[发明专利]一种基于分段微分技术的激光夜视仪同步变焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于分段微分技术的激光夜视仪同步变焦方法，更具体的说，尤其涉及一种根据趋势预测系数来计算变倍值所对应的照明器步进电机步数的基于分段微分技术的激光夜视仪同步变焦方法。 

背景技术

激光夜视仪是图像采集系统和激光照明系统的集成产物。图像采集系统最常见的就是一体化摄像机或者枪机配镜头，两者都具备变焦功能，在一定范围内连续调整视场角。为了实现理想的照明效果，激光照明系统也具备连续变焦的功能，以匹配摄像机视场角度的变化。

摄像机的视场角β和摄像机的变倍值m有确定的对应关系，该对应关系摄像机厂家会提供。同理，激光照明器采用步进电机驱动变焦，步进电机的步数n，和激光照明器照明角度α也有一定的对应关系。当摄像机视场角和激光照明器出光角度相匹配时，即激光光斑和视场内切，我们可得到一组对应数据（m,n），我们需要从最长焦到最广角测绘20组以上的对应关系。当摄像机视场角变化时，利用查询到的变倍值m查找匹配度最高的步进电机步数n，如此实现同步变焦。如（m1,n1）、（m2,n2）为获取的两连续数组，m1＜m2，当检测到目前的变倍值为m1与m2之间的数值时，会利用n1或n2中匹配度最高的步进电机步数来进行照明器变焦。

这种使用固定组数的（m，n）对应关系，寻找匹配度最高的数组匹配，还是会存在摄像机和激光照明角度不一致的现象，最终表现在照明效果上就是摄像机视场角变化，但激光角度不变化或者变化滞后，影响视觉效果。要解决这一问题，就要增加组数，采用极限的思想就是每一个变倍值m就对应一个激光照明器数据n，这样摄像机角度的任何变化都会引起激光照明器角度的变化，从而实现连续、平滑、无延时的同步变焦效果。但是如果测绘每个变倍值对应的激光照明器步数，会带来很大的工作量（例如索尼需要测绘16384组数据），更换摄像机或者激光照明器都需要重复上述工作，带来极大的人力开发成本。当然如果单纯靠理论进行微分计算也是可行的，但运算比较复杂，而且理论值往往和实际值存在偏差，需要增加额外的滤波处理，需要采用高性能的DSP处理芯片，带来设备成本的增加，因此该方法不可取。

工程领域，微分技术的运用能很好的预测变化量的趋势，采用离散的数据阵列可推算出具体的数据对应关系，保证精度，节省开发和测绘成本。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于分段微分技术的激光夜视仪同步变焦方法。

本发明的基于分段微分技术的激光夜视仪同步变焦方法，激光夜视仪包括摄像机和激光照明器，激光照明器通过步进电机进行驱动，设摄像机的变倍值的范围为                                                ；其特征在于，所述同步变焦方法通过以下步骤来实现：a).变倍值分段，在摄像机的变倍值范围中依次取、、…、共计个变倍值，以便对摄像机的变倍值范围进行分段；b).照明光斑标定，当摄像机的变倍值取、、…、时，通过对图像和激光照明光斑的观察，使采集图像与照明光斑相匹配，对每个变倍值所对应的激光照明器中步进电机的步数进行记录，设获取的步进电机步数依次为、、…、；形成摄像机变倍值与激光照明器的步进电机步数的对应数组、、…、；c).求取趋势预测系数，以变倍值为横坐标、激光照明器中步进电机的步数为纵坐标建立直角坐标系，求出坐标点、、…、依次连接后所组成的个线段的斜率，设斜率依次为、、…、、…，该斜率即为趋势预测系数；d).获取变倍值，当摄像机的变倍值发生变化后，读取当前的变倍值，并判断变倍值落入的取值区间；e).求取对应的步数，设步骤d)中变倍值落入区间中，则根据公式（1）求出变倍值所对应的激光照明器中步进电机的步数：

    （1）

驱使激光照明器的步进电机按照步数进行运动，即可实现摄像机的视场角与激光照明器照明光斑的匹配。

本发明的有益效果是：本发明的激光夜视仪同步变焦方法，首先使激光照明器的光斑与摄像机的采集图像相匹配，获取个摄像机变倍值与激光照明器的步进电机步数的对应数组，然后以变倍值为横坐标、步进电机的步数为纵坐标建立直角坐标系，并求出每个线段的斜率；最后，对于当前摄像机的变倍值，通过公式求出步进电机的步数，以实现照明器光斑与摄像机的连续同步变焦效果，在人力测绘和复杂数学运算之间做了折中处理，既降低了人力测绘成本，又降低了数学计算复杂度，还能保证良好的激光同步变焦效果。

附图说明

图1为本发明的激光夜视仪同步变焦方法的原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。