同步轉動，更新馬達位置計數。
[0049]步驟S212:如果未接收到變倍停止命令或變倍位置未變到極限位置時，重復本步驟S207至步驟S211 ;否則停止變倍，進入步驟S201。
[0050]優選的，本發明實施例三是對本發明實施例二中步驟S207中確定驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線的具體實現進行的詳細說明，具體的，首先確定切換變倍追蹤曲線的切換方式，切換方式用于指示下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線的物距相對初始變倍追蹤曲線的物距變化趨勢；然后根據確定的切換方式，切換變倍追蹤曲線，具體實現過程如圖5所示:
[0051]步驟S2071:獲取變倍方式，并判斷變倍方式是變大還是變小，當變倍方式為由大倍率向小倍率變倍時，轉步驟S2072，當變倍方式為由小倍率向大倍率時，則轉步驟S2074。
[0052]步驟S2072:判斷變倍前自動聚焦是否完成，當完成時，轉步驟S2073，否則轉步驟S2074。
[0053]步驟S2073:當所述變倍方式為由大倍率向小倍率變倍時，且變倍前自動聚焦完成，則獲取當前變倍馬達與聚焦馬達位置，并根據變倍馬達與聚焦馬達的當前位置， 以及預先存儲的變倍追蹤曲線，按照實施例一中涉及的計算變倍追蹤曲線的方式，計算新的變倍追蹤曲線，將該新的變倍追蹤曲線，作為驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線。
[0054]步驟S2074:獲取當前變倍馬達位置，根據當前變倍馬達所處的倍率范圍確定驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線。
[0055]具體的，本發明實施例中可根據預先設定的方式將倍率范圍劃分為小倍率范圍，中倍率范圍和大倍率范圍。小倍率范圍內，遠端極限物距和近端極限物距對應的變倍追蹤曲線基本重合，中倍率范圍內，遠端極限物距和近端極限物距對應的變倍追蹤曲線稍有分散，大倍率范圍內，遠端極限物距和近端極限物距對應的變倍追蹤曲線分散較大。
[0056]優選的， 本發明實施例中可根據圖像清晰度評價值將倍率范圍分為小倍率范圍，中倍率范圍和大倍率范圍，當然并不引以為限。
[0057]進一步，更為優選的，根據圖像清晰度評價值劃分上述三個不同倍率范圍時，可采用如下方式:
[0058]根據拍攝物距為無窮遠時，聚焦到近端極限物距時圖像清晰度評價值與聚焦到遠端極限物距時圖像清晰度評價值的比值為不同設定值時對應的變倍馬達位置，分別確定兩個分段點，即第一分段點和第二分段點；
[0059]將第一分段點作為小倍率范圍與中倍率范圍的分段點，將第二分段點作為為中倍率范圍與大倍率范圍的分段點，然后將倍率范圍劃分為小倍率范圍、中倍率范圍和大倍率范圍。
[0060]進行上述兩個分段點的確定時，可根據實際情況進行圖像清晰度評價值的比值的設定，為了使驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線更接近實際物距對應的變倍追蹤曲線，第一分段點可以為拍攝物距為無窮遠時，聚焦到近端極限物距時清晰度評價值與聚焦到遠端極限物距時清晰度評價值的比值為50%~75%范圍內任一點所對應的變倍馬達位置；第二分段點可以為拍攝物距為無窮遠時，聚焦到近端極限物距時清晰度評價值與聚焦到遠端極限物距時清晰度評價值的比值為20%~30%范圍內任一點所對應的變倍馬達位置。
[0061]當變倍馬達位置在小倍率范圍時，則轉步驟S2075 ;當變倍馬達位置在中倍率范圍時，則轉步驟S2076 ;當變倍馬達位置在大倍率范圍時，則轉步驟S2077。
[0062]步驟S2075:當變倍馬達位置在小倍率范圍時，由于該倍率下景深很大，不同物距對應的變倍追蹤曲線在該段倍率上基本重合，所以直接在預先存儲的變倍追蹤曲線中，選擇遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，作為驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線。
[0063]步驟S2076:當變倍馬達位置在中倍率范圍時，根據選擇的變倍追蹤曲線的切換方式，按照第一物距間隔即大物距間隔切換變倍追蹤曲線。
[0064]具體的，按照第一物距間隔切換變倍追蹤曲線時，滿足從近端極限物距對應的變倍追蹤曲線切換N次，切換到遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，且N值為變倍馬達在小倍率范圍與中倍率范圍的分段點時，近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差。
[0065]步驟S2077:當變倍馬達位置在大倍率范圍時，根據選擇變倍追蹤曲線的切換方式，按照第二物距間隔即小物距間隔切換變倍追蹤曲線。
[0066]具體的，按照第二物距間隔切換變倍追蹤曲線時，滿足從近端極限物距對應的變倍追蹤曲線切換M次，切換到遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，且M值為以變倍值最大時近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差，與中倍率范圍與大倍率范圍的分段點時近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差的比值取整得到的數值。
[0067]更為優選的，當變倍馬達位置位于從中倍率范圍向大倍率范圍過渡的倍率值時，有可能存在M小于N的情況，此時，切換變倍追蹤曲線時，將第二物距間隔設定為第一物距間隔，按照第一物距間隔切換變倍追蹤曲線。
[0068]步驟S2078:將切換后的變倍追蹤曲線，作為驅動變倍馬達和聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線。
[0069]更為優選的，本發明實施例四是對實施例三中，步驟S2076與步驟S2077中變倍追蹤曲線的切換方式的確定過程，如圖6所示，具體包括:
[0070]S601:判斷是否為首次進行變倍追蹤曲線切換方式的調整。
[0071]具體的，判斷否為首次進行變倍追蹤曲線切換方式的調整，可以在步驟S205前初始化變倍過程中同步聚焦的初始量，設置調整變倍追蹤曲線切換方式的初始計數為0，后續可根據調整次數的計數數值進行判斷是否為首次進行變倍追蹤曲線切換方式的調整，當為O時，則表示首次進行切換方式的調整，轉S602，當不為O時，則轉S605。
[0072]S602:獲取變倍前自動聚焦的完成狀態，如果變倍前自動聚焦完成，則轉S603，否則轉S605。
[0073]S603:選用向遠端極限物距變化的趨勢，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式。
[0074]S604:選用步驟S203中記錄的，變倍開始前聚焦馬達的轉動方向對應的物距變化趨勢，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式。
[0075]S605:獲取當前幀的圖像清晰度評價值。
[0076]S606:比較當前幀與前一幀圖像的清晰度評價值，如果當前幀圖像清晰度評價值小于前一幀圖像清晰度評價值，則使用與前次切換方式相反的方式，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式，反之，則繼續沿用前次切換時使用的切換方式。
[0077]優選的，當選用計數方式判斷是否為首次進行切換方式調整時，當進行了切換方式調整后，需更新調整次數的計數。
[0078]本發明實施例中，變倍追蹤曲線的切換方式依賴切換前后的兩幀圖像的清晰度評價值對比，如果切換后清晰度評價值比切換前的大，繼續按原切換方式切換，反之，改變切換方式，這樣可確保變倍追蹤曲線逼近實際物距所對應的變倍追蹤曲線并穩定在其附近小幅度震蕩，該小幅震蕩引起的清晰度變化表現在圖像人眼很難發現。
[0079]然而，前后兩幀圖像清晰度評價值對比要對切換方式有參考意義是有前提的，SP兩幀對比的圖像拍攝的場景要基本一致，但是變倍過程中連續兩幀圖像拍攝場景的大小肯定是有一點變化的，實際測試發現連續兩幀圖像拍攝場景的大小變化程度在一定范圍之內，圖像清晰度評價值仍然有參考意義的，兩幀圖像場景大小相差越小越好，也就是說變倍速度越慢，效果越好。
[0080]考慮到全程變倍時間是一體化攝像機的關鍵性能指標，需要保證。本發明實施例五是對實施例二中步驟S208中確定變倍馬達的轉動方向、速度以及步長方法的進一步詳細說明。
[0081]本發明實施例中，以變倍開始時的變倍方式，作為變倍馬達的轉動方向。
[0082]根據變倍馬達當前位置所處的倍率范圍，確定變倍馬達的速度以及步長，具體的，獲取當前變倍馬達的位置，并判斷變倍馬達位置所處的倍率范圍。
[0083]當變倍馬達位置在小倍率范圍，由于小倍率范圍內，景深很大，在遠端極限物距與近端極限物距范圍內的不同物距的景物都能同時聚焦清楚，該倍率段不需要切換變倍追蹤曲線，所以可以提高變倍速度，本發明實施例中選用，以使變倍馬達不失步的小倍率變倍速度，作為變倍馬達轉動的速度，并以使該小倍率變倍速度在半幀時間(一般為20毫秒)內轉過步數對應的步長，作為變倍馬達轉動的步長。
[0084]當變倍馬達位置在大倍率范圍，可以使用較慢的速度，本發明實施例中以最高精度步數對應的步長為變倍馬達的步長，以變倍速度在在相鄰兩幀圖像的時間間隔內的倍率變化引起的圖像清晰度評價值變化具有參考意義的大倍率變倍速度作為變倍馬達轉動的速度，圖像清晰度評價值變化具有參考意義即為:使清晰度評價值變化趨勢能跟實際圖像清晰度的變化趨勢一致。
[0085]當變倍馬達位置在中倍率范圍，該倍率范圍內，拍攝遠端極限物距與近端極限物距范圍內不同物距的景物時，雖然不能同時聚焦清楚，但最終拍攝出的極限物距上的景物也不是很模糊，在變倍過程中這種不是很模糊的清晰程度可以接受，該倍率段切換變倍追蹤曲線主要是為了較快逼近聚焦清晰的物距，為大倍率下細調做好準備，因此本發明實施例中，以介于上述小倍率速度與大倍率速度之間的，適中的中倍率變倍速度作為變倍馬達轉動的速度，并以該中倍率變倍速度在半幀時間內轉過步數對應的步長，作為變倍馬達轉動的步長。
[0086]本發明實施例中根據變倍馬達所處的倍率范圍確定變倍速度，對景深很大的小倍率范圍，使用較快的變倍速度，對景深一般的中倍率段使用適中的變倍速度，對景深較小的大倍率段，使用較慢的變倍速度，提高中小倍率范圍內的變倍速度，減緩大倍率范圍內的變倍速度來保證全程的變倍時間。
[0087]進一步的，需要說明的是，變倍馬達位置和聚焦馬達位置分別對應著變倍鏡片和聚焦鏡片的位置，由于變倍馬達和聚焦馬達是步進馬達，只能控制轉動方向及轉動的精確步數，不能獲取馬達的絕對位置，所以需要將馬達驅動轉到一個物理位置固定的基準參考位置后，賦予該位置一個表示馬達絕對位置的初始位置值，為了控制方便，通常該位置值使用步進馬達的最高精度的步進的步數表示，當馬達轉動后，通過轉動方向及步數，對該基準參考位置進行增減計數，計數得到的步數值作為馬達的絕對位置。
[0088]為實現變倍過程中同步聚焦，需要在變倍開始前快速檢測步進馬達對應的鏡片原點位置，獲取對應步進馬達的基準位置，建立步進馬達的絕對坐標系，在所述絕對坐標系中，設置預先存儲的變倍追蹤曲線其中，本發明實施例中步進馬達是指變倍馬達和聚焦馬達。
[0089]優選的，本發明實施例六提供了一種在變倍開始前，確定變倍馬達與聚焦馬達的基準位置的方法，如圖7所示。
[0090]首先，任意初始位置的步進馬達對應的鏡片原點位置信號并記錄。[0091]然后，判斷初始位置步進馬達鏡片原點位置信號對應的電平信號是高電平還是低電平，當為高電平時，則向低電平方向轉動，反之向高電平方向轉動。
[0092]在轉動馬達后，再次檢測獲取鏡片原點位置信號對應的電平信號，并與轉動前記錄的信號電平值進行比較。當兩者不相等時，轉動步長為最近一次轉動步長的一半。
[0093]重復執行上述判斷電平值的過程，直至將步進馬達的轉動步長調整為小于最高精度的步長；并將該小于最高精度的步長對應的所述步進馬達的當前位置作為鏡片對應步進馬達的基準位置。
[0094]本發明提供的上述步進馬達基準位置的方法，能夠快速檢測出鏡片原點位置，從而能夠快速定位步進馬達的絕對位置。
[0095]本發明提供的變倍過程中同步聚焦的方法，可以有效解決因場景變化而引起的拍攝物距改變后，從小倍變到大倍后圖像模糊的問題，使得變倍停止后圖像基本清晰，避免了變倍到高倍率后圖像處于高度模糊狀態導致自動聚焦難以判斷聚焦方向的情況，降低了自動聚焦難度，提高了聚焦速度。
[0096]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種變倍過程中同步聚焦的方法，應用于圖像采集設備，其特征在于，該方法包括: 變倍開始時，根據圖像采集設備中變倍馬達與聚焦馬達的初始位置以及預先存儲的對應不同物距的變倍追蹤曲線，計算初始變倍追蹤曲線，并依循該初始變倍追蹤曲線驅動變倍馬達和聚焦馬達同步轉動； 在變倍過程中，確定切換變倍追蹤曲線的切換方式與驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，切換變倍追蹤曲線；其中，所述切換方式用于指示下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線的物距相對所述初始變倍追蹤曲線的物距變化趨勢； 依循所述切換后的變倍追蹤曲線，驅動所述變倍馬達與所述聚焦馬達在下一輪同步轉動。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定切換變倍追蹤曲線的切換方式，具體包括: 判斷是否為首次進行變倍追蹤曲線切換方式的調整； 若是，則獲取變倍前自動聚焦的完成狀態，如果變倍前自動聚焦未完成，則選用變倍開始時，聚焦馬達的轉動方向對應的物距變化趨勢，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式；如果變倍前自動聚焦完成，則選用向遠端極限物距變化的趨勢，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式； 若否，則比較當前幀圖像與前一幀圖像的清晰度評價值，如果當前幀圖像清晰度評價值小于前一幀圖像清晰度評價值，則使用與前次切換方式相反的切換方式，作為本次變倍追蹤曲線的切換方式，反之，則繼續沿用前次切換使用的切換方式。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，確定驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，具體包括: 獲取變倍方式和變倍前自動聚焦的完成狀態； 當所述變倍方式為由大倍率向小倍率變倍時，且變倍前自動聚焦完成，則根據當前變倍馬達與聚焦馬達的位置，以及所述預先存儲的變倍追蹤曲線，計算新的變倍追蹤曲線，將該新的變倍追蹤曲線，作為驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線； 當所述變倍方式為由小倍率向大倍率變倍時，或變倍前自動聚焦未完成，根據當前變倍馬達所處的倍率范圍，確定驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據當前變倍馬達所處的倍率范圍，確定驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線，具體包括: 根據設定的方式將所述倍率范圍劃分為小倍率范圍、中倍率范圍和大倍率范圍； 獲取變倍馬達當前位置，并確定當前變倍馬達所處的倍率范圍； 當當前變倍馬達位置在小倍率范圍時，在預先存儲的變倍追蹤曲線中，選擇遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，作為驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追S示曲線； 當當前變倍馬達位置在中倍率范圍時，根據所述確定的切換方式，按照第一物距間隔切換變倍追蹤曲線，將切換后的變倍追蹤曲線，作為驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線；其中，按照第一物距間隔切換變倍追蹤曲線時，滿足從近端極限物距對應的變倍追蹤曲線切換N次，切換到遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，且N值為變倍馬達在所述小倍率范圍與中倍率范圍的分段點時，近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差； 當當前變倍馬達位置在大倍率范圍時，根據所述確定的切換方式，按照第二物距間隔切換變倍追蹤曲線，將切換后的變倍追蹤曲線，作為驅動所述變倍馬達和所述聚焦馬達下一輪轉動所依循的變倍追蹤曲線；其中，按照第二物距間隔切換變倍追蹤曲線時，滿足從近端極限物距對應的變倍追蹤曲線切換M次，切換到遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，且M值為以變倍值最大時近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差，與所述中倍率范圍與大倍率范圍的分段點時近端極限物距與遠端極限物距對應的聚集馬達位置值之差的比值取整得到的數值。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，當當前變倍馬達位置在大倍率范圍時，且M<N時，按照第一物距間隔切換變倍追蹤曲線。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據設定的方式將所述倍率范圍劃分為小倍率范圍、中倍率范圍和大倍率范圍，包括: 根據清晰度評價值將所述倍率范圍劃分為小倍率范圍、中倍率范圍和大倍率范圍；具體的， 根據拍攝物距為無窮遠時，聚焦到近端極限物距時圖像清晰度評價值與聚焦到遠端極限物距時圖像清晰度評價值的比值為不同設定值時對應的變倍馬達位置，分別確定第一分段點和第二分段點； 將第一分段點作為所述小倍率范圍與所述中倍率范圍的分段點，將第二分段點作為為所述中倍率范圍與所述大倍率范圍的分段點，并將所述倍率范圍劃分為小倍率范圍、中倍率范圍和大倍率范圍。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述依循切換后的變倍追蹤曲線，驅動所述變倍馬達與所述聚焦馬達同步轉動，具體包括: 確定變倍馬達的轉動方向、速度以及步長； 根據所述變倍馬達的轉動方向、步長以及切換后滿足設定條件的變倍追蹤曲線，計算得到聚焦馬達轉動的方向和步長； 根據變倍馬達轉動步長和聚焦馬達轉動步長的比例、以及變倍馬達轉動的速度，計算得到聚焦馬達轉動的速度； 按照上述確定的變倍馬達的轉動方向、步長和速度，以及計算得到的聚焦馬達轉動的方向、步長及速度，驅動所述變倍馬達與所述聚焦馬達同步轉動。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述確定變倍馬達的轉動方向、速度以及步長，具體包括: 以變倍開始時的變倍方式，作為變倍馬達的轉動方向； 根據變倍馬達當前位置所處的倍率范圍，確定變倍馬達轉動的速度以及步長，其中， 當變倍馬達位置在小倍率范圍，以使所述變倍馬達不失步的小倍率變倍速度，作為變倍馬達轉動的速度，并以使所述小倍率變倍速度在半幀時間內轉過步數對應的步長，作為變倍馬達轉動的步長； 當變倍馬達位置在大倍率范圍，以在相鄰幀時間間隔內的倍率變化后，圖像清晰度評價值變化具有參考意義的大倍率變倍速度作為變倍馬達轉動的速度，以最高精度步數對應的步長作為變倍馬達轉動的步長； 當變倍馬達位置在中倍率范圍，以介于所述小倍率速度與所述大倍率速度之間的中倍率變倍速度，作為變倍馬達轉動的速度，并以所述中倍率變倍速度在半幀時間內轉過步數對應的步長，作為變倍馬達轉動的步長。
9.如權利要求1-8任一項所述的方法，其特征在于，變倍開始之前，還包括: 檢測步進馬達對應的鏡片原點位置，獲取對應步進馬達的基準位置，建立所述步進馬達的絕對坐標系，其中，所述步進馬達包括所述變倍馬達和所述聚焦馬達； 在所述絕對坐標系中，設置預先存儲的變倍追蹤曲線。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述檢測步進馬達對應的鏡片原點位置，獲取對應步進馬達的基準位置，具體包括: 驅動所述步進馬達轉動，并獲取鏡片原點位置信號對應的電平信號； 比較當前獲取的電平信號與最近一次獲取的電平信號的信號電平是否相等； 當不相等時，切換所述步進馬達的轉動步長為最近一次轉動步長的一半，直至所述步進馬達的步長小于最高精度的步長； 將小于最高精度的步長對應的所述步進馬達的當前位置作為所述鏡片對應步進馬達的基準位置。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述預先存儲的變倍追蹤曲線包括近端極限物距對應的變倍追蹤曲線、遠端極限物距對應的變倍追蹤曲線，以及位于所述近端極限物距與所述遠端極限物距之間物距對應的變倍追蹤曲線，且相鄰的變倍追蹤曲線在變倍值最大時，在所述絕對坐標系中聚`焦馬達位置之差相等。
【文檔編號】G02B7/36GK103728813SQ201210389655
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優先權日:2012年10月15日
【發明者】戴嘉通, 張興明, 傅利泉, 朱江明, 吳軍, 吳堅 申請人:浙江大華技術股份有限公司