CN113301330B - 一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法及系统，属于电动调焦镜头图像延迟在线检测技术领域，所述方法包括如下步骤：得到第一变焦值曲线；得到第二变焦值曲线；得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 ；得到焦距偏差D P ；根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到成像延迟T delay ，并根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测；所述系统包括变焦曲线获取模块、清晰度最高点对应的焦距值获取模块、焦距偏差获取模块、成像延迟获取模块以及图像延迟在线检测模块；本发明解决了在机场跑道异物检测系统运行过程中，实时在线检测图像成像系统的延迟问题。
Description
技术领域
本发明属于电动调焦镜头图像延迟在线检测技术领域，尤其涉及一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法及系统。
背景技术
塔架式机场跑道异物检测系统是根据机场跑道长度与宽度，选择具体受检道面关键位置，在跑道一侧分区域安装前端探测系统设备，在所需高度的塔架上，将雷达与多传感器一体化监控前端及相应伺服装置共同安装于跑道侧面固定架或跑道灯上，前端多传感器探测系统将异物位置信息传送给监控系统显示端，监控系统根据位置调整云台和角度、焦距和光圈等，对异物进行跟踪监测拍照，并进行智能分析处理后，将相关信息发送给主控系统供主控系统分析处理，并将检测到的异物信息上传到指挥中心，同时发出报警提示。
监控系统是塔架式机场跑道异物检测系统的重要眼睛，主要采用长焦距的调焦镜头和监控相机实现对1km以外的异物进行监控。长焦镜头受温度、光照以及大气湍流的影响较大，因此自动对焦技术是相机能够获得异物的清晰图像的关键技术。由于相机延迟的存在经常会导致对焦控制算法中焦点位置的估计出现偏差。
常规的相机图像延迟检测算法需要专用的设备，并且不能在成像的同时实时检测，不能满足机场跑道异物探测系统的需求。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法及系统解决了在机场异物探测的同时，在线检测图像延迟的问题，实现了实时动态检测机场跑道异物系统的成像延迟，提高了机场跑道异物检测对焦系统对焦的清晰度不受图像延迟的影响，并保证机场跑道异物探测系统对焦系统探测的灵敏度，且提高机场跑道异物探测系统对焦系统控制的稳定性。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法，包括如下步骤：
S1、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向远焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第一变焦曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S2、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向近焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第二变焦曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S3、根据第一变焦曲线和第二变焦曲线分别对应得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 ；
S4、根据第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 得到第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 之间的焦距偏差D P ；
S5、根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay ，并根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测。
本发明的有益效果为：本发明提供的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法简单，不需要专用的测试设备，可以实现在线检测，且不会影响系统的正常运行；图像的成像延迟是机场跑道异物探测系统对焦延迟中的一个重要影响因素，会影响相机对焦的偏差，导致图像模糊；同时成像延迟也是影响控制系统稳定性的关键参数，通过对成像延迟参数的测量，可以提高机场跑道异物探测系统对焦的清晰度不受图像延迟的影响，从而保证机场跑道异物探测系统探测的灵敏度，并提高机场跑道异物探测系统控制的稳定性。
进一步地，所述步骤S4中焦距偏差D P 的计算表达式如下：
D
P
= f
2
–f
1
其中，f 1 表示第一清晰度最高点对应的焦距值，f 2 表示第二清晰度最高点对应的焦距值。
采用上述进一步方案的有益效果为：得到焦距偏差利于寻找电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟。
进一步地，所述步骤S5中得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 的表达式如下：
T
delay
= D
P
/V/2
其中，D P 表示焦距偏差，V表示电动调焦镜头匀速运动速度。
采用上述进一步方案的有益效果为：利用电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟可以有效减小摄像机成像延迟对检测图像真实对焦点的影响。
进一步地，本发明提供一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，包括变焦曲线获取模块、清晰度最高点对应的焦距值获取模块、焦距偏差获取模块、成像延迟获取模块以及图像延迟在线检测模块；
所述变焦曲线获取模块的运动速度和运动时间输入端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输入端；所述变焦曲线获取模块的第一变焦曲线输出端和第二变焦曲线输出端分别与清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一变焦曲线输入端和第二变焦曲线输入端一一对应连接；所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一焦距值输出端和第二焦距值输出端分别与焦距偏差获取模块的第一焦距值输入端和第二焦距值输入端一一对应连接；所述焦距偏差获取模块的焦距偏差输出端与成像延迟获取模块的焦距偏差输入端连接；所述成像延迟获取模块的成像延迟输出端与图像延迟在线检测模块的成像延迟输入端连接；所述图像延迟在线检测模块的图像延迟检测输出端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输出端。
本发明的有益效果为：本发明提供的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统用于实现利用电动调焦镜头的相机图像延迟检测方法，其可以提高机场跑道异物探测系统对焦的清晰度不受图像延迟的影响，从而保证机场跑道异物探测系统探测的灵敏度，并提高机场跑道异物探测系统控制的稳定性。
进一步地，所述变焦曲线获取模块包括第一变焦曲线获取单元和第二变焦曲线获取单元；
所述第一变焦曲线获取单元用于根据输入的驱动电动调焦镜头焦距f由小到大变化时运动速度和运动时间得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第一变焦曲线；所述第二变焦曲线获取单元用于根据驱动电动调焦镜头焦距f由大到小变化时运动速度和运动时间得到获取图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第二变焦曲线。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述变焦曲线获取模块通过驱动电动调焦镜头焦距f由小到大变化和焦距f由大到小变化分别得到第一变焦曲线和第二变焦曲线，为进一步获取变焦曲线上清晰度最高点对应的焦距值提供变焦曲线。
进一步地，所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块包括第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元和第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元；
所述第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第一变焦曲线得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 ；所述第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第二变焦曲线得到第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块通过第一变焦曲线和第二变焦曲线分别得到其对应的曲线上清晰度最高点对应的焦距值，并为进一步获取焦距偏差提供两变焦曲线分别的清晰度最高点对应的焦距值。
进一步地，所述焦距偏差获取模块用于根据第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 得到焦距偏差D P 。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述焦距偏差获取模块根据第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 求差得到焦距偏差D P ，并为进一步获取成像延迟T delay 提供两清晰度最高点对应的焦距值间的焦距偏差。
进一步地，所述成像延迟获取模块用于根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述成像延迟获取模块根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V计算得到成像延迟T delay ，并为进一步完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测提供成像延迟T delay ，用于延迟估计，对图像对焦偏差进行补偿。
进一步地，所述图像延迟在线检测模块用于根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测，并输出电动调焦镜头的图像延迟在线检测结果。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述图像延迟在线检测模块通过成像延迟T delay 实现对电动调焦镜头进行图像对焦调节过程中的图像延迟造成的对焦偏差进行补偿，使机场跑道异物探测系统对焦清晰度不受图像延迟的影响，保证机场跑道异物探测系统的探测灵敏度，提高机场跑道异物探测系统控制的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中目标光线经过电动调焦镜头聚焦后的焦点落在图像传感器平面示意图。
图2为本发明实施例中电动调焦镜头延迟摄像时焦距与归一化图像清晰度关系图。
图3为本发明实施例中利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法的步骤流程图。
图4为本发明实施例中镜头与传感器距离变化时焦距与归一化图像清晰度关系图。
图5为本发明实施例中利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的功能模块图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，当检测目标的光线经过电动调焦镜头聚焦后的焦点落在图像传感器平面上时，可以得到检测目标的清晰图像，清晰图像对应的电动调焦镜头的真实焦距；当电动调焦镜头与传感器平面间的距离为f(t 1 )或f(t 2 )时，检测目标在图像传感器上所成图像模糊，其中，f(t 1 )为传感器平面较电动调焦镜头的真实焦距距离电动调焦镜头近距离，f(t 2 )为传感器平面较电动调焦镜头的真实焦距距离电动调焦镜头远距离；
如图2所示，归一化图像清晰度随着电动调焦镜头与传感器间距离的变化由模糊逐渐变清晰，直至达到清晰度最高点后，随着电动调焦镜头与传感器间距离继续增大，图像清晰度逐渐降低。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法，包括如下步骤：
S1、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向远焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第一变焦曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S2、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向近焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第二变焦曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S3、根据第一变焦曲线和第二变焦曲线分别对应得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 ；
S4、根据第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 得到第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 之间的焦距偏差D P ；
S5、根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay ，并根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测。
如图4所示，在一个实用实例中，由于电动调焦镜头延迟从存在，当摄像时焦距由小变大时，实际焦距与归一化图像清晰度关系曲线向右平移，即第一变焦曲线；当摄像时焦距由大变小时，实际焦距与归一化图像清晰度关系曲线左平移，即第二变焦曲线；根据图4中第一变焦曲线和第二变焦曲线分别对应得到第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 ，且f 1 和f 2 之间存在焦距偏差D P ；
所述步骤S4中焦距偏差D P 的计算表达式如下：
D
P
= f
2
–f
1
其中，f 1 表示第一清晰度最高点对应的焦距值，f 2 表示第二清晰度最高点对应的焦距值。
所述步骤S5中得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 的表达式如下：
T
delay
= D
P
/V/2
其中，D P 表示焦距偏差，V表示电动调焦镜头匀速运动速度。
根据电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟Tdelay进行摄像机成像延迟图像检测，可以有效减少摄像机成像延迟对检测图像真实对焦点的影响，提高系统的稳定性。
本发明提供的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法简单，不需要专用的测试设备，可以实现在线检测，且不会影响系统的正常运行。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，包括变焦曲线获取模块、清晰度最高点对应的焦距值获取模块、焦距偏差获取模块、成像延迟获取模块以及图像延迟在线检测模块；
所述变焦曲线获取模块的运动速度和运动时间输入端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输入端；所述变焦曲线获取模块的第一变焦曲线输出端和第二变焦曲线输出端分别与清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一变焦曲线输入端和第二变焦曲线输入端一一对应连接；所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一焦距值输出端和第二焦距值输出端分别与焦距偏差获取模块的第一焦距值输入端和第二焦距值输入端一一对应连接；所述焦距偏差获取模块的焦距偏差输出端与成像延迟获取模块的焦距偏差输入端连接；所述成像延迟获取模块的成像延迟输出端与图像延迟在线检测模块的成像延迟输入端连接；所述图像延迟在线检测模块的图像延迟检测输出端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输出端。
所述变焦曲线获取模块包括第一变焦曲线获取单元和第二变焦曲线获取单元；
所述第一变焦曲线获取单元用于根据输入的驱动电动调焦镜头焦距f由小到大变化时运动速度和运动时间得到图像清晰度与电动调焦镜头第一变焦曲线；所述第二变焦曲线获取单元用于根据驱动电动调焦镜头焦距f由大到小变化时运动速度和运动时间得到获取图像清晰度与电动调焦镜头第二变焦曲线。
所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块包括第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元和第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元；
所述第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第一变焦曲线得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 ；所述第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第二变焦曲线得到第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 。
所述焦距偏差获取模块用于根据第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 得到焦距偏差D P 。
所述成像延迟获取模块用于根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 。
所述图像延迟在线检测模块用于根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测，并输出电动调焦镜头的图像延迟在线检测结果。
如图5所示实施例提供的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统可以执行上述方法实施例所示的技术方案，其实现原理与有益效果类似，此处不在赘述。
Claims (9)
1.一种利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向远焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第一变焦值曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S2、驱动电动调焦镜头以速度V匀速向近焦位置的运动时间T，得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第二变焦值曲线，其中T大于相机最大延迟时间；
S3、根据第一变焦值曲线和第二变焦值曲线分别对应得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 ；
S4、根据第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 得到第一清晰度最高点对应焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应焦距值f 2 之间的焦距偏差D P ；
S5、根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay ，并根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测。
2.根据权利要求1所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法，其特征在于，所述步骤S4中焦距偏差D P 的计算表达式如下：
D
P
= f
2
–f
1
其中，f 1 表示第一清晰度最高点对应的焦距值，f 2 表示第二清晰度最高点对应的焦距值。
3.根据权利要求1所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法，其特征在于，所述步骤S5中得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 的表达式如下：
T
delay
= D
P
/V/2
其中，D P 表示焦距偏差，V表示电动调焦镜头匀速运动速度。
4.一种如权利要求1-3任一所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测方法的系统，其特征在于，包括变焦曲线获取模块、清晰度最高点对应的焦距值获取模块、焦距偏差获取模块、成像延迟获取模块以及图像延迟在线检测模块；
所述变焦曲线获取模块的运动速度和运动时间输入端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输入端；所述变焦曲线获取模块的第一变焦曲线输出端和第二变焦曲线输出端分别与清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一变焦曲线输入端和第二变焦曲线输入端一一对应连接；所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块的第一焦距值输出端和第二焦距值输出端分别与焦距偏差获取模块的第一焦距值输入端和第二焦距值输入端一一对应连接；所述焦距偏差获取模块的焦距偏差输出端与成像延迟获取模块的焦距偏差输入端连接；所述成像延迟获取模块的成像延迟输出端与图像延迟在线检测模块的成像延迟输入端连接；所述图像延迟在线检测模块的图像延迟检测输出端作为利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统的输出端。
5.根据权利要求4所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，其特征在于，所述变焦曲线获取模块包括第一变焦曲线获取单元和第二变焦曲线获取单元；
所述第一变焦曲线获取单元用于根据输入的驱动电动调焦镜头焦距f由小到大变化时运动速度和运动时间得到图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第一变焦曲线；所述第二变焦曲线获取单元用于根据驱动电动调焦镜头焦距f由大到小变化时运动速度和运动时间得到获取图像清晰度与电动调焦镜头焦距的第二变焦曲线。
6.根据权利要求5所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，其特征在于，所述清晰度最高点对应的焦距值获取模块包括第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元和第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元；
所述第一清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第一变焦曲线得到第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 ；所述第二清晰度最高点对应的焦距值获取单元用于根据第二变焦曲线得到第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 。
7.根据权利要求6所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，其特征在于，所述焦距偏差获取模块用于根据第一清晰度最高点对应的焦距值f 1 和第二清晰度最高点对应的焦距值f 2 得到焦距偏差D P 。
8.根据权利要求7所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，其特征在于，所述成像延迟获取模块用于根据焦距偏差D P 和电动调焦镜头匀速运动速度V得到电动调焦镜头图像延迟在线检测成像延迟T delay 。
9.根据权利要求8所述的利用电动调焦镜头的图像延迟在线检测系统，其特征在于，所述图像延迟在线检测模块用于根据成像延迟T delay 完成电动调焦镜头的图像延迟在线检测，并输出电动调焦镜头的图像延迟在线检测结果。
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