Bachelor's Thesis

Design and implementation of automatic camera focusing equipment

Final Thesis 4.27 MB

Author of thesis: Bc. Viliam Horečka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Filip Radil, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Králík, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the design and implementation of automatic camera focusing equipment. The work includes a review of current autofocus approaches, subject tracking principles and methods for keeping focus during changes in the distance of the observed subject. It further focuses on the design of the hardware part of the device, the control system and the verification procedure for the proposed solution on selected tasks. The expected result is a mechatronic system capable of controlling the position of the focusing mechanism and evaluating the accuracy and stability of focusing.

Keywords:

automatic focusing, autofocus, camera lens, focusing ring, Time-of-Flight sensor, BLDC motor, magnetic encoder, field-oriented control, mechatronic system, image sharpness evaluation.

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci. Následně byly přečteny posudky a student odpověděl na dotazy oponenta. Poté členové komise položili následující otázky: - Jak důležitá je finální poloha z hlediska doostření? - Jak se vibrace převodovky projevují v pořízeném záznamu? - Jak probíhá ostření u filmových kamer? - Můžete vysvětlit rozložení zemních ploch na DPS? - Jak jste systém uchytil ke kameře? Na závěr byla obhajoba hodnocena jako velmi dobrá.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Mechatronics (B-MET-P)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šebek, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Procházka, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Krejčí, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Švancara, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Králík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Filip Radil, Ph.D.

Student se ve své bakalářské práci zabývá návrhem a realizací zařízení pro automatické ostření kamery.

Rešeršní část poskytuje solidní teoretický základ problematiky automatického ostření, metod měření vzdálenosti i sledování objektů. Přesto bych ocenil podrobnější rozbor existujících komerčních či výzkumných řešení, jejich parametrů a omezení, který by umožnil lépe zasadit navržené řešení do kontextu současného stavu techniky.

V praktické části student navrhl a realizoval kompletní systém pro automatické ostření. Součástí řešení je vlastní elektronika včetně návrhu DPS, mechanická konstrukce a implementace řídicího systému. Funkčnost navrženého zařízení byla experimentálně ověřena, přičemž dosažené výsledky prokazují funkčnost zvoleného konceptu. Výsledné řešení je na dobré technické úrovni.

Do výsledného hodnocení promítám především studentův velmi aktivní, samostatný a systematický přístup při řešení práce. Student po celou dobu pracoval iniciativně, samostatně vyhledával potřebné informace, navrhoval vlastní řešení vznikajících problémů a dokázal úspěšně převést do praxe znalosti z několika technických oborů.

Určité rezervy spatřuji ve zpracování textové části práce. V některých pasážích mohla být větší pozornost věnována formální stránce, grafickému zpracování, obsahové náplni i hlubší technické diskusi.

Student však bezesporu splnil všechny cíle zadání a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jan Králík, Ph.D.

Pan Viliam Horečka se ve své práci zabývá návrhem a realizací zařízení pro automatické ostření kamery, konkrétně modulu, který umožňuje automatické ostření u zařízení s manuálně ovládaným objektivem. V úvodní části práce se věnuje průzkumu současně používaných řešení ostření objektivů. V rešeršní části však postrádám kapitolu zaměřenou na pohon a senzoriku, přestože tyto oblasti tvoří podstatnou část řešeného problému. V další části se student zabývá návrhem systému, přičemž volba většiny komponent není dostatečně odůvodněna. V kapitole věnované návrhu DPS postrádám podrobnější popis jednotlivých vrstev, případně jejich grafické znázornění.

Testování je rozděleno na statickou část a testování schopnosti ostřit za pohybu. Statické testování je poměrně stručné a zaměřuje se pouze na ideální podmínky (objekt snímaný kolmo za umělého osvětlení). Grafické ukázky doostření jsou vzhledem k výraznému zmenšení obrázků v práci obtížně interpretovatelné, zejména kvůli artefaktům na hranách; pro srovnání by byly vhodnější detailní výřezy. Výsledky jsou nicméně prezentovány také kvantitativně, přičemž automatické ostření dosahuje relativně vysoké účinnosti.

Po formální stránce považuji za nevhodné nadměrné množství vloženého zdrojového kódu, kdy by v řadě případů bylo přehlednější využít pseudokód nebo vývojové diagramy. V odevzdané práci dále postrádám přílohy, jako jsou podrobné podklady k návrhu DPS, fotodokumentace zařízení či videozáznam jeho funkce. Práci doporučuji k obhajobě a po zodpovězení otázek navrhuji hodnocení C, tedy dobré.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Jaké úpravy by bylo nutné provést, aby bylo možné zařízení použít na jiném objektivu?
  2. Jaké jsou hlavní limity použitého senzoru VL53L0X při ostření na vzdálenější nebo špatně odrazivé objekty?
  3. Jaká je výsledná teoretická polohová přesnost ostření vzhledem k rozlišení enkodéru MT6701 a použitému převodu?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová