一種自動對焦方法和攝像裝置的製作方法
2023-05-10 02:45:46 2
專利名稱：一種自動對焦方法和攝像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及攝像技術領域，具體而言涉及一種自動對焦方法和攝像裝置。
背景技術：
為了使鏡頭能夠實現自動對焦，現有技術中一般採用攝像或拍照時的圖像自身的信號所產生的一個清晰度評價值(Evaluation)作為自動對焦判斷的依據,此清晰度評價值是根據圖像的信號通過頻濾波器(Pass Filter)後產生的高低頻分量計算而獲得。在變焦鏡頭移動時，對應於各個對焦位置上的高低頻分量值會構成一函數曲線，且此函數曲線上存在一相對最大峰值，對應此最大峰值的對焦位置即為攝像裝置的焦點，此函數曲線即為清晰度評價函數曲線。當今攝像裝置的自動對焦方式有兩種模擬對焦和數字對焦。模擬對焦是通過對
圖像的信號進行高頻模擬濾波，選取高頻分量計算構建清晰度評價值函數。數字對焦是通過對圖像的信號進行高頻和低頻數字濾波，選取高頻分量和低頻分量計算構建清晰度評價值函數。兩者的不同之處就在於清晰度評價函數的不同。然而，自然界有千姿百態的場景，在光線柔和的場景中，模擬對焦時圖像信號過低，不能準確的選取高頻分量計算構建清晰度評價值函數，進而不能準確的自動對焦。在低照度場景中，數字對焦時高頻分量和低頻分量的差值梯度很小，不能準確判斷清晰度評價值函數的最大峰值，進而不能準確的自動對焦。綜上所述，在實際應用中，單一使用模擬對焦或數字對焦不能準確的完成自動對焦。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種自動對焦方法和攝像裝置，以解決現有技術存在的單一使用模擬對焦或數字對焦不能準確、快速的完成自動對焦的問題。為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是提供一種自動對焦方法，包括以下步驟在攝像裝置內置模擬對焦系統和數字對焦系統；在攝像或拍照時採用模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦。其中，在攝像或拍照時採用模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦的步驟具體為在攝像或拍照時同時採用模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦。其中，同時採用模擬對焦系統和所述數字對焦系統進行對焦的步驟包括對獲取的圖像進行數字濾波，獲取數字清晰度評價函數曲線中的至少第一峰值；對圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於第一峰值所在的頻段；若第二峰值位於第一峰值所在的頻段，將頻段作為對焦目標，進行對焦。其中，對圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於第一峰值所在的頻段的步驟進一步包括若第二峰值不在第一峰值所在的頻段，則重新選取第一峰值和第二峰值，直至第二峰值位於第一峰值所在的頻段。其中，對圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於第一峰值所在的頻段的步驟進一步包括若直至選取結束第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則以第二峰值所在的頻段作為對焦目標，進行對焦。為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是提供一種攝像裝置，包括自動對焦鏡頭；圖像獲取模塊，用於在攝像或拍照時獲取圖像；模擬對焦系統和數字對焦系統，用於根據獲取的圖像獲取對焦頻段，並發出對焦指令。驅動模塊，用於接收對焦指令，並控制自動對焦鏡頭的移動進行對焦。其中，數字對焦系統具體用於對獲取的圖像進行數字濾波，獲取數字清晰度評價函數曲線中的至少第一峰值，模擬對焦系統具體用於對圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰 度評價函數曲線中的第二峰值。其中，裝置還包括判斷模塊，用於判斷模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於第一峰值所在的頻段，若判斷模塊判定第二峰值位於第一峰值所在的頻段，則將頻段作為對焦頻段，並使模擬對焦系統和數字對焦系統發出對焦指令，若判斷模塊判定第二峰值不在第一峰值所在的頻段，則使數字對焦系統重新選取第一峰值，使模擬對焦系統重新選取第二峰值，直至第二峰值位於第一峰值所在的頻段。其中，若直至選取結束判斷模塊判定第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則將第二峰值所在的頻段作為對焦頻段，並使模擬對焦系統和數字對焦系統發出對焦指令。其中，在攝像或拍照時，同時採用模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦。本發明的有益效果是本發明通過對攝像或拍照時的圖像進行模擬濾波和數字濾波，能夠巧妙地結合兩種對焦系統的優點，快速、準確地確定對焦目標，從而快速、準確的實現自動對焦。
圖I是本發明自動對焦方法一實施方式的流程圖；圖2是本發明自動對焦方法一實施方式中清晰度函數曲線實施方式的示意圖；圖3是本發明攝像裝置一實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施方式對本發明進行詳細說明。圖I是本發明自動對焦方法一實施方式的流程圖。如圖I所示，該自動對焦方法包括以下步驟步驟SlOl :在攝像裝置內置模擬對焦系統和數字對焦系統；其中，數字對焦系統採用高頻濾波器和低頻濾波器，在攝像或拍照時，判斷高頻、低頻的個數，取高頻、低頻數值的最高點，並且對焦時有兩個對焦窗口，一個為全屏對焦窗口，另一個為在全屏對焦窗口的正中間較小的對焦窗口，此對焦窗口可通過軟體設置大小，實現更精確的對焦。模擬對焦系統採用高頻濾波器，在攝像或拍照時，過濾掉低頻分量、取出高頻分量，並且對焦時只有全屏的對焦窗口，只能整屏對焦。步驟S102 :在攝像或拍照時，採用模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦。在步驟S102中，在使用攝像裝置進行攝像或拍照時，通過自動對焦鏡頭等距離前進或後退(即連續調焦)，每移動一個步距，拍攝一幅圖像的方式，獲取清晰度各不相同的多幀圖像，此時多幀圖像的質量經歷了從模糊到清晰再到模糊的過程。對獲取的多幀圖像進行分析計算獲得該圖像的圖像信號，對圖像信號進行數字濾波，獲取圖形信號中的高頻分量，結合算法計算得出高頻分量對應的清晰度評價值，通過選取合適的清晰度評價函數，獲得數字清晰度評價函數曲線。另一方面，還可以對圖像信號進行模擬濾波，獲取圖像信號中的高頻分量和低頻分量，結合算法計算得出高頻分量和低頻分量對應的清晰度評價值，通過選取合適的清晰
度評價函數，獲得模擬清晰度評價函數曲線。由於圖像的質量經歷了從模糊到清晰再到模糊的過程，對於採用的清晰度評價函數應呈現從小到大再減小的變化規律。依據清晰度評價函數，獲取數字清晰度評價函數曲線中的至少第一峰值以及模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值。其中，根據調焦需要，可以選取多個第一峰值。若第二峰值位於第一峰值所在的頻段，即該頻段的圖像清晰度最大，將該頻段作為對焦目標，進行對焦。若第二峰值不在第一峰值所在的頻段，則在數字清晰度評價函數曲線中重新選取第一峰值，在模擬清晰度評價函數曲線中重新選取第二峰值，直至所選取的第二峰值位於第一峰值所在的頻段；若直至選取結束第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則以第二峰值所在的頻段作為對焦目標，進行對焦。具體而言，在拍照或攝像時，採取合適的清晰度評價函數，獲得圖像的數字清晰度函數曲線。圖2是本發明自動對焦方法一實施方式中清晰度函數曲線實施方式的示意圖，如圖2所示,橫向坐標軸X為圖像序列,對應自動對焦鏡頭的位置,縱向坐標軸y為清晰度值，LI為數字清晰度評價函數曲線，L2為模擬清晰度評價函數曲線。由於圖像的質量經歷了從模糊到清晰再到模糊的過程，對於採用的清晰度評價函數應呈現從小到大再減小的變化規律。然而，由於調焦過程中不可避免的人為操作，數字清晰度函數曲線LI和模擬清晰度評價函數曲線L2並不是嚴格的平滑、單峰的曲線，其可能會具有多個假峰。在調焦過程中，隨著圖像從模糊到清晰的階段，數字清晰度評價函數曲線LI出現第一峰值a，此時自動對焦鏡頭的位置為xl，模擬清晰度評價函數曲線L2在Xl位置上並沒有出現峰值，即系所述第二峰值不在第一峰值所在的頻段，此時則需在數字清晰度評價函數曲線中重新選取第一峰值，在模擬清晰度評價函數曲線中重新選取第二峰值。在x2對應數字清晰度評價函數曲線LI上出現第一峰值b，模擬清晰度評價函數曲線L2在x2位置出現第二峰值C。則判定x2頻段為對焦頻段，進而控制自動對焦鏡頭的移動進行對焦，完成對焦。本實施方式的自動對焦方法結合數字對焦和模擬對焦，在調焦過程中只需找到第二峰值位於第一峰值所在的頻段，不需要獲得全部的數字清晰度函數曲線和模擬清晰度函數曲線，計算量小，比單一使用數字對焦或模擬對焦所用時間少，並且對焦目標準確。
在本實施方式中，對於選取的合適的清晰度評價函數，優選其具有運算量小、能反應圖像的整體特性，現有的清晰度評價函數有兩種空域的清晰度評價函數和頻域的清晰度評價函數，基於空域的清晰度評價函數運算量相對較小，但抗噪性差。基於頻域的清晰度評價函數利用圖像的整體特性，對焦準確但計算量較大。本實施方式的清晰度評價函數優選TenenGrad函數(能量梯度函數)、方差函數、加窗梯度函數、熵函數以及平方梯度函數中的任--種。在本實施方式中，同時採用模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦，在本發明的其它實施方式中，也可以採用模擬對焦系統和數字對焦系統的任意一種對焦系統進行對焦。圖3是本發明攝像裝置一實施方式的結構示意圖。如圖3所示，攝像裝置300為相機、監控攝像機或具有攝像鏡頭的手機，包括自動對焦鏡頭310、圖像獲取模塊320、模擬對焦系統331、數字對焦系統332、判斷模塊333以及驅動模塊340。
在本實施方式中，圖像獲取模塊320與自動對焦鏡頭310連接用於在攝像或拍照時獲取圖像。模擬對焦系統331和數字對焦系統332分別與圖像獲取模塊320連接，用於獲取對焦頻段，並發出對焦指令。驅動模塊340分別與模擬對焦系統331和數字對焦系統332連接，用於接收對焦指令並控制自動對焦鏡頭310的移動進行對焦。其中，圖像獲取模塊320與模擬對焦系統331和數字對焦系統332、判斷模塊333與模擬對焦系統331和數字對焦系統332、模擬對焦系統331和數字對焦系統332與驅動模塊340之間可以為電連接，也可以為近場通信連接或其它能夠實現信息傳輸交換的連接方式。本實施方式的攝像裝置300的工作原理為在攝像或拍照時，攝像裝置300通過圖像獲取模塊320獲取所要拍攝物體或景象的圖像，並根據獲取的圖像分析獲得該圖像的圖像信號並輸出。模擬對焦系統331和數字對焦系統332分別接收該圖像信號。模擬對焦系統331和數字對焦系統332根據該圖像信號計算得出相應的清晰度評價函數，繼而得出對焦頻段。數字對焦系統332對獲取圖像的圖像信號進行數字濾波，獲取數字清晰度評價函數曲線中的第一峰值，模擬對焦系統331對獲取圖像的圖像信號進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線中的第二峰值。判斷模塊333判斷模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於第一峰值所在的頻段，若判斷模塊333判定第二峰值位於第一峰值所在的頻段，模擬對焦系統331和數字對焦系統332將頻段作為對焦頻段，並發出對焦指令，若判斷模塊333判定第二峰值不在第一峰值所在的頻段，則使數字對焦系統332重新選取第一峰值、使模擬對焦系統331重新選取第二峰值，直至判斷模塊333判斷第二峰值位於第一峰值所在的頻段，若直至選取結束判斷模塊333判定第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則將第二峰值所在的頻段作為對焦頻段，並使模擬對焦系統331和數字對焦系統332發出對焦指令。模擬對焦系統331和數字對焦系統332依據判斷模塊333得出的對焦頻段發出對焦指令，驅動模塊340分別與模擬對焦系統331和數字對焦系統332連接，接收該對焦指令，並控制自動對焦鏡頭310的移動，完成對焦。在本實施方式中，圖像獲取模塊320、判斷模塊333以及驅動模塊340可由攝像裝置300內設置的硬體模塊配合軟體控制代碼實現，具體而言，圖像獲取模塊320可由攝像裝置300內的寫入有對應控制代碼的光學傳感晶片或其它圖像傳感器來實現，判斷模塊333可由攝像裝置300內的寫入有對應控制代碼的處理晶片或其它微型計算設備來實現，驅動模塊340可由攝像裝置300內的寫入有對應控制代碼的步進電機或步進馬達來實現。由於本實施方式中，模擬對焦系統331和數字對焦系統332可為上述模擬對焦系統和數字對焦系統或現有攝像裝置技術中所採用的對焦系統，其具體結構和對焦方法可參考上述說明或相關現有技術中的記載，在此不再贅述。綜上所述，本發明通過對攝像或拍照時的圖像進行模擬濾波和數字濾波，能夠巧妙地結合兩種對焦系統的優點，快速、準確地確定對焦目標，從而快速、準確的實現自動對焦。以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本
發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種自動對焦方法，其特徵在於，該自動對焦的方法包括 在攝像裝置內置模擬對焦系統和數字對焦系統； 在攝像或拍照時採用所述模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦。
2.根據權利要求I所述的自動對焦方法，其特徵在於，所述在攝像或拍照時採用模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦的步驟具體為 在攝像或拍照時同時採用所述模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦。
3.根據權利要求2所述的自動對焦方法，其特徵在於，所述同時採用模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦的步驟包括 對獲取的圖像進行數字濾波，獲取數字清晰度評價函數曲線中的至少第一峰值； 對所述圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷所述模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於所述第一峰值所在的頻段； 若所述第二峰值位於所述第一峰值所在的頻段，將所述頻段作為對焦目標，進行對焦。
4.根據權利要求3所述的自動對焦方法，其特徵在於，所述對所述圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷所述模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於所述第一峰值所在的頻段的步驟進一步包括 若所述第二峰值不在所述第一峰值所在的頻段，則重新選取所述第一峰值和第二峰值，直至所述第二峰值位於所述第一峰值所在的頻段，並將所述頻段作為對焦目標，進行對焦。
5.根據權利要求4所述的自動對焦方法，其特徵在於，所述對所述圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線，判斷所述模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於所述第一峰值所在的頻段的步驟進一步包括 若直至選取結束第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則以所述第二峰值所在的頻段作為對焦目標，進行對焦。
6.一種攝像裝置，其特徵在於，該攝像裝置包括 自動對焦鏡頭； 圖像獲取模塊，用於在攝像或拍照時獲取圖像； 模擬對焦系統和數字對焦系統，用於根據所述獲取的圖像獲取對焦頻段，並發出對焦指令。
驅動模塊，用於接收所述對焦指令，並控制所述自動對焦鏡頭的移動進行對焦。
7.根據權利要求6所述的攝像裝置，其特徵在於，所述數字對焦系統具體用於對獲取的圖像進行數字濾波，獲取數字清晰度評價函數曲線中的至少第一峰值，所述模擬對焦系統具體用於對所述圖像進行模擬濾波，獲取模擬清晰度評價函數曲線中的第二峰值。
8.根據權利要求7所述的攝像裝置，其特徵在於，所述裝置包括判斷模塊，用於判斷所述模擬清晰度評價函數曲線的第二峰值是否位於所述第一峰值所在的頻段，若所述判斷模塊判定所述第二峰值位於所述第一峰值所在的頻段，則將所述頻段作為對焦頻段，並使所述模擬對焦系統和數字對焦系統發出對焦指令，若所述判斷模塊判定所述第二峰值不在所述第一峰值所在的頻段，則使所述數字對焦系統重新選取所述第一峰值，使所述模擬對焦系統重新選取第二峰值，直至所述第二峰值位於所述第一峰值所在的頻段。
9.根據權利要求8所述的攝像裝置，其特徵在於，若直至選取結束所述判斷模塊判定所述第一峰值和第二峰值仍不在相同頻段，則將所述第二峰值所在的頻段作為對焦頻段，並使所述模擬對焦系統和數字對焦系統發出對焦指令。
10.根據權利要求6所述的攝像裝置，其特徵在於，在攝像或拍照時，同時採用所述模擬對焦系統和數字對焦系統進行對焦。
全文摘要
本發明提供了一種自動對焦方法和攝像裝置。該自動對焦方法包括在攝像裝置內置模擬對焦系統和數字對焦系統；在攝像或拍照時採用模擬對焦系統和數字對焦系統中的至少一種進行對焦。本發明通過對攝像或拍照時的圖像進行模擬濾波和數字濾波，能夠巧妙地結合兩種對焦系統的優點，快速、準確地確定對焦目標，從而快速、準確的實現自動對焦。
文檔編號G03B13/36GK102883103SQ20121028664
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者成文俊 申請人:深圳市先河系統技術有限公司