[發明專利]一種圖像清晰度計算方法、自動聚焦方法及系統

有效

• 申請號: 202010860683.3
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112203012B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周晴;陳安松;張明龍;崔昌浩;黃晟;王鵬;周漢林;李林;柳國普
• 申請（專利權）人: 武漢高德智感科技有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 鄭飛

1.一種自動聚焦方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，對鏡頭進行初步聚焦，將鏡頭移動到聚焦限位值范圍內；

步驟2，拍攝目標圖像，計算圖像每一幀的清晰度；

步驟3，基于圖像每一幀的清晰度值，驅動變焦電機運動，進行峰值搜索，直至變焦電機運動到清晰度最大值對應的聚焦位置，完成自動聚焦；

其中，步驟2具體為：

將每幀圖像分成n*n的圖像塊，即將圖像分成n行n列，每一行具有n個圖像塊，每一列也有n個圖像塊，分別計算每一個圖像塊的梯度值、圖像熵和亮度直方圖；

將每一個圖像塊的梯度值和圖像熵進行融合，得到評價圖像清晰度的清晰度值；

基于每幀圖像對應圖像塊的亮度直方圖對對應圖像塊進行權值賦值，基于各圖像塊的權值計算每幀圖像最終的清晰度值，具體公式如下：

其中，w_ij為第i行第j列圖像塊的權值，f(i，j)為第i行第j列圖像塊的清晰度值。

2.根據權利要求1所述的自動聚焦方法，其特征在于，步驟1還包括初始化聚焦位置，具體為：根據變焦-對焦關系曲線，確定最近可聚焦點和最遠可聚焦點，將最近可聚焦點和最遠可聚焦點對應的聚焦位置作為聚焦限位值范圍，驅動變焦電機將鏡頭移動至聚焦限位值范圍的中間位置。

3.根據權利要求1所述的自動聚焦方法，其特征在于，步驟1中，對鏡頭進行初步聚焦具體為：

獲取目標與鏡頭的距離，即物距，并根據物距-像距關系曲線，獲取對應的像距，判斷像距是否超出聚焦限位值范圍，如若是，將鏡頭移動到聚焦限位值范圍，完成初步聚焦。

4.根據權利要求1所述的自動聚焦方法，其特征在于，對圖像塊的權值賦值具體為：

根據每幀圖像各圖像塊的亮度直方圖，進行場景判斷，若每一個圖像塊的亮度直方圖的像素點密集區都集中于灰度值的中間區間段，則表明當前場景為單一場景，每個圖像塊的權值設置為1；若某一個圖像塊的亮度直方圖的像素點密集區集中于灰度值的開始區間段，則表明該圖像塊亮度偏低，即為弱光場景，將對應圖像塊權值置為0；若某一個圖像塊的亮度直方圖的像素點密集區集中于灰度值的尾部區間段，則表明該圖像塊中存在強點光源，即為強點光源場景，將對應圖像塊權值置為0。

5.根據權利要求1所述的自動聚焦方法，其特征在于，步驟3中，基于圖像每一幀的清晰度值，驅動變焦電機運動，進行峰值搜索具體為：記錄清晰度值最大值對應的聚焦位置，使變焦電機從當前位置向清晰度最大值對應的聚焦位置移動，并基于清晰度值的上升沿和下降沿判斷是否移動到清晰度最大值對應的聚焦位置。

6.根據權利要求1所述的自動聚焦方法，其特征在于，所述方法還包括：聚焦完成后，進入聚焦監測狀態，比較相鄰兩幀之間的每一對應位置圖像塊的清晰度或亮度直方圖變化，若變化小于預設閾值，則表明場景未發生變化，繼續監測，否則表明場景發生變化，則繼續比較前k幀中相鄰圖像的每一對應位置圖像塊清晰度值或亮度直方圖變化，若變化小于預設閾值，則表明場景變化停止，進行重新聚焦，否則場景變化未停止。

7.一種自動聚焦系統，其特征在于，所述系統包括初步聚焦單元、清晰度計算單元和峰值搜索單元；

所述初步聚焦單元用于對鏡頭進行初步聚焦，將鏡頭移動到聚焦限位值范圍內；

所述清晰度計算單元拍攝目標圖像，計算圖像每一幀的清晰度；

所述峰值搜索單元用于基于圖像每一幀的清晰度值，驅動變焦電機運動，進行峰值搜索，直至變焦電機運動到清晰度最大值對應的位置，完成自動聚焦；

其中，所述清晰度計算單元拍攝目標圖像，計算圖像每一幀的清晰度具體包括：

將每幀圖像分成n*n的圖像塊，即將圖像分成n行n列，每一行具有n個圖像塊，每一列也有n個圖像塊，分別計算每一個圖像塊的梯度值、圖像熵和亮度直方圖；

將每一個圖像塊的梯度值和圖像熵進行融合，得到評價圖像清晰度的清晰度值；

基于每幀圖像對應圖像塊的亮度直方圖對對應圖像塊進行權值賦值，基于各圖像塊的權值計算每幀圖像最終的清晰度值，具體公式如下：

其中，w_ij為第i行第j列圖像塊的權值，f(i，j)為第i行第j列圖像塊的清晰度值。