научная статья по теме АЛГОРИТМ ФОКУСИРОВКИ ДЛЯ ОБЪЕКТИВОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «АЛГОРИТМ ФОКУСИРОВКИ ДЛЯ ОБЪЕКТИВОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ»

Естественные и технические науки, № 1, 2014

Хамухин A.B., кандидат технических наук, руководитель отдела ЗАО «Элвис-Неотек»

АЛГОРИТМ ФОКУСИРОВКИ ДЛЯ ОБЪЕКТИВОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ УВЕЛИЧЕНИЕМ

В статье рассматривается способ юстировки объективов, поддерживающих покоординатное изменение кратности увеличения (фокусного расстояния) и фокусировки (положение ПЗС-матрицы относительно фокальной плоскости).

Ключевые слова: юстировка объективов, фокусное расстояние, фокусировка.

FOCUSING ALGORITHM FOR CAMERA LENSES WITH CONTROLLABLE

ZOOMING

Lens calibration algorithm is considered for lenses with zoom coordinate control and focal length and focus coordinate control of CCD sensor position with respect to focal plane.

Keywords: camera lens justification, focal distance, focusing.

В ряде современных систем видеонаблюдения поворотные видеокамеры автоматически наводятся на события, происходящие в зоне наблюдения стационарных видеокамер([1], [2]). Чтобы навестись на объект, кроме выполнения команд, описанных в [3] и [4], необходимо найти положение увеличения и фокусировки на объективе. Выбор кратности увеличения определяется размерами объекта и погрешностью наведения. Пусть размер объекта на стационарной видеокамере h пикселей в ширину и w пикселей в высоту. Исходя из скорости движения объектов, можно оценить неопределенность положения дw и дИ . Для расчета кратности увеличения к размерам объекта добавляются поправки 2дw и 2дЛ . Таким образом коэффициент увеличения рассчитывается по формуле

k = min I—W-,—H—}, где W , H — размеры изображения.

\w + 2 дw h + 2дИ )

Для пары обзорной и поворотной камер каждой кратности увеличения k соответствуют координата увеличения z(k) и координата фокуса f (k) , которые требуется передать камере. Задача калибровки заключается в том, чтобы отыскать эти зависимости. Во многих поворотных камерах выполняется z = Ak , где коэффициент A зависит лишь от взаимного расположения видеокамер и настройки стационарной видеокамеры. Если сделать фактическое увеличение k = 1, то z = A , поэтому совместив изображения поворотной и обзорной видеокамер, получим коэффициент A, считав координату увеличения.

Функция z (k ) может быть не линейной, в этом случае следует ввести сетку {k }|я=1 и

считать из поворотного устройства соответствующие значения координаты увеличения {z} .

Затем по значениям в узлах сетки найти интерполяцию либо кусочно-линейной функцией, либо гладкими сплайнами.

Функция зависимости фокуса от увеличения f(k ) также соответствует каждой паре обзорной и поворотной камер. Положением объекта на камере обычно можно пренебречь в случае больших расстояний до зоны наблюдения по сравнению с её характерными размерами. Если это не так, то необходимо разделить камеру на части и в каждой использовать свою функцию фокусировки f (k ) .

21б

Естественные и технические науки, № 1, 2014

Одному значению увеличения к однозначно соответствует одна координата увеличения объектива поэтому можно измерять не функцию /(к), а зависимость фокуса от координаты увеличения /г (г). Это позволяет провести калибровку фокусировки одновременно для всех пар камер с калибруемой поворотной камерой, так как для каждой пары / (к) = /г (г (к)). Характер зависимости (г) определяется конструктивными особенностями камеры (см. рис. 1).

ш

I I I—III'

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90

80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -о L 0

Ш

Ш « А.;2 + Bz + С

Ч—I—I—I—1—1—III

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 1. Примеры графиков зависимости f (z )

Знание характерных особенностей зависимости fz ( z), которые видны с помощью графиков, позволяет воспользоваться методом неопределённых коэффициентов для приближения функции, что требует меньшего количества точек в сетке исходных точек {z.} , чем при

интерполяции общего вида.

ЛИТЕРАТУРА

1. Я.Я. Петричкович, В.П. Сомиков, А.А. Солохин, А.С. Малистов, А.В. Хамухин. «Интеллектуальная система телевизионного наблюдения с компьютерным зрением "Orwell 2K"», «Техника средств связи», серия «Техника телевидения», ЗАО «МНИТИ», вып. 1, 2005, с. 54-57.

2. Haritaoglu, I.,Harwood, D. ; Davis, L.S. «W4: Who? When? Where? What? A real time system for detecting and tracking people»,IEEE proc. Automatic Face and Gesture Recognition, 1998.

3. А.С. Малистов, А.А. Солохин, А.В. Хамухин. «Слежение за целями в мультисенсорных системах видеонаблюдения с компьютерным зрением». //Труды XLVIII научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», Москва, 2005.

4. А.В. Хамухин. «Вычисление угла упреждения при управлении наведением поворотных видеокамер на движущуюся цель». //M.: из-во «Компания Спутник+», научно-технический журнал «Техника и технология», №5, 2007, с. 34-35.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком