[发明专利]一种基于超焦距光电跟踪仪的自动聚焦方法

权利要求书

1.一种基于超焦距光电跟踪仪的自动聚焦方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：光电跟踪仪接收雷达给出的待测物体与光电跟踪仪的距离为D，根据距离D的范围计算出此时待测物体在跟踪仪镜头成像时需要的视场角fov2和需要的焦距f2；

步骤二：根据步骤一计算出的数据，计算出待测物体在光电跟踪仪中成像时的超焦距点，所述超焦距点即为在视场角fov2时图像最清晰的超焦距电机位置p2；同时根据焦距f2计算fov2视场角下的超焦距S；

步骤三：读取光电跟踪仪当前焦距f1、当前视场角fov1和当前焦距下电机位置p1；

步骤四：调节光电跟踪仪的视场角，使其变焦到fov2；计算电机当前的位置p1到图像最清晰的超焦距电机位置p2的距离；然后采用逐次逼近的算法计算出电机从当前的位置p1到最清晰的超焦距电机位置p2时所需要的时间；同时驱动直流电机移动到图像最清晰的超焦距电机位置p2；

步骤五：读取直流电机调整后的位置p3，对电机是否处于图像最清晰的超焦距电机位置p2进行确认，包括以下步骤：

A、若电机调整后的位置p3与图像最清晰的超焦距电机位置p2的距离小于或等于预设阈值，且移动后的视场角大于等于1.9度时，电机停止，聚焦结束，此时所述预设阈值为200，即当前电机位置p3在[p2-200， p2+200]范围之内；

B、若电机调整后的位置p3与图像最清晰的超焦距电机位置p2的距离绝对值小于或等于预设阈值且当视场角fov2小于1.9度时，即检测到电机运动到超焦距附近位置时，根据图像清晰度评价函数，找到实时图像清晰度函数值最大值的位置，驱动电机到最大值位置，完成聚焦；

C、若电机调整后的位置p3和图像最清晰的超焦距位置p2之差绝对值大于200时，且电机时间大于5s时，电机停止，聚焦结束；若时间小于5s时，实时读取电机位置，继续采用逐次逼近的算法计算出电机从调整后的位置p3到图像最清晰的超焦距电机位置p2时所需要的时间；同时驱动电机到位置p2，完成聚焦。

2.根据权利要求1所述的一种基于超焦距光电跟踪仪的自动聚焦方法，其特征在于:所述步骤二中计算直流电机在该视场角下图像最清晰时的超焦距电机位置的计算过程为：

S21：将需要的焦距f2带入到超焦距计算公式：

即S=f*f/(c*F)（1）

其中：S为超焦距，单位：米；f为镜头焦距，单位：毫米；c为弥散圆直径，一般取0.029；F为光圈；在超焦距下，从S/2点到无穷远处图像均为清晰；

S22：在超焦距S下图像最清晰电机位置与视场角对应关系为：Y=2232X+9300

其中：Y为在超焦距下图像最清晰时电机位置p2，X为视场角。

3.根据权利要求1所述的一种基于超焦距光电跟踪仪的自动聚焦方法，其特征在于: 所述步骤一中根据待测物体与光电跟踪仪的距离为D计算出跟踪仪镜头成像需要的视场角fov2和需要的焦距f2的过程为：

当距离D≥10km 时，视场角fov2为0.55度，焦距f2为500mm；

当距离D为10km＞D≥5km时，视场角fov2为1.1度，焦距f2为250mm；

当距离D为5km＞D≥3km，视场角fov2为2.2度，焦距f2为125mm；

当距离D为3km＞D≥2km，视场角fov2为4.4度，焦距f2为63mm；

当距离D为2km＞D≥1km，视场角fov2为8.8度，焦距f2为31mm；

当距离D为D＜1km ，视场角fov2为17.6度，焦距f2为16mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于超焦距光电跟踪仪的自动聚焦方法，其特征在于:在步骤四中的B中，所述找到实时图像清晰度函数值由FPGA实现。