[发明专利]一种大变倍比连续变焦红外镜头同步齐焦性误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种大变倍比连续变焦红外镜头同步齐焦性误差补偿方法，通过不同温度保存补偿点方式，得到大变倍比连续变焦红外镜头不同温度点的误差补偿曲线，并用直线拟合该曲线，然后提取直线相应的插值点和端点，通过改进PID运动控制方式，交叉耦合采样方式，同步驱动方式，协同控制变焦运动和补偿运动；补偿运动控制采用插值点和端节点校准，并在端节点位置重新加载新的运动参数，改变运动模式，使得连续变焦红外镜头在变焦过程中，补偿位置一直在允许的补偿位置精度以内，因此在变焦运动时，能保证红外图像实时清晰。

技术领域

本发明属于镜头的运动控制技术领域，具体涉及一种大变倍比连续变焦红外镜头同步齐焦性误差补偿方法。

背景技术

为了观测更远的距离，红外镜头的尺寸越来越大。为了节省光学镜头的安装空间，同时兼顾搜索、跟踪与监控，目前光学系统通常采用大变倍比的连续变焦红外镜头，或采用二档/三档变焦红外镜头制造红外热像仪。

由于机械加工误差和装配误差，连续变焦红外镜头齐焦性难以保证，即使在常温下，在全行程中，总会有部分点齐焦性无法满足要求。使得大变倍比连续变焦红外镜头装调工作量、工作强度较大。同时，由于红外镜头的热敏感性，对于大变倍比红外镜头，对温度更加敏感。在环境温度不变的情况下，连续工作一段时间后，红外镜头因电气热影响，也会导致齐焦性变差，甚至某此位置图像完全模糊，在变焦过程中，容易导致目标丢失。

特别在某些跟踪监控中，要求在跟踪过程中，目标能实时显示，特别针对有多个相似目标同时在视场中时，由于瞬时的目标丢失，会导致跟踪目标错误。

针对红外镜头，目前主要采用两种方式来补偿视频图像的清晰度：一种是采用热不敏设计，但该方法只适用于单镜头；对于连续变焦和二档、三档变焦红外镜头，都采用补偿方式。

针对大变倍比镜头的补偿方式，主要分为两种：一种是采用自动聚焦方式，该方式基于视频图像灰度梯度，在目标背景复杂时，自动聚焦效果较好，但对海和对空搜索时，因目标背景单一，自动聚焦效果较差；此外自动聚焦都采用爬山算法，最少需要调焦电机换向一次，因此自动聚焦时间很难控制在1秒以内。另一种采用变焦停止后的补偿方式，针对大变倍比的红外镜头，由于变焦的时间较长，从一端到另一端，变焦的时间长达5～10秒，如果要变焦过程中，目标变模糊，则只能在变焦结束后，才能实现该位置补偿，虽然补偿的时间较短，但目标丢失的时间可能会较长，因此在严格的目标跟踪应用中，也有较大的局限性。

连续变焦红外镜头在工作一段时间后，因热应力影响，会出现齐焦性误差。同时，在不同工作温度下，齐焦性误差各不相同的情况。因此在实际的应用中，经常会发生红外热像仪变焦时，出现目标丢失的情况，特别是针对多个相似目标的监控和单目标的跟踪，尤其严重。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种大变倍比连续变焦红外镜头同步齐焦性误差补偿方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大变倍比连续变焦红外镜头同步齐焦性误差补偿方法，基于连续变焦红外镜头、辅助用存储齐焦性补偿用红外热像仪机芯组件和电气控制组件组成的连续变焦红外镜头，所述的电气控制组件包括MCU和由供电防反接模块、过压/过流保护模块以及DC-DC模块组成的电源管理模块，所述的MCU上分别连接有变焦光电限位开关、补偿行程限位开关、测温组件和通信控制模块，MCU上还分别通过变焦采样定时器和补偿采样定时器连接变焦PID控制器和补偿PID控制器，变焦PID控制器和补偿PID控制器分别连接变焦电机驱动模块和补偿电机驱动模块，所述的变焦电机驱动模块和补偿电机驱动模块分别通过变焦驱动组件和补偿驱动组件连接变焦电机和补偿电机，变焦电机依次连接变焦编码器、变焦位置反馈模块和变焦四倍频计数模块之后与MCU连接，补偿电机依次连接补偿编码器、补偿位置反馈模块和补偿四倍频计数模块之后与MCU连接，包括如下步骤：