一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统

技术领域

本发明涉及摄像模组技术领域，特别涉及一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统。

背景技术

随着无人机市场需求及扩大，无人机对摄像头的要求也越来越高。在生产工艺中，摄像模组中的镜头在组装的时候，镜片在堆叠的时候光轴已经发生偏移，并不是绝对处于镜头的中心轴，并且镜头和图像传感器(CMOS)组装的时候，由于镜片、镜筒和图像传感器的公差无法使用传统二维调焦的工艺制作出完美的摄像头模组，不完美的摄像头拍照角落的图像画质模糊，无法实现高像素的有效利用。

主动对焦(active alignment，AA)应运而生，采用步进电机带动摄像模组进行AA对焦，对公差进行补偿。中国专利CN 101950063 B中公开一种自动对焦系统及自动对焦方法，根据计算单元计算的最小方差值所对应的优化对焦位置来进行对焦，来提高画面清晰度。

但是上述专利文献并没有考虑到：一方面，在运输过程中，振动导致镜头位置变化；另一方面，镜头厂商和模组厂商各自对镜头的组装位置存在差异；为了获取清晰的图像，客户对摄像模组步进电机的驱动距离编码是一致的，但是由于以上两个方面的原因，在步进电机无法上电后，导致摄像模组驱动到指定的距离进行对焦。

发明内容

现有的无人机摄像模组，由于运输或工装的原因，导致镜头位置出现公差，在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异，无法满足客户要求。

针对上述问题，提出一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统，通过设计制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片，对镜头组件的第一位置进行调整，补偿因运输或工装的原因，导致镜头位置出现的公差，并利用主动对焦设备在摄像模组步进电机断电后将其移动到指定位置，解决了在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异的问题。

第一方面，一种无人机摄像模组主动对焦方法，包括步骤：

步骤100、利用摄像模组获取输出图像；

步骤200、利用所述输出图像的清晰度获取镜头组件与CMOS芯片的相对位置；

步骤300、调整摄像模组中镜头组件的第一位置，使得将所述镜头组件驱动到第二位置时，获取最佳清晰度的图像；

其中，所述相对位置为所述镜头组件的中心轴线与所述CMOS芯片的中心轴线之间的相对位置。

结合本发明所述的无人机摄像模组主动对焦方法，第一种可能的实施方式中，所述步骤100包括：

步骤110、由近及远不同焦距依次拍摄输出图像。

结合本发明第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤200包括：

步骤210、对所述输出图像的边缘和颜色进行检测，获取清晰度；

步骤220、利用所述清晰度确定所述相对位置。

结合本发明第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述步骤210包括：

步骤211、利用candy算法对每一输出图像进行边缘检测，对输出图像进行滤波；

步骤212、获取每一输出图像的图像对比度和图像熵；

步骤213、利用所述图像对比度和图像熵获取所述输出图像的清晰度。

结合本发明第三种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述步骤211包括：

步骤2111、对输出图像进行高斯滤波；

步骤2112、计算所述输出图像的角度图像和梯度图像；

对所述梯度图像进行非最大值抑制处理。

结合本发明第二种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述步骤300包括：

步骤310、制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片；

步骤320、利用所述高精度钢片调整所述镜头组件与滤光片组件之间的第一距离，以调整所述第一位置。

结合本发明第五种可能的实施方式，第六种可能的实施方式中，所述步骤320包括：

步骤321、利用所述相对位置获取所述第一距离；

步骤322、通过在镜头组件与滤光片组件之间设置多个尺寸规格厚度的高精度钢片，以调整所述第一距离。

结合本发明第六种可能的实施方式，第七种可能的实施方式中，所述步骤300还包括：

步骤330、利用主动对焦设备将所述镜头组件驱动到所述第二位置。

第二方面，一种无人机摄像模组主动对焦系统，采用第一方面所述的对焦方法，包括：

第一单元；

第二单元；

第三单元；

所述第一单元用于利用摄像模组获取输出图像，并将所述输出图像传输到所述第二单元；

所述第二单元用于利用所述输出图像的清晰度获取镜头组件与CMOS芯片的相对位置，并将所述相对位置信息传输到所述第三单元；

所述第三单元用于利用所述相对位置获取镜头组件的第一位置，并调整所述第一位置，使得将所述镜头组件驱动到第二位置时，获取最佳清晰度的图像；

其中，所述相对位置为所述镜头组件的中心轴线与所述CMOS芯片的中心轴线之间的相对位置。

结合本发明第二方面所述的主动对焦系统，第一种可能的实施方式中，所述第二单元包括：

第一模块；

第二模块；

所述第一模块用于对所述输出图像的边缘和颜色进行检测，获取清晰度并将所述清晰度传输到所述第二模块；

所述第二模块用于利用所述清晰度确定所述相对位置；

所述第三单元包括：

主动调焦设备；

所述主动调焦设备用于将所述镜头组件驱动到所述第二位置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

实施本发明所述的一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统，通过设计制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片，对镜头组件的第一位置进行调整，补偿因运输或工装的原因，导致镜头位置出现的公差，并利用主动对焦设备在摄像模组步进电机断电后将其移动到指定位置，解决了在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第一示意图；

图2为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第二示意图；

图3为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第三示意图；

图4为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第四示意图；

图5为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第五示意图；

图6为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第六示意图；

图7为本发明一种无人机摄像模组第一示意图；

图8为本发明一种无人机摄像模组第二示意图；

具体实施方式

下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的无人机摄像模组，由于运输或工装的原因，导致镜头位置出现公差，在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异，无法满足客户要求。

针对上述问题，提出一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统。

实施例1

一种无人机摄像模组主动对焦方法，如图1，图1为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第一示意图；包括：

步骤100、利用摄像模组获取输出图像；步骤200、利用输出图像的清晰度获取镜头组件10与CMOS芯片30的相对位置；步骤300、调整摄像模组中镜头组件10的第一位置，使得将镜头组件10驱动到第二位置时，获取最佳清晰度的图像；其中，相对位置为镜头组件10的中心轴线与CMOS芯片30的中心轴线之间的相对位置。

在本实施例中摄像模组包括步进电机，在理想情况下，镜头组件10的中心轴线与CMOS芯片30(图像传感器)的中心轴线重叠，但是在生产组装时或者在运输时，导致二者的中心轴线发生偏移，也即产生相对位置。发生偏移的摄像模组，容易导致图像模糊，模组性能下降。

在本实施例中，第一位置可调，第二位置为客户要求的预定位置，为了在将镜头组件10驱动第二位置获取最佳的清晰度，需要对第一位置进行调整。

在本实施例中，第一位置为镜头组件10相对于摄像模组中CMOS芯片30(图像传感器)的位置。

进一步地，在获取输出图像时，步骤100包括：步骤110、由近及远不同焦距依次拍摄输出图像。在拍摄图像时，从最近的焦距到最远的焦距依次拍摄输出图像。通过设计制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片40，对镜头组件10的第一位置进行调整，补偿因运输或工装的原因，导致镜头位置出现的公差，并利用主动对焦设备在摄像模组步进电机断电后将其移动到指定位置，解决了在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异的问题。

实施例2

通过检测图像的边缘和颜色变化来判断图像的清晰度。如果图像较模糊，则说明相机尚未对准正确的焦点，需要调整对焦位置，具体的，如图2，图2为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第二示意图；可以实施为：

步骤200包括：

步骤210、对输出图像的边缘和颜色进行检测，获取清晰度；步骤220、利用清晰度确定相对位置。

进一步地，在获取图像的清晰度时，如图3，图3为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第三示意图；步骤210包括：

步骤211、利用candy算法对每一输出图像进行边缘检测，对输出图像进行滤波；步骤212、获取每一输出图像的图像对比度和图像熵；步骤213、利用图像对比度和图像熵获取输出图像的清晰度。

进一步地，如图4，图4为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第四示意图；在进行边缘检测时，步骤211包括：

步骤2111、对输出图像进行高斯滤波；步骤2112、计算输出图像的角度图像和梯度图像；步骤2113、对梯度图像进行非最大值抑制处理。

根据待滤波的像素点及其邻域点的灰度值按照高斯公式生成的参数规则进行加权平均，可以有效滤去理想图像中叠加的高频噪声(noise)。利用梯度检测算子进行梯度计算，其距离中心点越近的像素点权重越大。角度图像为非极大值抑制的方向提供指导，将非极大值所对应的灰度值置0，可以剔除一大部分非边缘的像素点。

在对第一位置进行调整时，如图5，图5为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第五示意图；可以实施为：步骤300包括：

步骤310、制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片40；步骤320、利用高精度钢片40调整镜头组件10与滤光片组件20之间的第一距离，以调整第一位置。

高精度钢片40由厚薄规由薄钢片制成，并由若干片不同厚度的高精度钢片40组成一组，可以在在每片高精度钢片40上都标注有其厚度为多少毫米。高精度钢片40的规格可以从0.01mm～1mm不等。

在本实施例中，第一距离为镜头组件10的一端与滤光片组件20(IR组件)的一端之间的距离。通过调整第一距离调整上述第一位置，进而改变镜头组件10的中心轴线与CMOS芯片30(图像传感器)的中心轴线的相对位置，使二者的中心轴线无限接近，从而使得在将镜头组件10驱动到第二位置，获取的输出图像的清晰度最佳。

进一步地，在获取第一距离时，如图6，图6为本发明一种无人机摄像模组主动对焦方法步骤第六示意图；可以实施为：

步骤320包括：

步骤321、利用相对位置获取第一距离；步骤322、通过在镜头组件10与滤光片组件20之间设置多个尺寸规格厚度的高精度钢片40，以调整第一距离。

通过光学计算获取镜头组件10的一端与滤光片组件20(IR组件)的一端之间的距离，根据第一距离，在镜头组件10与滤光片组件20之间设置高精度钢片40，以使得镜头组件10的中心轴线与CMOS芯片30(图像传感器)的中心轴线无线接近重叠，对公差进行补偿。

第一位置确定完成后，利用主动对焦设备将镜头组件10驱动到第二位置，步骤300还包括：

步骤330、利用主动对焦设备将镜头组件10驱动到第二位置。

在本实施例中，滤光片组件20可以包括IR片和蓝玻璃两种可见光滤光片，在有的实施例中还包括白玻璃(全透滤光片)。

实施例3

一种无人机摄像模组主动对焦系统，采用第一方面的对焦方法，包括第一单元、第二单元及第三单元；第一单元用于利用摄像模组获取输出图像，并将输出图像传输到第二单元；第二单元用于利用输出图像的清晰度获取镜头组件10与CMOS芯片30的相对位置，并将相对位置信息传输到第三单元；第三单元用于利用相对位置获取镜头组件10的第一位置，并调整第一位置，使得将镜头组件10驱动到第二位置时，获取最佳清晰度的图像；其中，相对位置为镜头组件10的中心轴线与CMOS芯片30的中心轴线之间的相对位置。

进一步地，第二单元包括第一模块、第二模块；第一模块用于对输出图像的边缘和颜色进行检测，获取清晰度并将清晰度传输到第二模块；第二模块用于利用清晰度确定相对位置；第三单元包括主动调焦设备；主动调焦设备用于将镜头组件10驱动到第二位置。

实施本发明的一种无人机摄像模组主动对焦方法及系统，通过设计制作多个尺寸规格厚度的高精度钢片40，对镜头组件10的第一位置进行调整，补偿因运输或工装的原因，导致镜头位置出现的公差，并利用主动对焦设备在摄像模组步进电机断电后将其移动到指定位置，解决了在步进电机无法上电后，无法将摄像模组移动到指定的距离进行对焦，使得出厂的摄像模组对焦位置存在差异的问题。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。