CN101217623B - 一种快速手动调焦、对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速手动调焦、对焦方法，是指在手动调焦、对焦时，对数字摄像头采集捕获模块作降低数据量处理，压缩处理模块仅对数字摄像头采集捕获模块作上述降低数据量处理后得到的图像数据进行压缩；压缩后的图像数据通过传输模块传输到监控端，通过应用软件进行解压、显示播放，供用户进行快速分析处理，完成调焦、对焦；当焦距调整完成后，再把数字摄像头采集捕获模块恢复原来的设置，进行正常的图像采集捕获操作。本发明不仅可以快速调整到最佳的对焦效果还大大提高手动调焦、对焦的效率；对于特殊高要求的专业对焦应用，可提供更高效的方法以满足用户需求，更快速完成人工手动调焦、对焦操作。

Description

一种快速手动调焦、对焦方法

技术领域

本发明涉及图像的采集、压缩、传输、显示技术，具体是指一种快速手动调焦、对焦方法。

背景技术

通常数码相机等拍摄设备的摄像头有自动对焦和手动对焦。随着电子技术的发展，自动对焦技术也得到了极大的发展，能够适应绝大多数拍摄情况，但不论现在拍摄设备上的自动对焦技术多么先进，由于现实的拍摄环境及对象千变万化，自动对焦总有失误和难以胜任的时候。传统类似目测测距的方式实现的主动式自动对焦，因它实际只是测距，并不通过镜头的实际成像判断是否正确结焦，比如拍摄设备和被摄体之间有其它东西如玻璃时就无法实现自动对焦，或者在光线不足的情况下，精度就会变得很差；而后来发展的被动式自动对焦，虽然是根据镜头的实际成像判断是否正确结焦，但对细线条的被摄体自动对焦较困难，在低反差，弱光下的对焦也很困难且技术相当复杂，速度较慢，成本也较高。现在的准专业及专业数码相机，还有单反数码相机等高档拍摄设备都设有手动调焦、对焦的功能，以配合不同的拍摄需要，我们还离不开完全由人工控制的手动调焦、对焦。

如图1所示，一般拍摄设备的原理是：CMOS数字摄像头采集一幅图像，通过摄像头接口里安装的压缩处理模块将图像压缩为MPEG格式或其他格式，压缩后的图像信号数据通过网络或其他方式传输到监控端进行解压、显示播放。监控端的显示播放设备不断接收从该模块传送过来的压缩数据存储或解压、播放出来。如果MPEG压缩处理模块从CMOS接收图像数据的速度是每秒5帧，MPEG压缩处理模块的压缩速度也是每秒5帧，压缩数据流为每秒480kbps。监控端把接收到的图像压缩数据存盘的同时进行解压，假设监控端的应用软件解压的速度也是每秒5帧，然后送到显示器显示播放出来，那么拍摄一幅图像需要0.2秒从CMOS中取出来、0.2秒进行压缩、0.2秒进行传输、0.2秒左右进行软件解压并显示播放，从实际拍摄形成图像的时间到图像显示累计延迟了0.8秒左右，如果需要通过网络传输还要考虑传输延时，那么就是说每调整一下调焦距的旋钮，都需要等待0.8秒或以上才能看到调整后的结果，而手动对焦的理想操作是一转动旋钮，就能够马上看到调整后的结果是否清晰，立即锁定目标达到最佳的调焦、对焦效果，而不是在对焦范围来回摆动。

因此，针对现有技术的缺陷，我们要找到一种能够提升人工控制手动调焦、对焦效率，快速调整达到最佳的对焦效果的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种快速手动调焦、对焦方法，其可以快速完成人工手动调焦、对焦过程，不仅可以快速调整达到最佳的对焦效果还大大提高了手动调焦、对焦的效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本快速手动调焦、对焦方法，具体包括以下步骤：

(1)在数字摄像头采集图像前判断是否需要调焦对焦，是则选择降低数据量的方式，将监控端处的状态标记为调焦对焦，然后数字摄像头采集捕获模块根据当前选择的方式进行采集和处理，然后进入步骤(2)，否则将监控端处的状态标记为正常拍摄，进行正常的图像采集捕获操作；

(2)判断数字摄像头采集捕获模块处理后的图像是否满足带宽限制或满足调焦、对焦处理速度要求，若满足，则将图像直接传递至监控端，然后进入步骤(4)；若不满足，则将图像传递至压缩处理模块，进入步骤(3)；

(3)压缩处理模块选择压缩方法或更改视频压缩格式的参数后对接收到的图像进行压缩，然后将压缩后的图像通过传输模块传递给监控端，进入步骤(4)；

(4)未经压缩处理的图像直接在监控端的显示屏上显示，经过压缩处理的图像先经过解压缩然后在监控端的显示屏上显示，用户根据当前显示的图片进行调焦、对焦，待焦距调整完成后，将监控端处的状态标记为正常拍摄。

为更好地实现本发明，所述降低数据量处理的方式为降低图像采集分辨率、缩小捕获区域、均匀采点输出或采集单色图像。

所述降低图像采集分辨率是指需要调焦、对焦时，暂时将数字摄像头的图像采集分辨率切换为较低分辨率，采用降低采样分辨率的方法将原拍摄图像分辨率降低后输出。例如，原拍摄状态时采集图像的分辨率为1024×768，当需要调焦、对焦时，暂时降低数字摄像头采集分辨率为340×256，监控端的用户便可以根据显示的较低分辨率340×256图像进行快速分析处理，实现快速手动调焦、对焦。假设分辨率降低到原分辨率的九分之一计算，图像对焦延迟的时间就可以减少到原来的九分之一，即0.8秒/9＝0.09秒，这样的对焦调整速度完全可以满足要求了。

所述缩小捕获区域是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头仍保持原图像采集分辨率进行采集图像，但只捕获输出原采集分辨率图像中的任意一块区域作为对焦参考图像。监控端显示对焦参考图像时只显示捕获的一小块区域，其他部分可以填充黑色或其他图案，监控端的用户便可以根据显示的对焦参考图像进行快速分析处理，实现快速手动调焦、对焦；采用缩小捕获范围的方式进行降低数据量处理，其好处是可以保持图像采集分辨率不变，减少数字摄像头切换分辨率的变换时间；所述捕获区域为原始采集分辨率图像中任意位置、形状的区域，不限于中间一小块，形状可以为矩形或非矩形区域，如圆形区域，多边型等；所述捕获区域大小根据原始采集分辨率图像的数据量而定，可以为九分之一或者五分之一面积区域等。

所述均匀采点输出是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头仍保持原图像采集分辨率采集图像，采用均匀采点法将图像分割为多个N×N点阵进行采样，将每个点阵中N×N个像素点的颜色平均值作为采点输出图像数据进行输出，或者将每个点阵中同一个固定位置像素点的颜色值作为采点输出图像数据进行输出。这样数据量就减少到原来的1/(N×N)，大大加快了压缩处理的速度和传输时间，使调焦、对焦的操作更理想化，监控端的用户便可以根据显示的采点输出图像进行快速分析处理，实现快速手动调焦、对焦。

所述采集单色图像是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头只采集图像的亮度信号或R、G、B单色信号数据输出；这样数据量也将会大大减少，只压缩、传输单色图像处理数据，监控端的用户便可以根据单色图像进行快速分析处理，实现快速手动调焦、对焦。

对于特殊高要求的专业，在进行手动调焦、对焦时，我们也可以采用上述降低图像采集分辨率、缩小捕获区域、均匀采点输出、采集单色图像中的一种，或者一种以上的组合来进行降低数据量处理，实现快速手动调焦、对焦。比如，对采用降低图像采集分辨率后得到的采集图像，再捕获某任意局部矩形区域作为调焦、对焦参考区域图像。

为了进一步提高手动调焦、对焦速度，还可以调整压缩处理模块的压缩方法由视频压缩格式临时切换成非视频压缩格式，或者更改视频压缩格式的参数，从而改变其压缩速度和效率。如可以从MPEG、H.263/264等压缩格式临时切换成JPEG、JPEG2000等压缩格式，或者切换为其他更快速更简易的压缩解压方法；如果不更改仍采用原视频压缩格式，可以通过更改视频压缩格式的参数进而加快压缩速度和效率，如原视频压缩格式采用的是MPEG-2压缩格式，可以改变MPEG-2的压缩比和级等编解码参数来改变压缩速度和效率。当焦距调整完成后，再把压缩方法恢复成原来的设置。

由于在所述调整焦距的过程中监控端也可能需要存储压缩数据，区分拍摄模式、采样分辨率、数据量大小的变化，并记录一些变化参数，以便解压浏览时能够区分和处理拍摄、对焦数据的变化，特别是对拍摄图像数据和对焦图像数据显示处理的不同，因此，监控端的应用软件可以根据用户的需要，设置有即时显示拍摄、调焦、对焦状态、拍摄模式、采样分辨率、数据量大小等提示信息，提示当前操作状态为正在拍摄、调焦、对焦，以便监控端的用户根据操作状态作相应的存储、显示播放等处理。

上述数字摄像头可以采用CMOS摄像头或CCD摄像头。

上述传输模块可以采用USB接口传输模块、网络传输模块或1394接口传输模块。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：通过调焦、对焦时对数字摄像头采集捕获模块作降低数据量处理来减少图像采集、压缩、传输图像数据，进而减少手动调焦、对焦延时所带来的调整摆动，该方法不仅可以快速调整到最佳的对焦效果还大大提高了手动调焦、对焦的效率；本发明的有益效果还在于对于特殊高要求的专业对焦应用，可提供更高效的方法以满足用户需求，更快速完成人工手动调焦、对焦操作。

附图说明

图1是现有拍摄设备的拍摄过程原理示意图；

图2是本发明快速手动调焦、对焦方法的工作流程图；

图3是本发明快速手动调焦、对焦方法采用降低图像采集分辨率方式将原拍摄图像分辨率降低的原理示意图；

图4是本发明快速手动调焦、对焦方法采用缩小捕获区域方式，捕获原分辨率拍摄图像一小块区域作为对焦参考图像的原理示意图；

图5是本发明快速手动调焦、对焦方法采用均匀采点输出方式，将每个3×3点阵中固定左上角位置的像素点的颜色值作为采点输出图像数据进行输出的原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，本发明采用CMOS数字摄像头拍摄图像时的采集分辨率为1024×768，这与现有拍摄设备拍摄一幅图像的原理一样，当需要调焦、对焦距时，可作降低数据量处理，暂时改变CMOS数字摄像头采集分辨率为340×256的分辨率。

如图3所示，采用降低九分之一采样分辨率的方法将原拍摄图像分辨率降低，那么图像对焦延迟的时间可以减少到原来的九分之一，压缩处理模块只对降低采集分辨率后九分之一的图像数据进行压缩，压缩方法采用CMOS摄像头接口里原安装使用的压缩方法(MPEG格式)，可不作调整，通过互联网络传输模块将压缩的对焦图像压缩数据传输到监控端进行解压、显示播放处理，应用软件提示当前操作状态为调焦、对焦状态及拍摄模式、采样分辨率、数据量大小等一些参数；当焦距调整完成后，再把CMOS数字摄像头采样模式、分辨率和图像信号数据输出恢复成原来的设置进行采集、压缩、传输和解压、显示播放。

实施例二

对于特殊高要求的专业应用领域，比如远程医疗手术，在进行手动调焦、对焦时，要求COMS数字摄像头采集的病变位置实时的显示在远程操作端，当需要调焦、对焦确定病变精确位置进行开刀时要求调焦、对焦速度非常高，如图3、4所示，我们可以采用降低采样分辨率、缩小捕获区域同时组合的方式来进行降低数据量处理，在采样分辨率降低后的采集图像中捕获某任意局部矩形区域(也可以为圆形区域，多边型等非矩形区域)作为调焦、对焦参考区域图像。

首先，CMOS数字摄像头拍摄图像时的采集分辨率为2048×1536，当需要调焦、对焦距时，暂时改变CMOS数字摄像头采集分辨率为640×480的分辨率，采用降低十分之一采样分辨率的方法将原拍摄图像数据量减少到原来的十分之一，然后，CMOS数字摄像头降低采样分辨率采集图像后只捕获输出640×480的分辨率图像中间的一小块(如四分之一)区域作为对焦参考图像，压缩处理模块只对降低采集分辨率后捕获输出的四分之一图像数据进行压缩，压缩方法仍采用CMOS摄像头接口里原安装使用的压缩方法(MPEG-2格式)，但改变MPEG-2的压缩比和级等编解码参数来改变压缩速度和效率；通过互联网或局域网传输模块将压缩的对焦图像压缩数据传输到显示播放端进行解压、显示播放处理，显示对焦参考图像时只显示捕获的四分之一区域，其他部分填充白色以突出对焦效果。应用软件提示当前操作状态为调焦、对焦状态及拍摄模式、采样分辨率、数据量大小等一些参数，当焦距调整完成后，再把CMOS数字摄像头采样模式、分辨率和图像信号数据输出以及压缩处理模块的压缩方法恢复成原来的设置进行采集、压缩、传输和解压、显示播放。

实施例三

当需要调焦、对焦距时，如图5所示，本发明采用均匀采点输出来进行降低处理量，CCD数字摄像头仍保持原图像采集分辨率采集图像，采用均匀采点法将图像分割为多个3×3点阵进行采样，将每个点阵中固定左上角位置像素点的颜色值作为采点输出图像数据进行输出(也可以将每个点阵中9个像素点的颜色平均值作为采点输出图像数据进行输出)，这样数据量就减少到原来的1/(3×3)，大大加快了压缩处理的速度和传输时间，压缩处理模块只对采点输出图像数据进行压缩，压缩方法可以不采用CMOS摄像头接口里原安装使用的压缩方法(MPEG格式)，而临时切换成JPEG格式压缩，通过采用USB接口传输模块将压缩的对焦图像压缩数据传输到监控端进行解压、显示播放处理，应用软件提示当前操作状态为调焦、对焦状态及拍摄模式、采样分辨率、数据量大小等一些参数；当焦距调整完成后，再把CCD数字摄像头采样模式、分辨率和图像信号数据输出以及压缩处理模块的压缩方法恢复成原来的设置进行采集、压缩、传输和解压、显示播放。

实施例四

当需要调焦、对焦距时，本发明采用采集单色图像来进行降低处理量，CCD数字摄像头只采集图像的亮度信号或R、G、B单色信号数据输出；这样数据量也将会大大减少，压缩处理模块只对采集的单色图像数据进行压缩，压缩方法可以不采用CMOS摄像头接口里原安装使用的压缩方法(H.263/264格式)，而临时切换成JPEG2000格式压缩，或者切换为其他更简易的压缩解压方法，通过采用1394接口传输模块将压缩的对焦图像压缩数据传输到监控端进行解压、显示播放处理，应用软件提示当前操作状态为调焦、对焦状态及拍摄模式、采样分辨率、数据量大小等一些参数；当焦距调整完成后，再把CCD数字摄像头采样模式、分辨率和图像信号数据输出以及压缩处理模块的压缩方法恢复成原来的设置进行采集、压缩、传输和解压、显示播放。

以上各实施例中，若上述降低数据量处理后得到的图像数据满足带宽传输限制或满足调焦、对焦处理速度要求，则无需压缩直接传输到监控端完成调焦、对焦。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)监控端上设置有一应用软件，该应用软件设置有即时提示信息，包括显示拍摄、调焦、对焦状态、拍摄模式、采样分辨率、数据量大小，提示当前操作状态为正常拍摄、调焦对焦，以便监控端的用户根据操作状态作相应的存储、显示播放处理；在数字摄像头采集图像前判断是否需要调焦对焦，是则选择降低数据量的方式，将监控端处的状态标记为调焦对焦，然后数字摄像头采集捕获模块根据当前选择的方式进行采集和处理，然后进入步骤(2)，否则将监控端处的状态标记为正常拍摄，进行正常的图像采集捕获操作；

所述降低数据量处理的方式采用降低图像采集分辨率、缩小捕获区域、均匀采点输出、采集单色图像中的一种，或者一种以上的组合；

(2)判断数字摄像头采集捕获模块处理后的图像是否满足带宽限制或满足调焦、对焦处理速度要求，若满足，则将图像直接传递至监控端，然后进入步骤(4)；若不满足，则将图像传递至压缩处理模块，进入步骤(3)；

(3)压缩处理模块选择压缩方法或更改视频压缩格式的参数后对接收到的图像进行压缩，然后将压缩后的图像通过传输模块传递给监控端，进入步骤(4)；

(4)未经压缩处理的图像直接在监控端的显示屏上显示，经过压缩处理的图像先经过解压缩然后在监控端的显示屏上显示，用户根据当前显示的图片进行调焦、对焦，待焦距调整完成后，将监控端处的状态标记为正常拍摄。

2.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述降低图像采集分辨率是指需要调焦、对焦时，暂时将数字摄像头的图像采集分辨率切换为较低分辨率，采用降低采样分辨率的方法将原拍摄图像分辨率降低后输出。

3.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述缩小捕获区域是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头仍保持原图像采集分辨率进行采集图像，但只捕获输出原采集分辨率图像中的任意一块区域作为对焦参考图像。

4.根据权利要求3所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述捕获区域为原始采集分辨率图像中任意位置、形状的区域；所述捕获区域大小根据原始采集分辨率图像的数据量而定。

5.根据权利要求4所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述形状为矩形、圆形、多边型。

6.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述均匀采点输出是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头仍保持原图像采集分辨率采集图像，采用均匀采点法将图像分割为多个N×N点阵进行采样，将每个点阵中N×N个像素点的颜色平均值作为采点输出图像数据进行输出，或者将每个点阵中同一个固定位置像素点的颜色值作为采点输出图像数据进行输出。

7.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述采集单色图像是指当需要调焦、对焦距时，数字摄像头只采集图像的亮度信号或R、G、B单色信号数据输出。

8.根据权利要求1～7任一项所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：在手动调焦、对焦时，压缩处理模块的压缩方法由视频压缩格式临时切换成非视频压缩格式，或者更改视频压缩格式的参数，从而改变其压缩速度和效率。

9.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述数字摄像头采用CMOS摄像头或CCD摄像头。

10.根据权利要求1所述一种快速手动调焦、对焦方法，其特征在于：所述传输模块可以采用USB接口传输模块、网络传输模块或1394接口传输模块。

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