[發明專利]一種基于DFF的自動對焦方法

有效

• 申請號: 201210207712.1
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102707545A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 羅巍;劉尚軍
• 申請（專利權）人: 武漢烽火眾智數字技術有限責任公司
• 主分類號: G03B13/36
• 分類號: G03B13/36;G02B7/36;H04N5/232
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及數字成像系統的對焦方法，尤其涉及一種基于DFF（depth?from?focusing，對焦深度）的自動對焦方法。

背景技術

自動對焦是數字成像系統的核心問題之一。其原理是通過對從CCD（Charge?Coupled?Device，電荷耦合器件）或CMOS（Complementary?Metal-Oxide-Semiconductor?Transistor，互補金屬氧化物半導體）數字圖像傳感器獲取到的數字圖像數據進行分析統計，評價當前對焦位置的圖像清晰度，根據正確對焦位置的圖像最清晰這個特征，利用自適應的搜索算法和精密的電機驅動鏡頭找到最清晰的對焦位置。

當鏡頭與圖像傳感器的位置確定后，只有和鏡頭保持一定距離的景物才能在圖像傳感器上有清晰的圖像。反言之，要讓被拍攝的特定的景物在圖像傳感器上有清晰的圖像，就需要調整鏡頭和圖像傳感器的相對距離，讓景物能清晰地成像在圖像傳感器上。自動對焦就是通過精密的電機驅動控制鏡頭來完成上述動作，達到圖像清晰的目的。

自動對焦可分為主動型和被動型。主動型自動對焦是指系統對準被拍攝的物體，發出一束紅外線或超聲波，對反射回來的紅外線或超聲波進行角度或距離的檢測，然后自動調整鏡頭的位置。被動型自動對焦只需要從圖像傳感器上獲取數字圖像并分析其清晰度，然后根據一定的算法就能完成對焦動作。

傳統的被動型自動對焦算法對圖像的清晰度評價值依賴性強，所面臨的主要困難是當拍攝環境的光線較暗或是拍攝物體與背景距離相差很大時，會出現對焦時候過長或無法對焦，容易出現反復對焦等問題。

發明內容

本發明為了克服傳統對焦算法的以上缺點，提供快速的、高精度的、應用廣泛的一種基于DFF的自動對焦方法。

當攝像機所拍攝的區域發生一定程度的變化而使圖像模糊時自動啟動對焦過程，迅速使圖像達到清晰的狀態。根據鏡頭的光學特性和對焦曲線能夠有效判定聚焦方向，當圖像模糊不清時能夠自動增加步長加速走出模糊狀態，當圖像進入清晰區域時能夠自動減小步長以獲取最清晰的圖像，有效地避免反復對焦的問題。變倍時能夠聯動變焦，確保無論什么時候圖像都處于最佳的清晰狀態。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一、一種基于DFF的自動對焦系統

本系統包括通用的功能塊：鏡頭、圖像傳感器、曝光與白平衡預處理模塊、嵌入式微處理器、對焦模式檢測電路和共享內存；

設置有：鏡頭電機控制模塊、DFF算法模塊和圖像清晰度評價模塊；

其連接關系是：

鏡頭、圖像傳感器、圖像預處理模塊、圖像清晰度評價模塊、DFF算法模塊和嵌入式微處理器依次連接，實現數字圖像的采集功能；

對焦模式檢測電路、嵌入式微處理器、鏡頭電機控制模塊和鏡頭依次連接，實現對鏡頭焦距的控制；

嵌入式微處理器和圖像傳感器連接，實現對圖像傳感器的控制；

嵌入式微處理器、DFF算法模塊和圖像清晰度評價模塊分別與共享內存連接，實現各模塊間的數據交換。

二、一種基于DFF的自動對焦方法

本方法包括下列步驟：

①開始；

②初始化各子模塊(鏡頭電機控制模塊、DFF算法模塊和圖像清晰度評價模塊)，保證數據流向及數據分析的正確性；

③判斷是否開始采集圖像，是則進入步驟④，否則繼續步驟③；

④判斷是否有變倍命令，是則通過變倍變焦聯動算法，以變倍的步數為基礎計算變焦電機的步數，然后控制電機移動到新的對焦位置，否則進入步驟⑤；

⑤曝光和白平衡處理，處理完成后數據被分成兩路：

一路經過實時視頻輸出，直至結束流程；另一路依次經過圖像清晰度評價模塊和DFF對焦處理模塊209后進入步驟⑥；

⑥判斷是否為最佳清晰點，是則結束流程，否則經過控制電機移動到新的對焦位置，然后跳轉到步驟③。

本發明具有下列優點和積極效果：

1、在對圖像進行清晰度評價時，將RGB數據通過《公式1》轉換為圖像的清晰度評價，更能反映圖像的清晰程度，且當圖像變模糊時，轉換后的值能迅速減小，方便對焦算法更快找到峰值點；

2、DFF算法在處理對焦時設定的閥值是根據每幀圖像的清晰度評價值計算出來的，是一個動態設定的閥值，能夠自動適應不同的場景，故本自動對焦方法在不同場景也能準確找到最佳對焦位置；

3、在變倍時采用變倍變焦聯動算法，可以保證在調用時圖像始終清晰可見。