[發明專利]一種數碼相機基于非均勻采樣窗口的自動對焦方法

無效

• 申請號: 201010206803.4
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102170521A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 石亞飛;李興仁;劉春暉
• 申請（專利權）人: 上海盈方微電子有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及數碼相機(Digital?Still?Camera，DSC)的自動對焦系統領域，更具體的是，涉及一種用于DSC在未檢測到明顯成像主體情況下基于非均勻采樣窗口的自動對焦的辦法。

背景技術：

作為成像系統的一項關鍵技術，自動對焦技術于20世紀70年代最初應用于照相系統。傳統的對焦技術大部分是基于測距原理的；隨著電子技術和信號處理技術的發展，產生了基于視頻信號分析的自動對焦技術；進入20世紀90年代后，以CCD(或CMOS)獲取的圖像作為對焦的基本信息，以圖像分析與處理為基礎的智能化自動對焦技術蓬勃發展，在以數碼相機為代表的現代數字成像系統中廣泛采用。

基于數字圖像處理的方法分為兩大類：對焦深度法和離焦深度法。對焦深度法簡稱DFF(Depth?from?Focus)，是一種建立在搜尋過程上的對焦方式。它通過一系列對焦逐漸準確的圖像來確定物點至成像系統的距離；離焦深度法簡稱DFD(Depth?from?Defocus)，是一種從離焦的圖像中獲得物體深度信息的方?法。在DFD方法下，需捕獲2-3幅不同成像參數下的圖像，它們之間存在一定的相對模糊量，對圖像的局部區域進行處理和分析，可確定其模糊程度以及深度信息。

對特定的成像系統，圖像的清晰度反映了系統的離焦程度。當圖像比較清?晰(即對焦比較好)時，圖像細節豐富，在空域表現為相鄰像素的特征值(如會對、顏色等)變化較大，在頻域表現為頻譜的高頻分量多。利用這一特點可以構造各種對焦評價函數對圖像的清晰對進行評價。對對焦評價函數的要求是：單峰函數，且對同一成像目標的一系列圖像求其曲線，其最大值恰好對應最清晰的圖像；函數在峰值兩側分別單調上升和單調下降；函數在峰值兩側的斜率絕對值應該比較大。

進行對焦區域選擇有兩個原因：由于對圖像運用對焦評價函數進行的運算基本上與圖像的像素成正比，為了達到實時性的要求，必須減少參加運算的像素的數量；如果對整幅圖像運用對焦評價函數，圖像中不重要的部分(背景)會對評價效果產生負面的影響，導致圖像中的重要部分(成像主目標)無法準確對焦。

現有自動對焦技術的最大問題是智能化程度較低，突出表現在對焦窗口選擇過于簡單，無法適用于各種場合。當景物為平面物體時，無論是對焦深度法還是離焦深度法都顯示出很好的性能；當實際的拍攝場景存在明顯的可以檢測到的成像主體時，以檢測到的成像主體區域作為對焦窗口，現有的自動對焦技術同樣可以得到很好的效果。但實際的拍攝場景千姿百態，成像主體與背景的關系千變萬化，對焦失敗的情況時有發生。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種用于在成像區域未檢測到明顯的成像主體時DSC的自動對焦的方法。該方法更具體的說是在DSC自動對焦的過程中，通過采用非均勻采樣的對焦窗口規劃，從而在減少參與對焦評價函數運算的像素數據量的同時，得到靈敏度更高的平均對焦評價函數，從而可以正確的對成像目標對焦。

下面詳細介紹本發明的具體技術方案：

一種采用非均勻采樣對焦窗口規劃，實現DSC的自動對焦系統的方法，該方法包括：

DSC自動對焦系統處于離焦狀態，采集和獲得待對焦的成像區域的圖像數據；

DSC自動對焦系統計算均勻采樣區域的聚焦評價函數；

DSC自動對焦系統計算非均勻采樣區域的像素采樣數據，并根據計算獲得的像素采樣數據，計算非均勻采樣區域的聚焦評價函數；

DSC自動對焦系統以不同的權重值分別乘以計算得到的中央區域與非均勻采樣區域的聚焦評價函數值，相加得到最后的聚焦評價函數值；

DSC自動對焦函數根據計算得到的圖像的聚焦評價函數值，采用Fibonacci搜尋法探測對焦評價函數的峰值位置，從而實現對成像目標對焦。

其特征在于：

本發明所述方法在計算均勻采樣區域的聚焦評價函數時，采用的均勻采樣區域的窗口規劃方案是中央區域選擇策略(在成像區域未檢測到明顯成像主體時)，采用的聚焦評價函數是能量梯度函數。

本發明所述方法在計算非均勻采樣區域的像素采樣數據時，首先根據原圖像像素坐標確定該像素屬于非均勻采樣區域的哪一個采樣點區域，并與先前判斷屬于該區域的像素值共同決定該采樣點區域的采樣數據值。

本發明所述方法在計算非均勻采樣區域的聚焦評價函數時，首先將采樣數據映射到一個新的坐標系(該坐標系以該采樣點區域中心所處的位置離原點的距離為x軸，以其與原坐標系y＝x直線所形成的夾角為y軸)，然后采用能量梯度函數計算其聚焦評價函數值。