本发明属于光学镜头控制，涉及一种红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统。
背景技术：
1、传统的红外镜头往往焦距固定，难以适应不同距离、不同目标的观测需求，而红外连续变焦镜头能够根据实际需要，灵活调整焦距，实现从近到远的无缝切换，极大地提高了观测的效率和准确性。但是，环境温度的变化会直接影响变焦镜头的性能，包括其成像质量和操作性能。 首先，变焦镜头的机械结构需要精确的配合和调整，以保持其变焦功能的顺畅和准确，而在高温环境下，镜头内部的机械结构可能会因为热膨胀而发生微小的变化，导致这些机械部件的热膨胀或收缩，从而影响变焦的平滑度和准确性，从而影响到镜头的对焦准确性和稳定性；其次，高温还可能影响镜头内部的电子元件和电路，导致信号传输出现问题，进而影响成像质量。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，该系统能够完全取代人工控制，使镜头在复杂环境中快速实现高清晰度的红外成像。
2、为了解决上述技术问题，本发明的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统包括温度传感器模块、镜头控制单元和参数矩阵表；温度传感器模块实时获取外界温度值并输入至镜头控制单元，镜头控制单元根据在预先标定的参数矩阵表中查找到的当前温度值和目标焦距对应的变倍电机码值和调焦电机码值对红外镜头进行控制。
3、所述参数矩阵表的标定方法如下：
4、步骤一、将包含红外镜头及其控制系统的成像设备设置在程控温度环境控制箱内；
5、步骤二、对红外镜头变倍电机码值与焦距的对应关系、调焦电机码值与焦距的对应关系进行拟合，得到变倍电机码值-焦距拟合关系式和调焦电机码值-焦距拟合关系式；
6、步骤三、对机器学习模型进行训练：
7、步骤1.调节程控温度环境控制箱至设定的初始温度，将初始温度和设定的初始目标焦距输入机器学习模型；
8、步骤2.根据变倍电机码值-焦距拟合关系式和调焦电机码值-焦距拟合关系式分别计算当前温度和目标焦距对应的变倍电机码值和调焦电机码值并将其输入机器学习模型；同时镜头控制单元按照当前计算得到的变倍电机码值和调焦电机码值对红外镜头进行控制，对镜头前方的物体进行成像；图像清晰度反馈单元将计算得到的图像清晰度反馈到机器学习模型；当图像清晰度大于设定的清晰度阈值时，机器学习模型记录此时的温度值、目标焦距及对应的变倍电机码值和调焦电机码值；当图像清晰度小于设定的清晰度阈值时，机器学习模型将判断结果反馈到镜头控制单元，镜头控制单元在当前目标焦距下调焦电机码值变化的范围内对调焦电机码值进行微调，直至图像清晰度大于设定的清晰度阈值，机器学习模型记录此时的温度、目标焦距及对应的变倍电机码值和调焦电机码值；
9、步骤3.按设定的第二焦距间隔δft调整目标焦距，每调整一次目标焦距，重复步骤2，直至完成当前温度下红外镜头全焦距范围内目标焦距与对应变倍电机码值和调焦电机码值的记录；
10、步骤4.按设定的第一温度间隔δtt调整程控温度环境控制箱内的温度，目标焦距恢复初始值，重复步骤2、步骤3，直至完成全温度范围内目标焦距及对应变倍电机码值和调焦电机码值的记录；
11、步骤5.机器学习模型根据记录的各温度、目标焦距及对应的变倍电机码值和调焦电机码值进行学习训练，得到变倍电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式和调焦电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式；
12、步骤四、机器学习模型根据变倍电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式和调焦电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式，计算各温度下目标焦距对应的变倍电机码值和调焦电机码值，将各温度、目标焦距及对应的变倍电机码值和调焦电机码值填入参数矩阵表。
13、设参数矩阵表中的温度间隔为第二温度间隔δtc，第二温度间隔δtc小于第一温度间隔δtt。
14、所述步骤二中，根据变倍电机码值与焦距的线性关系式和各离散点的变倍电机码值与焦距进行拟合，得到变倍电机码值-焦距拟合关系式；根据调焦电机码值与焦距的线性关系式和各离散点的调焦电机码值与焦距进行拟合，得到调焦电机码值-焦距拟合关系式。
15、所述步骤二中，变倍电机码值与焦距的线性关系式、调焦电机码值与焦距的线性关系式如下：
16、yb=f×(cbmax-cbmin)/( fmax- fmin)
17、yj=f×(cjmax-cjmin)/( fmax- fmin)
18、其中，yb为目标焦距对应的变倍电机码值，f为目标焦距，cbmax为变倍电机最大码值，cbmin为变倍电机最小码值，fmax为最大焦距，fmin为最小焦距，yj为目标焦距对应的调焦电机码值，cjmax为调焦电机最大码值，cjmin为调焦电机最小码值。
19、所述步骤二中，各离散点获得方法如下：镜头控制单元控制变倍电机按设定的第一变倍码值间隔△yb1运行，改变红外镜头的放大倍数；变倍电机每运行一个第一变倍码值间隔△yb1后，镜头控制单元控制调焦电机按设定的第一调焦码值间隔△yj1全行程调节镜头焦距，获得多个变倍电机码值、调焦电机码值与焦距一一对应的离散点。
20、所述步骤二中，变倍电机码值-焦距拟合关系式如下：
21、
22、调焦电机码值-焦距拟合关系式如下：
23、
24、yb为目标焦距对应的变倍电机码值，yj为目标焦距对应的调焦电机码值，f为目标焦距，a0、a1、a2、…a12，b1、b2、…b12，c0、c1、c2、…c12，d1、d2、…d12均为拟合得到的系数。
25、设参数矩阵表中的焦距间隔为第三焦距间隔δfc，所述第二焦距间隔δft小于第一焦距间隔△ff，第三焦距间隔δfc小于等于第二焦距间隔δft。
26、所述的变倍电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式和调焦电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式如下：
27、
28、
29、其中，δyb为变倍电机码值相对变化量，即当前温度t下目标焦距f对应的变倍电机码值相对于常温下目标焦距f对应的变倍电机码值的变化量，δyj为调焦电机码值相对变化量，即当前温度t下目标焦距f对应的调焦电机码值相对于常温下目标焦距f对应的调焦电机码值的变化量，deltt为当前温度t相对于常温的温度变化量，deltt=t-22；p0、p2、p3……p13和q0、q2、q3……q13为经过学习训练得到的系数。
30、有益效果：机器学习模型通过不断的训练和学习，得到变倍电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式和调焦电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式，从而能够精确的计算出各温度、目标焦距及对应的变倍电机码值和调焦电机码值，形成参数矩阵表；根据当前温度和目标焦距即可找到对应的变倍电机码值和调焦电机码值，从而实现红外镜头连续变焦的全温度补偿与高精度快速控制；本发明能够实现复杂环境中高清晰度的红外成像，使镜头更加精准的识别目标和跟踪目标。
1.一种红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于包括温度传感器模块、镜头控制单元和参数矩阵表；温度传感器模块实时获取外界温度值并输入至镜头控制单元，镜头控制单元根据在预先标定的参数矩阵表中查找到的当前温度值和目标焦距对应的变倍电机码值和调焦电机码值对红外镜头进行控制；
2.根据权利要求1所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于设参数矩阵表中的温度间隔为第二温度间隔δtc，第二温度间隔δtc小于第一温度间隔δtt。
3.根据权利要求1所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于所述步骤二中，根据变倍电机码值与焦距的线性关系式和各离散点的变倍电机码值与焦距进行拟合，得到变倍电机码值-焦距拟合关系式；根据调焦电机码值与焦距的线性关系式和各离散点的调焦电机码值与焦距进行拟合，得到调焦电机码值-焦距拟合关系式。
4.根据权利要求3所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于所述步骤二中，变倍电机码值与焦距的线性关系式、调焦电机码值与焦距的线性关系式如下：
5.根据权利要求3所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于所述步骤二中，各离散点获得方法如下：镜头控制单元控制变倍电机按设定的第一变倍码值间隔△yb1运行，改变红外镜头的放大倍数；变倍电机每运行一个第一变倍码值间隔△yb1后，镜头控制单元控制调焦电机按设定的第一调焦码值间隔△yj1全行程调节镜头焦距，获得多个变倍电机码值、调焦电机码值与焦距一一对应的离散点。
6.根据权利要求3所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于变倍电机码值-焦距拟合关系式如下：
7.根据权利要求5所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于设参数矩阵表中的焦距间隔为第三焦距间隔δfc，所述第二焦距间隔δft小于第一焦距间隔△ff，第三焦距间隔δfc小于等于第二焦距间隔δft。
8.根据权利要求1所述的红外镜头连续变焦的全温度补偿与快速控制系统，其特征在于所述的变倍电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式和调焦电机码值相对变化量与目标焦距、温度变化量之间的函数关系式如下：
