[发明专利]红外焦平面成像系统的自动聚焦方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及光学成像领域，特别涉及红外焦平面成像系统，具体是一种用于红外焦平面成像系统的自动聚焦方法。

二、背景技术

在红外焦平面成像系统中，由于红外辐射波束是非可见光，所以人类眼睛无法直接看见，其取景镜头和可见光(CCD)有本质上的区别，因此现有的红外焦平面成像系统都采用手动或者加驱动电机手动操作。在实际运用中，红外焦平面成像系统需要操作者多次、反复的转动镜头比较图像后才能找到聚焦点，这就造成聚焦时间长和聚焦模糊，尤其在需要快速成像被测物体和物体模糊情况下，聚焦困难的问题极为明显，这就直接限制了仪器的使用范围和操作者使用的方便性。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在红外焦平面成像系统中实现自动聚焦的方法，从而实现快速，准确，清楚的聚焦被测物体。

为实现上述目的，本发明所述红外焦平面成像系统的自动聚焦方法包括如下步骤：

1)选取红外成像图像中心位置的一个点阵区域，

2)随机选取所选点阵中成像物体的灰度等级，生成初始数值表，

3)驱动电机正反转，实时选取不同焦距的红外成像物体的灰度数值，

4)采用差值和迭代比较算法，比较实时灰度数值和初始灰度数值表的差值，确定物体灰度变化的最小值，该最小值所对应的焦距即为红外图像聚焦点，将其转换成电机驱动坐标位置参数，

5)电机伺服系统根据上述位置参数，驱动电机到指定位置，完成红外图像自动聚焦。

上述步骤d中差值和迭代比较算法是采用以下步骤实现：

a、在一帧红外图像中取得所选图像区域中每个像素点的灰度值为X(i，j)，

b、取其和相邻像素点差值绝对值的和Y(i，j)＝|X(i，j)-X((i-1)，j)|+|X(i，j)-X(i，(j+1))|，

c、得到所有像素点的差值和▲Y(m)＝∑Y(I，j)，并保存数值，

d、在下一帧图像中重复处理1-3步骤，并比较所保存的▲Y(m)，保存数值大的值，

e、确定▲Y(m)最大值，既是红外图像聚焦点。

上述步骤1)中选取红外图像合适的点阵大小依据图像的分辨率决定，最大选取的图像点阵为100×100，并以红外图像的中心点作为点阵的中心。

而步骤2)中，图像灰度等级的确定和提取依据红外图像的分辨率大小确定，其最小为2的10次方，即图像最少为1024个灰度等级。

本发明的优点是在红外成像系统中当需要成像某个物体时仅需要把取景中心位置对准物体，就可以实现实时、准确、快速的聚焦被测物体，得到清晰的物体红外图像；并且使仪器的操作者可以简便，快捷、高效的完成工作。

四、附图说明

图1是本发明的原理原理框图。

五、具体实施方式

如图1所示，在本发明根据红外成像图像的基本原理，依据一定的优化数学算法，采用现有红外焦平面成像系统中的电动红外镜头和运算控制电路，在红外成像取景图像中选取一定范围大小的图像灰度数值进行运算后，把准确的聚焦位置点反馈给电机伺服系统，从而快速定位清晰聚焦点，达到自动聚焦目的。

具体步骤如下：

1)选取红外成像图像中心位置的一个点阵区域，该区域的大小依据图像的分辨率决定，最大选取的图像点阵为100×100，并以红外图像的中心点作为点阵的中心。

2)随机选取所选点阵中成像物体的灰度等级，生成初始数值表，图像灰度等级的确定和提取依据红外图像的分辨率大小确定，其最小为2的10次方，即图像最少为1024个灰度等级。

3)驱动电机正反转，实时选取不同焦距的红外成像物体的灰度数值，

4)采用差值和迭代比较算法，比较实时灰度数值和初始灰度数值表的差值，确定物体灰度变化的最小值，该最小值所对应的焦距即为红外图像聚焦点，将其转换成电机驱动坐标位置参数，

所述差值和迭代比较算法采用以下步骤：

a、在一帧红外图像中取得所选图像区域中每个像素点的灰度值为X(i，j)，

b、取其和相邻像素点差值绝对值的和Y(i，j)＝|X(i，j)-X((i-1)，j)|+|X(i，j)-X(i，(j+1))|，

c、得到所有像素点的差值和▲Y(m)＝∑Y(I，j)，并保存数值，

d、在下一帧图像中重复处理1-3步骤，并比较所保存的▲Y(m)，保存数值大的值，

e、确定▲Y(m)最大值，既是红外图像聚焦点。

5)电机伺服系统根据上述位置参数，驱动电机到指定位置，完成红外图像自动聚焦。