[发明专利]一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦方法和装置

说明书

本发明实施例提供的一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦方法和装置，该方法首先采用近似曲线替代的方法，计算正焦粗定位置，由所述正焦粗定位置得到对焦范围，再在所述对焦范围内，计算获取的特定位置的图像清晰度；最后根据所述特定位置、对应的图像清晰度拟合图像位置与图像清晰度之间对应的函数关系，确定图像正焦的精准位置。本发明采用近似曲线替代的方法在少量数据量的情况下，提高了计算的速度，然后在确定的正焦粗定位置的对焦范围内进一步精确对焦的位置，改善了对焦精度与对焦速度的问题。

技术领域

本发明涉及自动对焦技术领域，具体涉及一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦方法和装置。

背景技术

随着图像处理技术和图像采集技术的发展，视觉测量技术被广泛应用于工业器件的测量上。视觉测量系统搭载在多轴运动平台上，视觉测量系统的自动对焦过程是通过多轴运动平台来调整相机与被测量器件的相对位置来完成。对焦过程通过采集多幅图像计算其清晰度来确定正焦位置，图像采集的数量决定对焦的效率，图像采集的越少、效率越高。因此，减少对焦过程需要采集的图像的数量，可以提高现场的测量效率。

自动对焦技术包括对焦评价函数和搜索算法，对焦评价函数可分为空间域、频率域和信息熵三类。空间域评价函数基于梯度算子，图像越清晰，边缘越明显，图像梯度越大。频率域算法是将图像变换到频率域计算图像清晰度。熵函数描述系统的混乱程度，熵值越小，图像离焦度越大；相反，则熵值越大。搜索算法有很多种类，如爬山法、全局搜索算法、黄金分割法、Fibonacci搜索算法和拟合算法。全局算法需要确定对焦范围、搜索方向和步长，然后沿着搜索方向按固定步长进行采集图像，并计算图像的清晰度，最后选择清晰度最高的图像的拍摄位置作为正焦位置。全局算法的对焦精度取决于步长，步长越小精度越高，但是对焦精度和对焦速度成反比。上述搜索算法无法同时满足高精度和快速对焦，在要求高精度和高效率的航空零件测量现场不适用。

发明内容

为了解决现有对焦技术在对焦精度与对焦速度上的不足的问题，本发明提出一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦方法和装置。其具体技术方案如下：

本发明实施例提供的一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦方法，包括步骤：

采用近似曲线替代的方法，计算正焦粗定位置，由所述正焦粗定位置得到对焦范围；

在所述对焦范围内，计算获取的特定位置的图像清晰度；

根据所述特定位置、对应的图像清晰度拟合图像位置与图像清晰度之间对应的函数关系，确定图像正焦的精准位置。

进一步的，所述函数关系为高斯函数关系，采用两条曲线计算正焦粗定位置，所述正焦粗定位置即为两条曲线的交点。

进一步的，所述特定位置均在所述高斯函数关系对应曲线的峰顶预设范围的位置。

进一步的，根据所述特定位置、特定位置对应的清晰度拟合高斯函数关系，根据拟合的高斯函数确定图像正焦的精准位置，高斯函数对称轴所在的位置即为精准位置。

本发明的第二方面提供一种基于曲线交点和高斯曲线拟合的自动对焦装置，包括：

正焦粗定位置计算模块，用于采用近似曲线替代的方法，计算正焦粗定位置，由所述正焦粗定位置得到对焦范围；

清晰度计算模块，用于在所述对焦范围内，计算预先获取的特定位置的图像清晰度；

精准位置确定模块，用于根据所述特定位置、对应的图像清晰度拟合图像位置与图像清晰度之间对应的函数关系，确定图像正焦的精准位置。

进一步的，所述正焦粗定位置计算模块还用于采用两条曲线计算正焦粗定位置，所述正焦粗定位置即为两条曲线的交点。

进一步的，所述特定位置均在所述高斯函数关系对应曲线的峰顶预设范围的位置。