[發明專利]點光源場景下反差式對焦的方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202010095197.7
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111212238A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 溫瑞丹;陳歡;魏道敏;張鑫;汪濤
• 申請（專利權）人: 展訊通信（上海）有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/235
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;張冉

本發明公開了一種點光源場景下反差式對焦的方法、系統、設備及存儲介質，其中方法包括以下步驟：隨著鏡頭的移動獲取每一當前場景中的圖像；獲取所述圖像中的統計區域內的所有點的亮度值；根據所述亮度值確定合焦位置；其中，所述當前場景為點光源場景。本發明提供的點光源場景下反差式對焦的方法、系統、設備及存儲介質，適用于各種點光源場景，能從根本上解決點光源的影響，提升點光源的反差式對焦的準確度和穩定性。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種點光源場景下反差式對焦的方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術

在市場關注的眾多圖像質量中，圖像清晰是基本要求。為了獲取清晰的圖像，聚焦成功是其決定因素，并且日夜不同場景的聚焦效果是考核聚焦的一項重要功能指標。但是當前普遍存在夜間特定場景聚焦效果不理想，其中點光源場景就是其中一種。

反差式對焦(也成反差對焦)是將鏡頭從底部向頂部方向逐漸移動的過程中，計算出圖像對應的Fv(Focus value，統計區域中的反差量，也稱反差值)的值，并持續記錄對比Fv的值，形成Fv曲線。在掃描過程中，認為Fv曲線的波峰處(最大值)是合焦位置。通常一般的聚焦場景描述如下，隨著聚焦透鏡接近或者遠離實際合焦點，圖像清晰度也相應的單調增加或者減少，如圖1所示，該場景的Fv曲線呈現出較好的單峰性，橫坐標表示圖像對應的鏡頭的位置，縱坐標表示對應的Fv值。針對該場景的曲線，反差式對焦可以快速的搜索到最佳清晰度的聚焦位置，對焦的準確度和穩定性比較高。而一些點光源場景對應的Fv曲線經常出現如圖2所示的偽波峰，或者波峰位置不是合焦位置，這樣就會增大對焦的難度，在對焦過程中容易出現鏡頭反復抖動，影響對焦的準確性和實時性。

在研究點光源反差式對焦過程中，發現點光源的亮度直方圖和Fv曲線具有一定的特性，因此可以根據兩者的特性來識別點光源場景以及完成反差式對焦。具體為：夜間點光源場景中，由于外界環境亮度低，圖像中低亮區域很多，因此低亮的點數量很大；如果場景中存在點光源，對應的高亮的點會增大；整個場景中，中間分布的亮度很少，此時點光源的亮度分布特性如圖3所示，其中，橫坐標表示亮度，縱坐標表示該亮度對應的點的數量?，F有技術中可以根據該特性識別點光源場景。

通過測試大量點光源場景的對焦過程，發現部分物距較遠的點光源場景Fv曲線有如圖4中所示的規律。在反差式對焦過程中，隨著鏡頭從遠點向近點移動，點光源場景并不是從模糊到清晰再到模糊的過程，而只是從清晰到模糊的過程，并且在Fv曲線持平的前面部分，不同位置處的圖像清晰度相近；然后Fv曲線在中間部分開始下降，圖像也隨著變模糊。根據點光源Fv曲線的特性，認為遠點處為合焦點。在實際應用中，當判斷該場景為點光源場景并且沒有發現Fv曲線的單一峰值時，如果Fv曲線滿足圖4的規律，那么直接將鏡頭推至遠點處，完成反差式對焦。

由此可見，現有的技術只是基于測試，對部分物距較遠的點光源場景的對焦特性進行提取，以此完成滿足該特性的點光源場景的反差式對焦。但是對于不滿足該特性的點光源場景，則無法使用現有的方案來解決它們在反差式對焦過程中出現的問題。

存在點光源的夜間場景中，由于環境亮度較低，場景中大部分細節不明顯，對比度較低，計算得到的Fv值不大；但是在點光源周圍會出現高亮與低亮之間的強對比度邊緣，這種強邊緣的Fv值遠大于場景中其他細節的Fv值，因此在整個對焦過程中，這種強邊緣占主導地位。當鏡頭在合焦處，點光源收斂，強邊緣變得更加銳利，但是邊緣面積減?。划旂R頭遠離合焦處，光斑擴散，強邊緣變模糊，但是邊緣面積增大。

對于夜間場景，由于亮度低，場景細節不明顯，Fv曲線趨向平坦，波峰位置不明顯。再加上點光源的影響，反差式合焦中容易出現對焦不準，例如Fv曲線震蕩，存在多個偽邊緣，或者Fv曲線的波峰位置與真實的合焦位置存在偏差，這樣就會造成點光源場景的合焦失敗。

發明內容