[發明專利]一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法及裝置

有效

• 申請號: 201810168353.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108259753B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 陳水忠;姜良偉
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發明涉及相機調焦技術領域，特別是一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法及裝置。相機的離焦狀態可以視為圖像的高斯模糊狀態，當相機處于準焦狀態時，當前幀圖像的原圖像與高斯模糊圖像的清晰度評價值偏差較大；當相機處于離焦狀態時，當前幀圖像的原圖像與高斯模糊圖像的清晰度評價值偏差較小，且離焦深度越大其清晰度評價值偏差越小，因而可以通過計算當前幀圖像的原圖像與當前幀圖像的高斯模糊圖像之間清晰度評價值的偏差，以該偏差大小來表示當前幀圖像離焦深度，根據離焦深度的大小來自適應的調整相機的調焦步長，可以在保證調焦精度的前提下快速的達到準焦位置，解決了相機對焦過程中速度與精度難以兼顧的問題。

技術領域

本發明涉及相機調焦技術領域，特別是一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法及裝置。

背景技術

相機的自動對焦技術旨在獲得清晰度更高的圖像。常用的圖像自動對焦技術可以分為對焦深度法與離焦深度法，其中離焦深度法是從離焦圖像中取得對焦深度信息從而完成自動對焦，因而離焦深度法需要建立起數學模型來描述相機成像系統，從而調整鏡頭焦距到達準焦位置，對焦速度快但是由于成像系統數學模型建立困難，因而應用較少。而對焦深度法是一種建立在搜尋過程上的對焦方式，通過對圖像進行分析計算，結合歷史數據判斷當前系統的對焦情況，驅動電機逐步向準焦位置靠近，最終得到準焦圖像。相對于離焦深度法而言，對焦深度法需要不斷嘗試更多的對焦位置、處理更多圖像，因此速度較慢，但是精度更高，實現更為簡易。

對焦深度法主要包含對焦窗口的選擇、圖像清晰度評價以及對焦搜索算法。圖像清晰度評價用于評價當前的對焦效果，理想的清晰度評價函數應該具備單峰性、無偏性、靈敏性特點，準焦圖像對應的應為圖像清晰度評價的最大值。依據圖像評價曲線可知，對焦深度法的關鍵就是找到使得圖像清晰度評價函數評價值最大的鏡頭位置，因而快速準確的對焦搜索算法決定了相機系統的對焦速度。

目前的對焦搜索算法一般為爬山法，爬山法是模擬盲人爬山的過程，通過上坡或者下坡來判斷山峰的位置，無法確認山峰的位置；對焦過程中，爬山法通過對比當前幀圖像評價值與前一幀圖像評價值的大小確定爬山方向，利用評價曲線單峰性的特性不斷向準焦位置靠近，因而爬山法是一個估計推測的過程。在實際的應用中，爬山法的速度與精度一直是一個矛盾的存在，在相機成像系統中，通過控制鏡頭快速得到準焦位置是自動對焦系統的關鍵，因此，需要保證對焦精度的前提下盡可能提高對焦速度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法及裝置，用以解決相機對焦過程中對焦速度與精度難以兼顧的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法，包括以下方法技術方案：

方法方案一：一種基于離焦估計改進爬山法的相機自動調焦方法，包括步驟如下：

1)獲取當前幀圖像，計算當前幀圖像的原圖像和高斯模糊圖像的清晰度評價值；

2)根據原圖像的清晰度評價值和高斯模糊圖像的清晰度評價值，計算當前幀圖像的調焦步長；

3)判斷當前幀調焦步長是否為最小調焦步長；

4)若當前幀調焦步長不等于最小調焦步長，則進行步驟1)；否則判斷當前幀圖像的清晰度評價值是否大于前一幀圖像的清晰度評價值；

5)若當前幀圖像的清晰度評價值較大，則進行步驟1)；若前一幀圖像的清晰度評價值較大，則輸出前一幀圖像為準焦狀態。