1.一种聚焦跟踪曲线的自动标定装置,其特征在于:包括标定板、固定装置、滑轨、支撑装置、深度检测模块及图像采集与处理模块,其中,所述固定装置用于支撑所述标定板并使其旋转设置,所述滑轨垂直于所述标定板并固定在所述固定装置上,所述滑轨沿水平方向延伸设置,所述支撑装置滑移设置在所述滑轨上,所述支撑装置用于固定所述深度检测模块及所述图像采集与处理模块,所述深度检测模块用于获取深度分布数据并将数据传输至图像采集与处理模块,所述图像采集与处理模块包括相机与用于图像处理和驱动控制的微控制器;
所述标定板包括大标定板及小标定板,其中,所述小标定板固定在大标定板上,并且,所述小标定板垂直于相机视轴的方向,所述小标定板上铺设有样本集;所述样本集采用
1951USAF用于表征相机成像清晰度,所述标定板用于构造不同的景深范围;
所述固定装置包括底座及位于所述底座上的支架,所述支架固定在所述大标定板长度方向的两端,两个所述支架背离所述大标定板一侧设置有旋转装置,所述旋转装置用于控制所述大标定板的转动;
所述底座水平放置,所述支架竖直设置在所述底座上,并且位于所述大标定板的长度方向两端;所述旋转装置包括两个配有舵机臂的舵机,两个所述舵机用于控制大标定板旋转,两个所述舵机位于所述支架背离所述大标定板一侧。
2.根据权利要求1所述的一种聚焦跟踪曲线的自动标定装置,其特征在于:所述滑轨一端固定在所述底座上,另外一端沿水平方向向外延伸,所述滑轨上设置有滑块及步进电机,所述步进电机用于驱动所述滑块在所述滑轨上滑移,所述支撑装置固定设置在所述滑块上,所述滑轨上还设置有拉绳编码器,所述拉绳编码器的主体位于所述滑轨与所述底座连接处,所述拉绳编码器的拉绳的其中一端固定在所述滑块上。
3.根据权利要求2所述的一种聚焦跟踪曲线的自动标定装置,其特征在于:所述支撑装置包括支撑架、控制盒及相机固定装置,其中,所述控制盒内放置有微控制器,所述支撑架沿竖直方向向上延伸设置,所述控制盒及所述相机固定装置均固定在所述支撑架上,所述相机固定装置包括相机壳及十字交叉杆架,所述十字交叉杆架用于连接所述相机壳与所述支撑架,所述相机设置在所述相机壳内,所述相机壳上还设置有深度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种聚焦跟踪曲线的自动标定装置,其特征在于:所述滑块水平移动时保持与相机视轴平行;所述的相机视轴与竖直放置的大标定板保持相互垂直的关系,并使得相机视轴所在直线与标定板所在平面的交点位于标定板几何中心;所述的拉绳编码器的拉绳与相机视轴保持水平。
5.一种适用于大跨度场景内成像相机的最佳焦平面位置快速确定的方法,其特征在于:包含下述内容:S1:使用权利要求1‑4任意一项所述的聚焦跟踪曲线的自动标定装置来获得距离‑最佳焦平面位置映射关系的聚焦跟踪曲线;
其中自动标定装置构造聚焦跟踪曲线的实验步骤如下:
步骤S11:设定深度范围,然后根据大景深划分区间成像方法将深度范围分割为景深区间集合;
步骤S12:在划分的景深区间内放置小标定板;
步骤S13:微处理器驱动步进电机根据景深区间将相机调整至指定距离,微处理器控制相机聚焦成像并对相机采集的图像进行图像清晰度评价,并求取该距离所对应的最佳焦平面位置;
步骤S14:对剩余的景深区间集合重复步骤S12‑S13;
步骤S15:改变深度范围,该深度范围与之前深度范围需要有不低于50%的深度区间重合,且深度范围与前深度范围长度一致,重复上述步骤S12‑S14;
步骤S16:获得多组距离和所对应的最佳焦平面位置,微处理器以距离和最佳焦平面位置为坐标点进行曲线拟合,获得距离‑最佳焦平面位置聚焦跟踪曲线;
S2:提供一种基于改进爬山算法的极值搜索算法;所述极值搜索算法为使用改进的爬山搜索法确定6个图像记录点,并将曲线拟合法应用于这些记录点,通过拟合曲线得到的峰值点作为最佳焦平面位置;具体步骤如下:步骤S21:给定初始聚焦位置P0,控制相机驱动聚焦值以恒定步长ΔVF沿图像清晰度增Pi大方向搜索,采用拉普拉斯对焦评价函数值La 来表征在相应位置的图像清晰度;
P1 P3 P2
步骤S22:连续成像,并通过对焦评价函数值La 来判断真峰值所在区间:若La
P2 P1 P3 P2 P2
步骤S23:若La
步骤S24:在焦平面位置为(P3‑P2)/2处沿相反方向以恒定步长ΔVF进行搜索,重复步P6 P5 P4骤S21~22,当有La
Pi
步骤S25:在爬山搜索过程中,记录6个对焦评价函数值La ,i=1,2,3…6及对应焦平面位置P1~P6,利用离散对焦评价函数值与焦平面位置参数进行曲线拟合,获得最佳焦平面位置。