自動(dòng)對(duì)焦方法和自動(dòng)對(duì)焦裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域。尤其涉及一種自動(dòng)對(duì)焦方法和自動(dòng)對(duì)焦裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字圖像和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，基于圖像處理的自動(dòng)對(duì)焦方法也越來越 多地受到人們的關(guān)注。自動(dòng)對(duì)焦方法中主要包括以下三個(gè)方面:對(duì)焦窗口的選擇，對(duì)焦評(píng)價(jià) 函數(shù)的選擇，以及對(duì)焦搜索策略的選取。該自動(dòng)對(duì)焦方法是根據(jù)某個(gè)對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)獲取圖 像的清晰度特征值，并根據(jù)這一清晰度特征值控制步進(jìn)電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)鏡片或者圖像傳感器 在某個(gè)區(qū)間內(nèi)不斷搜索新的位置，然后在新的位置重新獲取圖像的清晰度特征值，直到這 一清晰度特征值滿足某一預(yù)先約定的條件，從而完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0003] 傳統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦搜索方法常采用爬山搜索法或變步長(zhǎng)的爬山搜索法來尋找準(zhǔn)焦 位置。理想的對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)曲線表現(xiàn)為拋物線形狀，達(dá)到峰值時(shí)對(duì)應(yīng)于最佳成像位置，當(dāng)離 開最佳點(diǎn)時(shí)函數(shù)單調(diào)遞減。以變步長(zhǎng)的爬山搜索算法為例，對(duì)焦開始時(shí)，設(shè)定對(duì)焦方向和較 大步長(zhǎng)，一邊獲取圖像一邊計(jì)算對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值，當(dāng)最新獲取的圖像評(píng)價(jià)值小于前一幅圖 像的評(píng)價(jià)值時(shí)，改變對(duì)焦方向；當(dāng)再次越過峰頂后，減小步長(zhǎng)，最終找到最佳鏡頭位置，這使 得傳統(tǒng)的自對(duì)對(duì)焦方法中，自動(dòng)對(duì)焦的速度較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種自動(dòng)對(duì)焦方法和自動(dòng)對(duì)焦裝置，能夠更快地完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0005] 第一方面，提供了一種自動(dòng)對(duì)焦方法，執(zhí)行所述自動(dòng)對(duì)焦方法的自動(dòng)對(duì)焦裝置包 括第一鏡頭、所述第一鏡頭的第一步進(jìn)電機(jī)、計(jì)算模塊和控制模塊;所述方法包括:所述控 制模塊確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)區(qū)間U，其中i 2 1;所述第一鏡頭在所述第一步進(jìn)電 機(jī)位于所述1^的兩個(gè)端點(diǎn)中的第一端點(diǎn)時(shí)獲取圖像Pi;所述第一鏡頭在所述第一步進(jìn)電機(jī) 位于所述1^中的第一內(nèi)點(diǎn)時(shí)獲取圖像P 2;所述第一鏡頭在所述第一步進(jìn)電機(jī)位于所述1^中 的第二內(nèi)點(diǎn)時(shí)獲取圖像P3;所述計(jì)算模塊計(jì)算所述圖像朽的清晰度評(píng)價(jià)值此、所述圖像P 2的 清晰度評(píng)價(jià)值M2、所述圖像P3的清晰度評(píng)價(jià)值M3;所述控制模塊確定1^大于第一閾值時(shí)，根 據(jù)所述確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的新的移動(dòng)區(qū)間L 1+1，并重復(fù)所述第一鏡頭獲取圖 像卩!、圖像P2、圖像P3及計(jì)算模塊計(jì)算圖像P!、圖像P 2、圖像P3的清晰度評(píng)價(jià)值的步驟，其中， 所述移動(dòng)區(qū)間L1+1為所述兩個(gè)端點(diǎn)、所述第一內(nèi)點(diǎn)和第二內(nèi)點(diǎn)中的兩個(gè)點(diǎn)之間的區(qū)間;所述 控制模塊確定U小于或等于所述第一閾值時(shí)，根據(jù)確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo) 位置。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例中，通過將步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)區(qū)間（即搜索區(qū)間）分段，使得每次搜索 完成后能夠排除較大范圍的不符合要求的搜索區(qū)間，從而減小搜索區(qū)間，進(jìn)而能夠通過較 少的搜索次數(shù)完成對(duì)焦，最終更快地完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0007] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一端點(diǎn)為所述1^中對(duì)應(yīng)物距最遠(yuǎn)的點(diǎn)，所述第 一內(nèi)點(diǎn)為所述移動(dòng)區(qū)間中與所述第一端點(diǎn)相距L〇.3:82><￡」或相距「0:.382χΖη的點(diǎn)，所述第 二內(nèi)點(diǎn)為所述移動(dòng)區(qū)間中與所述第一端點(diǎn)相距「0.618x1,1或相距1_0.618χΖ」的點(diǎn)，"「表 示向上取整，」"表示向下取整;其中，所述控制模塊根據(jù)所述確定所述第一步 進(jìn)電機(jī)的新的移動(dòng)區(qū)間L1+1，其中，所述移動(dòng)區(qū)間L 1+1為所述兩個(gè)端點(diǎn)、所述第一內(nèi)點(diǎn)和第二 內(nèi)點(diǎn)中的兩個(gè)點(diǎn)之間的區(qū)間，包括:所述控制模塊根據(jù)所述Mi、M#PM 3確定所述第一步進(jìn)電 機(jī)的新的移動(dòng)區(qū)間Li+1，當(dāng)％ >M2、Mi >M3時(shí)，所述Li+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述第一端點(diǎn)和所述第 一內(nèi)點(diǎn)，當(dāng)M 2 2 M3和M2>Mdt，所述1^+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述第一端點(diǎn)和所述第二內(nèi)點(diǎn)，當(dāng)M 3> ，所述L1+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述U的兩個(gè)端點(diǎn)中除所述第一端點(diǎn)外的另一個(gè)端點(diǎn) 和第一內(nèi)點(diǎn)。
[0008] 在本發(fā)明實(shí)施例中，將搜索區(qū)間按照黃金分割點(diǎn)來劃分，使得每次搜索完成后能 夠排除更大范圍的不符合要求的搜索區(qū)間，從而進(jìn)一步減小搜索區(qū)間，最終能夠通過更少 的搜索次數(shù)完成對(duì)焦，即更快速地完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0009] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述裝置還包括第二步進(jìn)電機(jī)，所述第二步進(jìn)電機(jī)與 第二鏡頭對(duì)應(yīng);所述控制模塊根據(jù)施、M#PM3確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)位置，包括:所述 控制模塊確定根據(jù)施1 2和此擬合所得的拋物線的最大值M;所述控制模塊根據(jù)所述 和Μ中的最大值確定所述目標(biāo)位置;所述方法還包括:所述第二步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)至所述目標(biāo)位 置。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例中，通過一個(gè)鏡頭來搜索對(duì)焦位置，在該鏡頭確定目標(biāo)對(duì)焦位置后， 再將另一個(gè)鏡頭的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到該目標(biāo)位置上，使得對(duì)焦過程中的圖像的變化不會(huì)被第 二個(gè)鏡頭中捕獲，進(jìn)而不會(huì)向用戶呈現(xiàn)，因此可以提高用戶體驗(yàn)度，
[0011] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述計(jì)算模塊計(jì)算所述圖像Pi的清晰度評(píng)價(jià)值Μι、所述 圖像P2的清晰度評(píng)價(jià)值M2、所述圖像P3的清晰度評(píng)價(jià)值M3,包括:所述計(jì)算模塊計(jì)算圖像匕的 子圖像中的塊s U, η)的梯度值，所述子圖像的像素為κ*κ，所述塊S (m, 的像素為Ni*Ni，所述塊 S(m,n)的第1行第1列的像素為所述子圖像的第m行第η列的像素，其中3 2 j 2 1，K 2 1，K 2 K 2 l，K-2*Ni+l l，K-2*Ni+l l，Ni〈Ni-1;所述計(jì)算模塊根據(jù)所述塊S(m,n)的梯度值獲取 所述圖像P j的清晰度評(píng)價(jià)值Mj。
[0012] 本發(fā)明實(shí)施例中，兩次確定搜索區(qū)間時(shí)，計(jì)算圖像的清晰度評(píng)價(jià)值的公式中所依 據(jù)的塊的像素從大到小變化，即ΝΧΝη，使得計(jì)算清晰度評(píng)價(jià)值時(shí)，能夠圖像上覆蓋更廣的 模糊量，以及能夠更靈敏地計(jì)算出圖像的清晰度評(píng)價(jià)值。
[0013] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述計(jì)算模塊計(jì)算圖像Pj的子圖像中的塊Su,W的梯度 值，包括:所述計(jì)算模塊根據(jù)公
計(jì)算塊的平均灰度值Cu,n)，其中， I'x,y表示塊S(m,n)中第X行第y列像素的灰度值:所述計(jì)算模塊根據(jù)公
計(jì)算塊心.,,+~的平均灰度值其中，I〃x,y表示塊中第X行第y列像素的灰度 值;所述計(jì)算模塊根據(jù)公
計(jì)算塊的平均灰度值?,"+^其中， 1 〃 x, y表示塊 中第χ行第y列像素的灰度值；所述計(jì)算模塊根據(jù)公式
計(jì)算所述塊S〇n,r〇的梯度值T〇n,r〇;所述計(jì)算模塊根據(jù) 所述塊S(m,n)的梯度值獲取所述圖像匕的清晰度評(píng)價(jià)值A(chǔ)，包括：所述計(jì)算模塊根據(jù)公式
算所述所述圖像h的清晰度評(píng)價(jià)值％。
[0014] 第二方面，提供了一種自動(dòng)對(duì)焦裝置，包括第一鏡頭、所述第一鏡頭的第一步進(jìn)電 機(jī)、計(jì)算模塊和控制模塊;所述控制模塊用于確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)區(qū)間U，其中i 2 1;所述第一鏡頭用于在所述第一步進(jìn)電機(jī)位于所述U的兩個(gè)端點(diǎn)中的第一端點(diǎn)時(shí)獲取 圖像p 1;所述第一鏡頭還用于在所述第一步進(jìn)電機(jī)位于所述U中的第一內(nèi)點(diǎn)時(shí)獲取圖像p2; 所述第一鏡頭還用于在所述第一步進(jìn)電機(jī)位于所述1^中的第二內(nèi)點(diǎn)時(shí)獲取圖像p 3;所述計(jì) 算模塊用于計(jì)算所述圖像Pi的清晰度評(píng)價(jià)值％、所述圖像p2的清晰度評(píng)價(jià)值跑、所述圖像p 3 的清晰度評(píng)價(jià)值M3;所述控制模塊還用于確定U大于第一閾值時(shí)，根據(jù)所述施、M#PM3確定所 述第一步進(jìn)電機(jī)的新的移動(dòng)區(qū)間L 1+1，其中，所述移動(dòng)區(qū)間L1+1為所述兩個(gè)端點(diǎn)、所述第一內(nèi) 點(diǎn)和第二內(nèi)點(diǎn)中的兩個(gè)點(diǎn)之間的區(qū)間;所述控制模塊還用于確定Ld、于或等于所述第一閾 值時(shí)，根據(jù)施、M#PM 3確定所述第一步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)位置。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例中，通過將步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)區(qū)間（即搜索區(qū)間）分段，使得每次搜索 完成后能夠排除較大范圍的不符合要求的搜索區(qū)間，從而減小搜索區(qū)間，進(jìn)而能夠通過較 少的搜索次數(shù)完成對(duì)焦，最終更快地完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0016] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一端點(diǎn)為所述1^中對(duì)應(yīng)物距最遠(yuǎn)的點(diǎn)，所述第 一內(nèi)點(diǎn)為所述移動(dòng)區(qū)間中與所述第一端點(diǎn)相距L〇.382xZ」或相距「0.382x1^的點(diǎn)，所述第二 內(nèi)點(diǎn)為所述移動(dòng)區(qū)間中與所述第一端點(diǎn)相距「0.618 χ q或相距[J3.61 gx I」的點(diǎn)，"「1 "表示 向上取整，1」"表示向下取整;其中，所述控制模塊具體用于:根據(jù)所述Mi、M#PM3確定所述 第一步進(jìn)電機(jī)的新的移動(dòng)區(qū)間Li+1，當(dāng)時(shí)，所述Li+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述第一端 點(diǎn)和所述第一內(nèi)點(diǎn)，當(dāng)M 2 2 M3和M2>Mdt，所述Li+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述第一端點(diǎn)和所述第二 內(nèi)點(diǎn)，當(dāng)M 3>Mi和M3>M2時(shí)，所述L1+1的兩個(gè)端點(diǎn)為所述U的兩個(gè)端點(diǎn)中除所述第一端點(diǎn)外的 另一個(gè)端點(diǎn)和第一內(nèi)點(diǎn)。
[0017] 在本發(fā)明實(shí)施例中，將搜索區(qū)間按照黃金分割點(diǎn)來劃分，使得每次搜索完成后能 夠排除更大范圍的不符合要求的搜索區(qū)間，從而進(jìn)一步減小搜索區(qū)間，最終能夠通過更少 的搜索次數(shù)完成對(duì)焦，即更快速地完成自動(dòng)對(duì)焦。
[0018] 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述裝置還包括第二步進(jìn)電機(jī)，所述第二步進(jìn)電機(jī)與 第二鏡頭對(duì)應(yīng);所述控制模塊具體用于:確定根據(jù)施1 2和此擬合所得的拋物線的最大值M， 根據(jù)所述Mi、M2、M3和Μ中的最大值確定所述目標(biāo)位置;所述第二步進(jìn)電機(jī)還用于移動(dòng)至所述 目標(biāo)位置。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例中，通過一個(gè)鏡頭來搜索對(duì)焦位置，在該鏡頭確定目標(biāo)對(duì)焦位置后， 再將另一個(gè)鏡頭的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到該目標(biāo)位置上，使得對(duì)焦過程中的圖像的變化不會(huì)被第 二個(gè)鏡頭中捕獲，進(jìn)而不會(huì)向用戶呈現(xiàn)