(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221091810 6.4 (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 苏州中科 行智智能科技有限公司 地址 215124 江苏省苏州市工业园区金鸡 湖大道88号人工智能产业园E1栋 申请人 中科行智 （济南） 智能科技有限公司 (72)发明人 邓海涛　余章卫　彭思龙　汪雪林　 顾庆毅　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/374(2011.01) (54)发明名称 一种基于光斑跟踪的相机调焦方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于光斑跟踪的相机调 焦方法， 解决了工业应用场景中难以高质量成像 的问题， 通过预先记录光斑质心在图像不同位置 的正焦点， 构建光斑质 心与正焦点对应查找表； 然后在实际应用中通过光斑质心与正焦点对应 查找表实时驱动调焦马达进行调焦， 避免了耗时 的清晰度计算， 另外， 实时调焦过程中无需计算 图像的清晰度， 更有效的保证 了实时性。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115297239 A 2022.11.04 CN 115297239 A 1.一种基于光斑跟踪的相机调焦方法， 其特 征在于， 包括： 步骤A： 构建正焦点对应查找表， 在离线状态下， 预先记录光斑在图像不同位置的正焦 点， 构建光斑质心位置与正焦点对应查找表； 所述图像包含： 光斑信息， 用于跟踪物体距离 镜头的远近变化情况， 从而构建与正焦点对应的查找 表； 纹理信息， 用于清晰度的计算； 步骤B： 实时调焦， 在在线状态下， 将待测物体置于相机的视野内， 驱动调焦马达从起始 点开始每次运动一个步长 step1到最大行程处， 并在该过程中采集图片， 对采集的每一幅图 片获取正焦点的光斑的质心(xc,yc)， 然后遍历所述正焦点对应查找表， 寻找与所述光斑质 心最近的点， 并将其记为参考点R(x,y,A)； 其中， xc为光斑的质心的水平方向的坐 标， yc为光 斑的质心的竖直方 向的坐标， 参考点R(x,y,A)的x、 y、 A三个分量， 其中x为水平分量， y为竖 直分量， A为调焦马达的位置； 步骤C： 对实时出现的待测物体进行图片采集， 对采集的每一幅待测物体图片计算正焦 点的光斑质心(xc,yc)， 计算xc与参考点R的x分量的差的绝对值d＝abs(xc‑x)， 当该绝对值d 大于步长step1时， 遍历光斑与正焦点对应查找表， 寻找与当前光斑质心(xc,yc)最近的点， 获取与之对应的 的调焦马达行程， 将调焦马达驱动至该 行程， 实现相机的实时调焦； 步骤D： 当收到停止信号， 退 出实时调焦； 否则， 进入步骤C 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤A具体包括： A11： 搭建离线定焦平台， 视觉系统置于运动平台的前方， 并将物体置于所述运动平台 上， 所述运动平台的运动方向平行于成像单元 的光轴， 调节光源亮度和 运动平台高度实现 正常成像， 进入步骤S1 ‑1； S1‑1： 将调焦马达的行程置零， 驱动运动平台由远及近运动， 寻找正焦点， 运动平台每 次步进距离step1为 成像单元景深的1/3； 记录最大清晰度的值D1max， 其初始值置零， 进入步 骤S1‑2； S1‑2： 采集图片， 计算图像 的清晰度D， 并判断图像 的清晰度D是否大于D1max， 如果是则 更新最大清晰度D1max＝D和运动平台的位置值A1， 进入步骤S1 ‑3； S1‑3： 观测所述运动平台是否运动 到了最近端， 如果是， 则 进入S1‑4； 如果否， 则驱动所 述运动平台前进step1， 返回步骤S1 ‑2； S1‑4： 将调焦马达的行程置于最大行程， 驱动所述运动平台由远及近运动； D2max用于记 录最大清晰度的值， 其初始值 为零， 进入步骤S1 ‑5； S1‑5： 计算图像的清晰度D， 并判断图像的清晰度D是否大于D2max， 如果是则更新最大清 晰度D2max＝D和运动平台的位置值A 2， 进入步骤S1 ‑6； S1‑6： 观测运动平台是否运动 到了最近端， 如果是则进入S2； 如果否则驱所述动运动平 台前进step1， 返回步骤S1 ‑5； A12： 创建光斑与正焦点对应查找表： 将运动平台的行程范围L＝A2 ‑A1进行M＝1+round (L/step1)等分， 其中round()为四舍五入运算， 创 建光斑与正焦点对应查找表， 光斑与正 焦点对应查找表包含M个元素， 每个元素包含： 在正焦点时调焦马达的行程和光斑中心的位 置； 将运动平台驱动到A1位置， 进入步骤S2 ‑1； S2‑1： 驱动运动平台马达从起始点运动 到最大行程处， 并在该过程中采集图片， 并对每 张图片进行计算： a)对每张图片的所述光斑信息进行二值化， 再提取光斑， 最后计算光斑的质心(xc,yc)，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115297239 A 2质心的计算公式如下： 其中， N为光斑包含的像素数量， p、 q、 i均 为非负整数， x和y为每个像素点横坐标和纵坐 标， f(x,y)为 坐标(x,y)对应的像素值； b)根据每张图片的纹理信息计算清晰度D， 寻找最大清晰度Dmax， 即正焦点， 并在光斑与 正焦点对应查找 表中记录此时光斑的质心(xc,yc)和运动平台马达的行程A， 进入步骤S2 ‑2； S2‑2： 观测运动平台是否运动 到了A2端， 如果是， 则完成光斑与 正焦点对应查找表的构 建； 如果否， 则驱动运动平台前进step1， 返回步骤S2 ‑1。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述S2 ‑1中的对每张图片的光斑信息进行 二值化为单阈值法或OST U二值化， 提取光斑为Bl ob运算。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述S2 ‑1中的根据每张图片的纹理信息计 算清晰度D， 具体为使用空域方法通过统计图像梯度幅值方法实现。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述统计图像梯度幅值方法具体为Sobel 变换或拉普拉斯 Laplace变换。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115297239 A 3