[实用新型]一种自动聚焦控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一体化数字摄像机和数字照相机的一种自动聚焦控制装置。

背景技术

聚焦是通过光学镜头的折射作用，将景物光线聚集在正对镜头中央的图像传感器表面的感光区域，使曝光图像更清晰的过程。如果聚焦不良，图像就会显得很模糊。聚焦是通过前后校正镜头的位置决定的，而校正镜头位置是通过控制聚焦电机来实现的。

聚焦的方法有两种，一种是手工校正镜头位置，称之为手动聚焦；一种是由成像设备内部的电路或程序进行检测和计算，根据检测结果自动校正镜头位置，称为自动聚焦。随着现代成像系统逐渐向智能化的方向发展，自动聚焦技术已成为成像系统中必不可少的一个部分。

判断图像是否聚焦与图像的高频成分有关，当完全聚焦时，图像清晰，包含边缘信息的高频分量最多。传统的自动聚焦为模拟自动聚焦，即通过对图像传感器套件输出的模拟视频信号进行滤波，提取出反映图像清晰度的高频分量并输出到单片机控制器，单片机通过调节聚焦步进电机的转动，使图像高频分量值最大，图像达到清晰状态，从而实现图像的自动聚焦。此聚焦装置硬件电路较复杂。随着数字技术的发展，模拟聚焦方法在数码相机、数字摄像机等产品中的应用受到了一定的限制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种硬件电路简单、使用数字技术进行自动聚焦的控制装置。

本实用新型是基于现场可编程门阵列(FPGA)的图像自动聚焦控制装置，采用FPGA芯片对输入数字视频图像进行二维小波变换分解后，提取水平和垂直方向的高频分量，求出当前场图像的聚焦函数值，判断出相邻两场聚焦函数值的比较结果，经FPGA中搜索策略模块分析后，FPGA芯片直接输出驱动聚焦步进电机转动的脉冲信号，使当前图像的聚焦函数值最大，则当前图像最清晰，从而实现了图像的自动聚焦，为了便于主观评价聚焦效果，FPGA芯片内部加入了VGA显示控制器模块，利用单片SDRAM存储器芯片作为帧缓存，可将输入的CCIR601或CCIR656标准的数字视频信号转换成VGA格式，FPGA芯片输出的数字RGB信号经过D/A转换器芯片转换成模拟RGB信号，并与FPGA输出的行场同步信号输出到VGA信号输出接口，通过VGA信号输出接口可在VGA显示器上实时显示输入的视频图像。同时，通过对一场图像平均亮度值的分析，可实现光学镜头中光圈的自动控制。

本实用新型由数字视频信号输入接口、电源接口、电路板、光学镜头连接接口、光学镜头、VGA信号输出接口和外壳组成。其特征在于外壳上装有CCIR601标准数字视频信号接口、CCIR656标准数字视频信号接口、电源接口、功能按键、镜头连接接口、VGA信号输出接口和光学镜头，外壳内的电路板上安装有FPGA芯片、FPGA配置芯片、SDRAM存储器芯片、D/A转换芯片和信号放大电路。

FPGA芯片通过电路板上导线分别连接至CCIR601标准数字视频信号接口、CCIR656标准数字视频信号接口、FPGA配置芯片、SDRAM存储器芯片、D/A转换芯片、信号放大电路和功能按键，D/A转换芯片通过电路板导线连接至VGA信号输出接口，信号放大电路的输出通过电路板上导线连接至镜头连接接口，功能按键通过导线连接至FPGA芯片，通过电源接口外接直流电源。

CCIR601标准数字视频信号接口和CCIR656标准数字视频信号接口通过电路板上导线分别连接至FPGA芯片，通过功能按键中的输入信号选择按键选择输入信号的格式，默认为CCIR601标准数字视频信号，FPGA对输入的数字视频信号进行分析后，输出驱动聚焦步进电机的脉冲信号，FPGA芯片输出的脉冲信号需要经过信号放大电路放大后再加载到步进电机上。FPGA芯片同时利用单片SDRAM存储器芯片作为帧缓存，将输入的PAL视频信号转换成VGA格式，经D/A转换器转换成模拟RGB信号，并输出到VGA信号输出接口，则通过外接VGA显示器可实时显示输入的图像，这样便于主观评价聚焦效果。按键中的“自动聚焦”按钮可开始进行图像自动聚焦，“聚焦远”和“聚焦近”按钮可实现图像的手动调焦。

如上所述的FPGA芯片可以采用XC2S100E、XC2S150E、XC2S200E、XC2S300E、XC2S400E、XC2S600E、XC3S200、XC3S400、XC3S1000、XC3S1500、XC3S2000、XC3S4000、XC3S5000、XC3S100E、XC3S250EXC3S500E、XC3S1200E或XC3S1600E等。