高清一体化摄像机的自动对焦技术研究与实现

摘要

安防视频监控领域的一体化摄像机已经有近二十年的发展历史。近年来，随着数字图像处理技术和芯片技术的进步，一体化摄像机正由模拟向数字、标清向高清的方向发展，高清一体化摄像机应运而生，以其清晰度高、传输方式灵活、适应范围广、体积小巧、安装方便的优势很快成为监控类摄像机中的主力军。自动对焦技术作为高清一体化摄像机的关键技术，直接决定着摄像机的成像质量和图像清晰度。 高清一体化摄像机中一般采用基于图像处理的自动对焦技术，主要包括三个核心子算法：图像清晰度评价函数、变焦跟踪算法和对焦搜索算法。基于此，本文深入分析现有自动对焦算法存在的问题，从工程应用的角度提出了改进的算法，最后在自行设计的自动对焦系统上完成了算法的对比实验。 (1)在分析现有典型图像清晰度评价函数和海思AF模块的基础上，设计对比性实验，实际论证了本文选用的海思AF模块在工程实践中的可行性。 (2)研究了现有的变焦跟踪算法，针对现有算法变焦过程不连续、通用性不足的问题，首次提出采用相邻两个变焦点的状态信息来修正评估跟踪曲线，从而得到本文的变焦跟踪算法。经过对比性实验验证，本文提出的跟踪算法解决了反馈法和自适应法变焦过程不连续的问题，同时在变焦精度和速度方面也有了明显的改进，综合性能提升明显，实际应用价值较高。 (3)研究了不同种类改进的对焦搜索算法，总结发现现有算法无法解决光源场景和无细节场景下的对焦问题，基于此提出了一种基于场景判断的对焦搜索算法，该算法能够智能识别场景并作出判断，针对光源场景提出利用图像高亮度像素统计值作为对焦搜索的依据；针对无细节场景，提出了改进的全局搜索算法；针对普通场景对焦电机位于离焦区时判断方向困难的问题，提出了采用模糊度评价模型判断峰值方向的办法。实验结果表明，本文设计的算法提高了对焦搜索的速度、准确率和稳定性。 (4)最后本文搭建了以海思 Hi3518A 处理器 SoC 芯片为核心的自动对焦系统，详细描述了系统的软硬件设计方案，在此基础上编写了算法程序和电机驱动程序，在自行设计的实验方案上完成了本文算法的验证工作。该系统作为一种典型的高清一体化摄像机解决方案，具备很强的市场竞争力。

目录

第一个书签之前