基于SFR的相机自动对焦方法及装置

技术特征：
1.基于sfr的相机自动对焦方法，其特征在于，包括以下：步骤100、预设运动平台的调焦步长，并设置待测相机的拍照频率与运动平台的调焦步长一致，控制运动平台从所能运动范围的最下端往最上端开始运动；步骤200、获取待测相机所拍摄的每帧图像，计算每帧图像的sfr曲线并记录当前运动平台所在位置；步骤300、通过每帧图像对应的sfr曲线判断当前帧图像是否比上帧图像清晰，若否，则确定待测相机的镜头焦平面位于当前帧图像对应的位置与上帧图像对应的位置之间；若是，则重复步骤100至步骤300，直到出现上帧图像比当前帧图像清晰的情况；步骤400、以上帧图像对应的所述位置作为所能运动的最下端，以当前帧图像对应的所述位置作为所能运动的最上端，重设一个较上一次更小的运动平台的调焦步长，重复步骤100至步骤300，再次确定待测相机的镜头焦平面所处于的位置区间；步骤500、重复步骤100至步骤400直到当丝杆步进电机步长达到最小值时，出现当前帧图像比上帧图像清晰的情况，将上帧图像对应的位置判定为镜头焦平面所处的位置。2.根据权利要求1所述的基于sfr的相机自动对焦方法，其特征在于，具体的，计算每帧图像的sfr曲线的方法，包括以下，对每帧图像进行图像预处理得到第一图像数据；对所述第一图像数据进行线性化处理，得到第二图像数据；计算所述第二图像数据的每一行的centroid，即图像重心，得到每一行数据的边缘位置；对获取到的centroid进行线性回归，得到对应的边缘数据，所述边缘数据包括斜率、截距；根据所述边缘数据重新定位第一图像数据的roi，根据第一图像数据到边缘的距离，获得其边缘扩展函数esf；对esf进行4倍超采样，获得4倍esf；对4倍esf进行差分运算，获得线扩展函数lsf；对lsf通过汉明窗处理减少图像边缘及噪声影响；对汉明窗处理后的lsf进行离散傅里叶变换，获得光学传递函数otf；从otf的实部获得sfr。3.根据权利要求2所述的基于sfr的相机自动对焦方法，其特征在于，具体的，所述预处理操作包括以下，对每帧图像通过canny边缘检测算法进行边缘提取；对边缘提取处理后的每帧图像进行霍夫变换直线检测处理；对霍夫变换直线检测处理后的每帧图像进行roi区域提取；对roi区域提取后的每帧图像通过backgroundsubtractormog2图像分割算法进行去除暗电流处理得到第一图像数据。4.根据权利要求1所述的基于sfr的相机自动对焦方法，其特征在于，具体的，所述运动平台的具体结构包括以下，固定底座；
一对丝杆步进电机，于左右两侧固定设置于所述固定底座上；待测相机，可拆卸设置于所述固定底座上，其固定于所述固定底座时，其待测镜头竖直向上；一对螺杆，分别固定于对应的丝杆步进电机处，并由对应的丝杆步进电机带动转动，其顶部设置有限位板；升降台，左右两端穿设于一对所述螺杆中固定，所述升降台固定时保持水平；一对光源，于左右两侧固定设置于所述升降台的下端；十字板，固定设置于所述升降台的下端，且设置于一对所述光源之间；当所述丝杆步进电机工作时，带动所述螺杆转动以控制所述升降台的升降；具体的，待测相机所拍摄的每帧图像即为十字板的图像。5.基于sfr的相机自动对焦装置，其特征在于，应用了如上述任一项权利要求1-4中所述的基于sfr的相机自动对焦方法，包括以下：运动控制模块，用于预设运动平台的调焦步长，并设置待测相机的拍照频率与运动平台的调焦步长一致，控制运动平台从所能运动范围的最下端往最上端开始运动；sfr曲线计算模块，用于获取待测相机所拍摄的每帧图像，计算每帧图像的sfr曲线并记录当前运动平台所在位置；清晰度比对模块，用于通过每帧图像对应的sfr曲线判断当前帧图像是否比上帧图像清晰，若否，则确定待测相机的镜头焦平面位于当前帧图像对应的位置与上帧图像对应的位置之间；若是，则重复步骤100至步骤300，直到出现上帧图像比当前帧图像清晰的情况；迭代模块，用于以上帧图像对应的所述位置作为所能运动的最下端，以当前帧图像对应的所述位置作为所能运动的最上端，重设一个较上一次更小的运动平台的调焦步长，重复运行运动控制模块至清晰度比对模块，再次确定待测相机的镜头焦平面所处于的位置区间；焦距计算模块，用于重复运行运动控制模块至迭代模块，直到当丝杆步进电机步长达到最小值时，出现当前帧图像比上帧图像清晰的情况，将上帧图像对应的位置判定为镜头焦平面所处的位置。6.一种计算机可读存储的介质，所述计算机可读存储的介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明涉及基于SFR的相机自动对焦方法，首先，运动平台上装夹十字板，通过丝杆步进电机驱动运动平台，带动十字划板在Z轴方向运动，给定运动平台调焦步长，运动平台每走一步，装夹着待测镜头的CMOS相机拍一张十字板的照片；接着，所拍照片通过机器视觉处理系统计算分析图像的SFR曲线，并记录当前运动平台在Z轴的深度位置。最后，成像图片会由模糊到清晰、再到模糊，机器视觉处理系统通过计算每一帧图像的SFR曲线评价图像清晰度，并记录清晰度最佳所在的深度信息，即为待测镜头的焦距。本发明在不需要大量训练样本的情况下，大大提高镜头的对焦速度，通过减小运动平台的调焦步长可以提高镜头的精度，能够同时保证对焦速度和对焦精度。度。度。


技术研发人员：甘胜斯 肖盼 林健发 陈新度 吴磊
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/7/22