[發(fā)明專利]一種大幅失焦?fàn)顟B(tài)下的自動聚焦方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811556091.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN110012218B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王全強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州晨安科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 杭州天欣專利事務(wù)所(普通合伙) 33209
• 代理人: 梁斌

本發(fā)明提供一種大幅失焦?fàn)顟B(tài)下的自動聚焦算法，以適用于在教育錄播、視頻會議等復(fù)雜應(yīng)用場景下恰當(dāng)?shù)氖褂霉鈱W(xué)大倍率變倍相機(jī)的需求，簡化操作者在變倍、切換場景時聚焦的操作，增強(qiáng)產(chǎn)品使用的體驗(yàn)，推進(jìn)自動聚焦算法在現(xiàn)實(shí)場景中的應(yīng)用。本發(fā)明包括如下步驟：步驟一、使用高、低通濾波分別計(jì)算高頻域圖像清晰度值FV1和低頻域圖像清晰度值FV2；步驟二、根據(jù)FV1、FV2判斷圖像是否在大幅失焦?fàn)顟B(tài)：步驟三、利用δ(FV)啟動大幅失焦?fàn)顟B(tài)下的自動聚焦算法；步驟四、自動聚焦算法如下：（1）初始搜索方向分析；（2）利用FV1逐幀改變Focus電機(jī)前進(jìn)速度，基于爬山算法多次折返Focus電機(jī)運(yùn)動方向后確定最清晰圖像對應(yīng)的Focus電機(jī)位置，既定焦。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大幅失焦?fàn)顟B(tài)下的自動聚焦方法，應(yīng)用在教育錄播、視頻會議用攝像機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在教育錄播、視頻會議中，通常會用到自動聚焦算法。對于現(xiàn)代成像技術(shù)在教育、會議等使用場景，如中大型的教室、會議室：室內(nèi)的長度可能會達(dá)到10米甚至更多，寬度略微低于長度或者持平，光學(xué)大倍率變倍攝像機(jī)：10倍、12倍、20倍、30倍在此應(yīng)用領(lǐng)域中是必不可少的設(shè)備。當(dāng)操作者使用攝像機(jī)進(jìn)行變倍操作時，往往是單一的控制變焦Zoom電機(jī)到達(dá)指定的變倍位置，根據(jù)變倍鏡頭清晰成像的原理，對焦Focus電機(jī)需要到達(dá)Zoom電機(jī)的相對應(yīng)位置，并且景深能夠最大程度覆蓋當(dāng)前場景情況下，才能保證輸出圖像是最清晰。自動聚焦算法是自動的控制Focus電機(jī)，用以尋找Zoom電機(jī)相對應(yīng)的最清晰Focus電機(jī)位置，簡化操作者手動對焦的操作，由此可知自動聚焦算法是光學(xué)大倍率變倍攝像機(jī)使用中的關(guān)鍵技術(shù)。

如圖1所示為20x變倍鏡頭的曲線參數(shù)，兩條曲線分別表示1m與無窮遠(yuǎn)物距下的跟焦曲線，橫軸表示Zoom電機(jī)變倍位置Z_i，其中1≤i≤20，表示倍率，縱軸為Focus電機(jī)位置F_j，其中1≤j≤n，n為Focus電機(jī)在兩條曲線限制區(qū)間內(nèi)可以移動到的最大位置，可知在20x處的Focus電機(jī)運(yùn)動區(qū)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1x處的運(yùn)動區(qū)間，同時自動聚焦算法要考慮的細(xì)節(jié)有：準(zhǔn)確性、聚焦速度、起始方向，震蕩，穩(wěn)定性等，大區(qū)間無疑增加了這些特性的實(shí)現(xiàn)難度，因此Z₂₀處的自動聚焦算法難度就會遠(yuǎn)大于Z₁處。

現(xiàn)有的通過圖像處理的自動聚焦算法中，控制Focus電機(jī)尋找最清晰位置的過程基本依賴對圖像特征的提取，包括但不限制于邊緣、細(xì)節(jié)、紋理、區(qū)域、物距等信息。大體上通過比較從圖像中提取出的清晰度特征值FocusValue(FV)的大小來控制Focus電機(jī)搜索方向是自動聚焦算法的慣用手法，圖像清晰度特征值是用來表示一幅圖像清晰程度的參考值，值越大圖像越清晰，值越小圖像越模糊。如圖2所示為不考慮噪音的Focus電機(jī)位置與FV關(guān)系圖。然而在不同場景下FV大小具有不可控性，比如在相同倍率不同場景下，相同的FV可能對應(yīng)于兩種不同的情況，一種是很清晰的圖像，另外一種是完全模糊的圖像，特別是在大倍率的時候更容易出現(xiàn)上述情況，往往入鏡的細(xì)節(jié)不夠充分，圖像中可以用來描述清晰度的特征寥寥無幾，所以FV在大倍率下的變化區(qū)間非常巨大，此種情況成為自動聚焦算法的難點(diǎn)之一，它也再次證明大倍率下的自動聚焦算法難度大于小倍率。