[发明专利]一种快速自动调焦方法和调焦装置

说明书

本发明公开了一种快速自动调焦装置，包括光圈步进电机、焦距步进电机、电机驱动模块、图形处理单元、定位单元、通信装置、图像识别单元、电源模块、显示模块、数据处理单元；所述的光圈步进电机、焦距步进电机分别与所述的电机驱动模块连接；所述的电机驱动器、图形处理单元、定位单元、通信装置、图像识别单元、电源模块分别与所述的数据处理单元连接。通过本发明，可以实现各种场景下光圈值、焦距值动态设置保证良好的成像效果。

技术领域

本发明涉及便携式铁路检测设备领域，具体是一种快速自动调焦方法和调焦装置。

背景技术

随着我国铁路大提速、高速铁路及客运专线的发展, 接触网在电气化铁路中占有十分重要的地位。提高接触网的运行可靠性成为铁路安全运输的重要环节。

接触网安全巡检装置指为完成指定区段的接触网状态检测，采用便携式图像采集装置，临时安装于运行中的电力机车或动车组的驾驶室司机台上，对接触网周及周边状态进行图像采集。在线或离线分析接触悬挂部件技术状态、接触网线路周边外部环境，有无侵入限界、妨碍供电安全运行的障碍物等。

现在接触网安全巡检装置在运行过程中，由于环境复杂（阴天、雨天、晴天、正常光、逆光）及场景复杂（遂道内、遂道外、桥遂等）各种情况下光照强度不一样。目前铁路部门所使用接触网巡检装置均采用人工方式光圈、焦距调节。此种方法很难在快速运动的车辆上短时间内快速调节设置参数到位。或者上车就固定光圈值、焦距而忽略各种场景、天气情况。这样就导致采集的图像质量无法保证。出现图像曝光过度，图像成像不清。后期缺陷识别难度增大，甚至遗漏重大的缺陷故障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速自动调焦装置，包括光圈步进电机、焦距步进电机、电机驱动模块、图形处理单元、定位单元、通信装置、图像识别单元、电源模块、显示模块、数据处理单元；所述的光圈步进电机、焦距步进电机分别与所述的电机驱动模块连接；所述的电机驱动器、图形处理单元、定位单元、通信装置、图像识别单元、电源模块分别与所述的数据处理单元连接。

优选的，所述的电机驱动模块包括电机驱动器和U型光耦，所述的电机驱动器、U型光耦分别与所述的数据处理单元连接，所述的U型光耦用于监控光圈步进电机和焦距步进电机的各自的运动速度和运动方向。

优选的，所述的定位单元包括GPS模块、A-GPS模块；所述的A-GPS模块、GPS模块分别与所述的数据处理单元连接。

优选的，所述的图形处理单元包括分析处理模块，所述的分析处理模块用于计算图像的灰度值、图像的边缘锐利度和判断图像是否清晰。

一种快速自动调焦方法，包括如下步骤：

步骤一，利用相机获取目标图像数据，通过分析处理模块采用图形算法判断输入目标图像是否对焦清晰，若不清晰，则计算该图像的边缘锐利度；

步骤二，根据边缘锐利度，相机与目标的相对位置不变，通过调焦获取n张目标图像数据，计算每张目标图像的相对模糊率，其中值最小的相对模糊率对应的目标图像的焦距为相机与目标的焦距，完成调焦；

步骤三：通过分析处理模块采用图形算法计算输入目标图像的灰度值，判断目标图像是否曝光过度或欠曝，若目标图形曝光过度或欠曝，则通过调节光圈，使目标图像的灰度值落入到设定的参考值，完成光圈调节。

进一步的，所述的调焦包括如下过程：相机与目标的相对位置不变，调焦的步长为delta_a, 焦距范围为[a,b]，每调焦一次则都目标进行成像一次，设总共成像n次，每次成像对应一个焦距fn，再利用图像算法计算n张图像的相对模糊率Rk（k=1..n），计算最小模糊率Rmin以及对应的模糊率最小的图像，最后得到该图像对应的焦距f，即为相机成像的焦距。