2022年自动聚焦原理 .pdf

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1、基于智能相机的三可变镜头自动控制系统KOWA 镜头 有视频处理电路实现自动聚焦博世视频自动光圈http:/ 可变（ AI 视频）自动聚焦变焦镜头TM20Z1024AFP 自动光圈自动（ AI 视频驱动）聚焦电动/ 自动 / 预置变焦电动/ 预置http:/ 系列KZ15300AF 系列KZ8585AFIR系列KZ86154AFIR系列自动对焦原理 (转载) 此帖对 的评论在数码相机中，对焦是保证所记录的影像取得清晰效果的关键步骤。对焦机构就是用来调节镜头和CCD 之间的距离，使得像平面落在CCD 的成像表面。目前，常用的数码相机中多采用自动对焦，即根据被拍摄目标的距离，由电路驱动马达移动镜片到

2、相应的位置上，从而使被拍摄目标自动清晰成像。从基本原理来说，自动对焦可以分成两大类：一类是基于镜头与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦，另一类是基于对焦屏上成像清晰的聚焦检测自动对焦。1.测距自动对焦测距自动对焦主要有红外线测距法和超声波测距法。红外线测距法该方法的原理是由照相机主动发射红外线作为测距光源，并由红外发光二极管间构成的几何关系,然后计算出对焦距离。超声波测距法该方法是根据超声波在数码相机和被摄物之间传播的时间进行测距的。数码相机上分别装有超声波的发射和接收装置，工作时由超声振动发生器发出持续超声波，超声波到达被摄体后，立即返回被接收器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 感知 ,然后由集成电路根据超声波的往返时间来计算确定对焦距离。红外线式和超声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距的，称之为主动式自动对焦。2.聚焦检测自动对焦聚焦检测方法主要有对比度法和相位法a 对比度法 该方法是通过检测图像的轮廓边缘实现自动对焦的。图像的轮廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，或者说边缘处景物和背景之间的对比度就越大。反之，失焦的图像,轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降；失焦越远，对比度越低。

4、利用这个原理，将两个光电检测器放在CCD 前后相等距离处，被摄影物的图像经过分光同时成在这两个检测器上，分别输出其成像的对比度。当两个检测器所输出的对比度相差的绝对值最小时，说明对焦的像面刚好在两个检测器中间，即和CCD 的成像表面接近，于是对焦完成。b 相位法 该方法是通过检测像的偏移量实现自动对焦的。在感光 CCD 的位置放置一个由平行线条组成的网格板，线条相继为透光和不透光。网络板后适当位置上与光轴对称地放置两个受光元件。网络板在与光轴垂直方向上往复振动。当聚焦面与网络板重合时，通过网格板透光线条的光同时到达其后面的两个受光元件。而当离焦时，光束只能先后到达两个受光元件，于是它们的输出信

5、号之间有相位差。有相位差的两个信号经电路处理后即可控制执行机构来调节物镜的位置，使聚焦面与网格板的平面重合。3.各种自动对焦的特点各种自动对焦方式各有其局限性。例如红外测距和超声测距的对焦方法，当被测目标对红外光或超声波有较强的吸收作用时，将使测距系统失灵或对焦不准确；而对比度法聚焦检测受光照条件的制约，当光线暗弱或被摄体与背景明暗差别很小时，对焦就会有困难，甚至失去作用。4.应用分析目前市场的消费级数码相机很多采用对比度法进行自动对焦，从对比度法的原理可知，当两个检测器所输出的对比度差值绝对值最小时是最佳状态，我们假定两个检测器所输出的对比度差值的绝对值为m, 要使 m 最小，必须多次移动镜

6、头后再利用差值法逐次逼近.多次移动镜头需要耗费很多时间，而数码相机对于对焦时间又有一定的要求，这本身是一对矛盾，所以折中的办法就是，在满足使用的情况下，给定一个值，我们暂且假定为Q,只要 m f2 时可能出现的情况（当f1f2 时，先不进行判断，而是把结果保存起来，让步进电机继续驱动镜头向原方向移动到位置f3；如果 f2f3 ，则可以确定聚焦曲线是下降方向，此时，让步进电机驱动镜头到f1 位置；如果f2f3 ，则认为出现 “ 错误 ”点，不做判断，让镜头再向前运动到f4，再对 f2、f3、f4 进行三点判别，得到正确的聚焦位置；如果 f2 3 实验数据分析为证实所提出的评价函数的有效性，对该系

7、统进行了大量实验，并与灰度差分法所获得图像进行比较。图2、图 3 是以简单的文本图像为例，在聚焦点附近算法改进前后各测得的20 组聚焦值并据此绘制的聚焦评价函数曲线。图4、图 5 分别是算法改进前后，采用本系统所拍摄的聚焦图像。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 可以看出，改进算法后在聚焦点附近曲线尖锐，与相邻两个聚焦位置的亮度差更大，并且有着更好的单调性。实验表明，在同样的搜索策略下，改进后的算法比改进前更能适用于多种画面，尤其是亮度比较均匀的图像，有着更高的精确性。本文提出了一种基于数字图像处理的自动聚焦方法,并应用该原理设计了一种摄像头自动聚焦系统。实验结果表明,该系统调焦机构简单,聚焦速度较快，易于硬件实现。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -