CN213279876U - 一体化光学设备调焦变焦控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一体化光学设备调焦变焦控制系统，涉及光学控制技术领域；为了解决无法确保调焦后的图像为最清晰的图像问题；具体包括微处理器、数字图像采集单元、数字图像处理单元、存储单元和驱动单元，所述微处理器为控制中心；所述数字图像采集单元的信号输出端与数字图像处理单元通信连接，数字图像处理单元的信号输出端与微处理器通信连接；所述驱动单元的开关控制端与微处理器电性连接。本实用新型数字图像采集单元在驱动单元的驱动下进行小幅度的移动，同时数字图像采集单元不断采集图像，并通过数字图像处理单元对所采集到的一系列图像作图像质量评价，判断虹膜部分是否成像清晰，完成调焦过程，从而对比出最清晰的图像。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学控制技术领域，尤其涉及一体化光学设备调焦变焦控制系统。
背景技术
现有的光学设备焦距调节系统一般通过电机提供旋转的动力，再通过二次传动机构将旋转的动力转换成直线运动的动力推动光学透镜(组)，从而实现调焦/变焦的功能。目前实际应用中的光学镜头的调光调焦系统大多通过旋转镜头凸轮，由凸轮上的凹槽带动镜头中的镜片移动，从而实现镜头的调焦与调光的功能。这种调光调焦方式机械结构复杂，对机械设计人员要求较高，运行时由于机械结构的回程差值较大所带来的误差较大，连续变焦时测得的焦距值误差较大。凸轮加工时对加工设备精度要求较高，且加工周期较长，加工凸轮的费用较高.
经检索，中国专利申请号为CN200610035079.7的专利，公开了一种一体化光学设备焦距调节系统，包括超声电机，所述超声电机中设有至少一个光学透镜体和成像元件；超声电机包括转子和定子，转子与定子之间以螺纹连接直接驱动，光学透镜体设置于转子或定子中，相对地，成像元件设置于定子或转子中；定子中心圆孔内壁设有内螺纹，转子外表面附设相应的外螺纹；螺纹表面经耐磨处理或涂有耐磨材料；所述电机中包括第二转子，所述第二转子中设置光学透镜体，所述的第二转子外表面附设外螺纹，所述外螺纹与定子中的螺纹相匹配。上述专利中的一体化光学设备焦距调节系统存在以下不足：虽可以对采集设备进行调焦，但无法确保该采集设备调焦后的图像为最清晰的图像。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一体化光学设备调焦变焦控制系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一体化光学设备调焦变焦控制系统，包括微处理器、数字图像采集单元、数字图像处理单元、存储单元和驱动单元，所述微处理器为控制中心；所述数字图像采集单元的信号输出端与数字图像处理单元通信连接，数字图像处理单元的信号输出端与微处理器通信连接；所述驱动单元的开关控制端与微处理器电性连接；所述存储单元的信号输入端与数字图像采集单元通信连接。
优选地：所述数字图像采集单元包括摄像头和红外照明灯，摄像头的开关控制端与微处理器电性连接。
优选地：所述数字图像处理单元包括对比模块和图像判断模块，对比模块对采集图像中的局部信息进行处理和提取判据，提取局部信息的对比度作为调焦的依据。
优选地：所述对比模块针对不同的使用要求，提取不同的判据进行调焦。
优选地：所述图像判断模块为利用梯度信息，提取拍摄图像中的有效信息进行判断，有效信息为频率和相位。
优选地：所述摄像头包括前透镜模块、变焦模块、补偿模块和后透镜模块。
优选地：所述补偿模块包括温度检测。
优选地：所述驱动单元包括电动滑轨，数字图像采集单元的底部外壁通过滑块滑动连接于电动滑轨的内壁。
本实用新型的有益效果为：
1.当被摄目标和摄像头之间的距离在一定范围内时，数字图像采集单元在驱动单元的驱动下进行小幅度的移动，同时数字图像采集单元不断采集图像，并通过数字图像处理单元对所采集到的一系列图像作图像质量评价，判断虹膜部分是否成像清晰，完成调焦过程，从而对比出最清晰的图像。
2.微处理器给出控制信号，直接控制数字图像采集单元的运行，利用微处理器可以很方便地对驱动单元进行控制，便于调焦和变焦，数字图像采集单元采集的图像，通过数字图像处理单元处理后被记录至存储单元。
3.拍摄时，温度检测实时检测环境温度变化，环境温度低于设定值时，变焦模块和补偿模块向远离后透镜模块的位置沿线型进行平移，环境温度高于设定值时，变焦模块和补偿模块向靠近后透镜模块的位置沿线型进行平移，通过数字图像处理单元对所采集到的一系列图像作图像质量评价，根据成像是否清晰，进行调整变焦模块和补偿模块距离后透镜模块的位置，选择最佳变焦角度。
4.在红外照明灯的作用下，虹膜部分成像清晰，瞳孔轮廓显著，虹膜部分有较高的对比度，纹理特征丰富明显，说明自动调焦比较精确，能够满足虹膜图像采集的要求。
附图说明
图1为本实用新型提出的一体化光学设备调焦变焦控制系统的流程示意图；
图2为本实用新型提出的一体化光学设备调焦变焦控制系统的调焦流程示意图；
图3为本实用新型提出的一体化光学设备调焦变焦控制系统的变焦流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1
一体化光学设备调焦变焦控制系统，如图1-3所示，包括微处理器、数字图像采集单元、数字图像处理单元、存储单元和驱动单元，所述微处理器为控制中心；所述数字图像采集单元的信号输出端与数字图像处理单元通信连接，数字图像处理单元的信号输出端与微处理器通信连接；所述驱动单元的开关控制端与微处理器电性连接；所述存储单元的信号输入端与数字图像采集单元通信连接，数字图像采集单元采集的图像，通过数字图像处理单元处理后被记录至存储单元。
所述数字图像采集单元包括摄像头和红外照明灯，摄像头为拍摄影像的结构，摄像头的开关控制端与微处理器电性连接；红外照明灯为摄像头拍摄图像时进行补光，使得调焦和变焦时成像清晰。
所述数字图像处理单元包括对比模块和图像判断模块，对比模块为对采集图像中的局部信息进行处理和提取判据，提取局部信息的对比度作为调焦的依据，与上一幅图像进行对比，若对比度增强则传递信号至微处理器，微处理器电性连接驱动单元启动，带动数字图像采集单元移动，继续采集图像；若对比度未增强则传递信号至微处理器，微处理器电性连接驱动单元启动返回，带动数字图像采集单元返回至上一幅图像采集所在位置，便于对比出最清晰的图像。
进一步的，所述对比模块为针对不同的使用要求，提取不同的判据进行调焦。
进一步的，所述图像判断模块为利用梯度信息，提取拍摄图像中的有效信息进行判断，有效信息为频率、相位等，对于具高频信息的图像，对焦越准确，图像信号的频率越高，边缘越尖锐，离焦时则频率降低，边缘相对平滑。
所述摄像头包括前透镜模块、变焦模块、补偿模块和后透镜模块，前透镜模块为会聚成焦的模块，变焦模块为改变镜头的焦距，补偿模块为镜头在变焦过程中像面位置的偏移，前透镜模块、变焦模块和补偿模块将物方的景物会聚成一次成像，后透镜模块将一次成像会聚为二次成像。
进一步的，所述补偿模块包括温度检测，根据数字图像处理单元对比采集图像，环境温度低于设定值时，变焦模块和补偿模块向远离后透镜模块的位置沿线型进行平移，环境温度高于设定值时，变焦模块和补偿模块向靠近后透镜模块的位置沿线型进行平移。
所述驱动单元包括电动滑轨，数字图像采集单元的底部外壁通过滑块滑动连接于电动滑轨的内壁，启动电动滑轨，使得数字图像采集单元进行前后移动，便于采集影像是的调焦、变焦作业。
本实施例在使用时，微处理器给出控制信号，直接控制数字图像采集单元的运行，利用微处理器可以很方便地对驱动单元进行控制，便于调焦和变焦，当被摄目标和摄像头之间的距离在一定范围内时，数字图像采集单元在驱动单元的驱动下进行小幅度的移动，同时数字图像采集单元不断采集图像，并通过数字图像处理单元对所采集到的一系列图像作图像质量评价，判断虹膜部分是否成像清晰，当数字图像采集单元移动到合适的位置，虹膜成像清晰，符合后续处理和模式识别的要求时，即完成自动调焦过程，拍摄时，温度检测实时检测环境温度变化，环境温度低于设定值时，变焦模块和补偿模块向远离后透镜模块的位置沿线型进行平移，环境温度高于设定值时，变焦模块和补偿模块向靠近后透镜模块的位置沿线型进行平移，通过数字图像处理单元对所采集到的一系列图像作图像质量评价，根据成像是否清晰，进行调整变焦模块和补偿模块距离后透镜模块的位置，选择最佳变焦角度，即完成自动变焦过程，最后将调焦和变焦后的图像保存至存储单元，在红外照明灯的作用下，虹膜部分成像清晰，瞳孔轮廓显著，虹膜部分有较高的对比度，纹理特征丰富明显，说明自动调焦比较精确，能够满足虹膜图像采集的要求。
实施例2
一体化光学设备调焦变焦控制系统，如图1-3所示，包括微处理器、数字图像采集单元、数字图像处理单元、存储单元和驱动单元，所述微处理器为控制中心；所述数字图像采集单元的信号输出端与数字图像处理单元通信连接，数字图像处理单元的信号输出端与微处理器通信连接；所述驱动单元的开关控制端与微处理器电性连接；所述存储单元的信号输入端与数字图像采集单元通信连接，数字图像采集单元采集的图像，通过数字图像处理单元处理后被记录至存储单元。
所述数字图像采集单元包括摄像头和红外照明灯，摄像头为拍摄影像的结构，摄像头的开关控制端与微处理器电性连接；红外照明灯为摄像头拍摄图像时进行补光，使得调焦和变焦时成像清晰。
所述数字图像处理单元包括对比模块和图像判断模块，对比模块为对采集图像中的局部信息进行处理和提取判据，提取局部信息的对比度作为调焦的依据，与上一幅图像进行对比，若对比度增强则传递信号至微处理器，微处理器电性连接驱动单元启动，带动数字图像采集单元移动，继续采集图像；若对比度未增强则传递信号至微处理器，微处理器电性连接驱动单元启动返回，带动数字图像采集单元返回至上一幅图像采集所在位置，便于对比出最清晰的图像。
所述摄像头包括前透镜模块、变焦模块、补偿模块和后透镜模块，前透镜模块为会聚成焦的模块，变焦模块为改变镜头的焦距，补偿模块为镜头在变焦过程中像面位置的偏移，前透镜模块、变焦模块和补偿模块将物方的景物会聚成一次成像，后透镜模块将一次成像会聚为二次成像。
进一步的，所述补偿模块包括温度检测，根据数字图像处理单元对比采集图像，环境温度低于设定值时，变焦模块和补偿模块向远离后透镜模块的位置沿线型进行平移，环境温度高于设定值时，变焦模块和补偿模块向靠近后透镜模块的位置沿线型进行平移。
所述驱动单元包括电动滑轨，数字图像采集单元的底部外壁通过滑块滑动连接于电动滑轨的内壁，启动电动滑轨，使得数字图像采集单元进行前后移动，便于采集影像是的调焦、变焦作业。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一体化光学设备调焦变焦控制系统，包括微处理器、数字图像采集单元、数字图像处理单元、存储单元和驱动单元，其特征在于，所述微处理器为控制中心；所述数字图像采集单元的信号输出端与数字图像处理单元通信连接，数字图像处理单元的信号输出端与微处理器通信连接；所述驱动单元的开关控制端与微处理器电性连接；所述存储单元的信号输入端与数字图像采集单元通信连接。
2.根据权利要求1所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述数字图像采集单元包括摄像头和红外照明灯，摄像头的开关控制端与微处理器电性连接。
3.根据权利要求2所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述数字图像处理单元包括对比模块和图像判断模块，对比模块对采集图像中的局部信息进行处理和提取判据，提取局部信息的对比度作为调焦的依据。
4.根据权利要求3所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述对比模块针对不同的使用要求，提取不同的判据进行调焦。
5.根据权利要求4所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述图像判断模块为利用梯度信息，提取拍摄图像中的有效信息进行判断，有效信息为频率和相位。
6.根据权利要求5所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述摄像头包括前透镜模块、变焦模块、补偿模块和后透镜模块。
7.根据权利要求6所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述补偿模块包括温度检测。
8.根据权利要求1-7任一所述的一体化光学设备调焦变焦控制系统，其特征在于，所述驱动单元包括电动滑轨，数字图像采集单元的底部外壁通过滑块滑动连接于电动滑轨的内壁。
Priority Applications (1)
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| CN202022233808.8U CN213279876U (zh) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 一体化光学设备调焦变焦控制系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114903507A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-16 | 北京中捷互联信息技术有限公司 | 一种医学图像数据处理系统及方法 |
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