光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法、系统及介质与流程

本发明涉及光电成像控制，具体地涉及一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法、系统及介质。

背景技术：

1、光电吊舱是一种集成光学成像设备、姿态稳定机构和控制组件的机载观测装置，通常安装在无人机、直升机或其他移动平台上，用于完成目标搜索、跟踪和识别。光电吊舱中的连续变焦镜头通过改变焦距调整观察范围，广角状态用于获取较大范围的场景信息，长焦状态用于观察远距离目标的局部细节。随着焦距变化，镜头内部的变焦镜组和对焦镜组需要分别移动，以调整视场范围并使目标像面保持清晰。

2、现有光电吊舱在执行变焦操作时，多采用先驱动变焦镜组到达目标位置，再依据变焦后的图像清晰度调整对焦镜组的方式。该方式在目标静止、环境照度较高时能够满足基本成像要求，但在连续跟踪过程中，变焦阶段容易出现画面模糊，变焦完成后还需要重新搜索合焦位置。特别是在长焦状态下，镜头景深减小，对焦位置发生较小偏差即会导致目标轮廓失真。对于运动目标，重新对焦所需的时间还可能造成目标偏离原跟踪区域。

3、此外，图像清晰度判断容易受到低照度、雾霾和目标纹理不足的影响，相位检测结果也可能因成像信号波动而产生偏差。现有变焦与对焦控制方式难以在不同目标距离和不同成像条件下保持稳定配合。因此，如何降低连续变焦过程中的失焦程度，并提高变焦镜组与对焦镜组之间的联动准确性，是目前光电吊舱成像控制中亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的是提供一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法、系统及介质，以至少解决光电吊舱连续变焦过程中易失焦的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，所述方法包括：获取目标焦距，并获取目标物距、相位差信息和图像清晰度信息；根据所述目标物距、所述相位差信息和所述图像清晰度信息，确定变焦过程中各变焦位置对应的目标对焦位置；根据当前变焦位置和所述目标焦距生成变焦运动轨迹，并根据各变焦位置对应的目标对焦位置生成与所述变焦运动轨迹同步的对焦运动轨迹；根据所述变焦运动轨迹和所述对焦运动轨迹，联动控制变焦镜组和对焦镜组运动。

3、可选的，目标焦距的获取过程包括：响应于变焦控制指令，提取所述变焦控制指令携带的目标变焦参数；在所述目标变焦参数为目标变焦倍率或目标视场角时，根据预设的变焦参数与焦距之间的映射关系，确定对应的候选焦距；根据光电吊舱所配置镜头的焦距范围对所述候选焦距进行约束，得到目标焦距。

4、可选的，根据所述目标物距、所述相位差信息和所述图像清晰度信息，确定变焦过程中各变焦位置对应的目标对焦位置，包括：根据所述目标物距，确定各变焦位置对应的基础对焦位置；根据所述相位差信息确定所述基础对焦位置的相位修正方向，并根据所述基础对焦位置沿不同方向调整时的图像清晰度变化确定清晰度修正方向；在所述相位修正方向与所述清晰度修正方向一致时，沿一致的修正方向调整所述基础对焦位置；在所述相位修正方向与所述清晰度修正方向不一致时，减小对所述基础对焦位置的调整量，得到各变焦位置对应的目标对焦位置。

5、可选的，根据所述相位差信息确定所述基础对焦位置的相位修正方向，并根据所述基础对焦位置沿不同方向调整时的图像清晰度变化确定清晰度修正方向，包括：根据所述相位差信息的正负状态，确定所述基础对焦位置的相位修正方向；分别确定所述基础对焦位置沿增大方向和减小方向调整时的图像清晰度变化；将图像清晰度增大所对应的调整方向确定为所述清晰度修正方向。

6、可选的，根据当前变焦位置和所述目标焦距生成变焦运动轨迹，包括：确定所述目标焦距对应的目标变焦位置，并将所述当前变焦位置至所述目标变焦位置之间的变焦区间划分为多个连续区段；根据各连续区段相对于所述目标变焦位置的位置关系，确定各连续区段对应的变焦速度，使靠近所述目标变焦位置的减速区段的变焦速度逐步降低；依次连接各连续区段，并对相邻连续区段之间的变焦速度进行连续化处理，得到所述变焦运动轨迹。

7、可选的，根据各变焦位置对应的目标对焦位置生成与所述变焦运动轨迹同步的对焦运动轨迹，包括：根据所述变焦运动轨迹确定各变焦位置对应的到达时刻，并将各目标对焦位置配置至对应的到达时刻；按照各变焦位置的先后顺序，确定相邻目标对焦位置之间的位置变化方向；在连续多个目标对焦位置的位置变化方向相同时，对对应目标对焦位置进行连续连接，在相邻目标对焦位置的位置变化方向发生改变时，将方向改变处的目标对焦位置作为转折位置，并分别连接所述转折位置两侧的目标对焦位置，得到所述对焦运动轨迹。

8、可选的，根据所述变焦运动轨迹和所述对焦运动轨迹，联动控制变焦镜组和对焦镜组运动，包括：按照预设时间间隔，从所述变焦运动轨迹和所述对焦运动轨迹中分别确定各同步控制时刻对应的变焦位置和对焦位置；控制所述变焦镜组和所述对焦镜组分别向当前同步控制时刻对应的变焦位置和对焦位置运动；在所述变焦镜组或所述对焦镜组提前到达当前同步控制时刻对应的位置时，保持提前到达的镜组位置，直至另一镜组到达当前同步控制时刻对应的位置后，控制所述变焦镜组和所述对焦镜组向下一同步控制时刻对应的位置运动。

9、可选的，所述方法还包括：在连续多个变焦位置对应的目标对焦位置相同时，将所述连续多个变焦位置对应的对焦运动轨迹合并为位置保持段；在所述变焦镜组经过所述连续多个变焦位置期间，保持所述对焦镜组位于所述位置保持段对应的目标对焦位置；在所述变焦镜组离开所述连续多个变焦位置后，控制所述对焦镜组继续按照所述对焦运动轨迹运动。

10、本发明第二方面提供一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制系统，所述系统包括：数据采集单元，用于获取目标焦距，并获取目标物距、相位差信息和图像清晰度信息；位置确定单元，用于根据所述目标物距、所述相位差信息和所述图像清晰度信息，确定变焦过程中各变焦位置对应的目标对焦位置；轨迹生成单元，用于根据当前变焦位置和所述目标焦距生成变焦运动轨迹，并根据各变焦位置对应的目标对焦位置生成与所述变焦运动轨迹同步的对焦运动轨迹；执行单元，用于根据所述变焦运动轨迹和所述对焦运动轨迹，联动控制变焦镜组和对焦镜组运动。

11、另一方面，本发明提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法。

12、通过上述技术方案，本发明方案通过结合目标物距、相位差信息和图像清晰度信息，确定不同变焦位置对应的目标对焦位置，使对焦位置能够随目标距离和实际成像状态进行调整。在此基础上，分别生成时间同步的变焦运动轨迹和对焦运动轨迹，并据此联动控制变焦镜组与对焦镜组运动，使对焦镜组在变焦过程中同步跟随焦平面变化，减少因变焦与对焦分步执行造成的画面失焦，缩短变焦完成后的再次对焦时间，从而提高光电吊舱连续变焦过程中的成像清晰度和对焦稳定性。

13、本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，目标焦距的获取过程包括：

3.根据权利要求1所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，根据所述目标物距、所述相位差信息和所述图像清晰度信息，确定变焦过程中各变焦位置对应的目标对焦位置，包括：

4.根据权利要求3所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，根据所述相位差信息确定所述基础对焦位置的相位修正方向，并根据所述基础对焦位置沿不同方向调整时的图像清晰度变化确定清晰度修正方向，包括：

5.根据权利要求1所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，根据当前变焦位置和所述目标焦距生成变焦运动轨迹，包括：

6.根据权利要求5所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，根据各变焦位置对应的目标对焦位置生成与所述变焦运动轨迹同步的对焦运动轨迹，包括：

7.根据权利要求1所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，根据所述变焦运动轨迹和所述对焦运动轨迹，联动控制变焦镜组和对焦镜组运动，包括：

8.根据权利要求1所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-8中任一项权利要求所述的光电吊舱自适应变焦与对焦联动控制方法。