CN101477291A - 摄像快速自动聚焦方法及其摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摄像快速自动聚焦方法及其摄像装置，该方法提供一种焦点搜索控制方法和一种摄像快速聚焦方法，摄像装置设置聚焦窗口提取单元，提取摄取物体图像的窗口信号，并将采集到的信号输出到聚焦值计算单元，通过提取和分析指定窗口图像信号的频率特征，通过计算和分析判断，快速从加速模式一搜索进入加速模式二搜索，然后又快速从加速区搜索进入匀速区搜索，直至精确搜索到波峰即焦点位置，并通过聚焦马达控制器驱动聚焦马达，实现快速聚焦控制，本发明方法及其摄像装置有效的减少摄像聚焦时间，同时保证聚焦精度及稳定性，成功解决摄像装置的高精度聚焦与聚焦速度的矛盾，可应用于各种CCD摄像设备。

Description

摄像快速自动聚焦方法及其摄像装置

技术领域

本发明属于成像技术领域，涉及一种摄像装置聚焦方法，尤其涉及一种快速自动聚焦方法及其摄像装置。

背景技术

传统的摄像装置自动聚焦方法被称为“爬坡”式的焦距调整方法。在主流具备自动聚焦功能的装置中，接收CCD(charge coupled device)等传感器的图像信号，并对信号单元使用高通滤波(HPF)或带通滤波(BFP)提取高频成分，在此，高频分量即聚焦值。根据计算所得聚焦值，确定聚焦马达的移动方向和步长，从而驱动聚焦透镜移动到聚焦值最大的位置，完成自动调整焦距。图1描述了此方法的聚焦搜索过程，聚焦马达驱动镜头移动一定步长(或采样单位)，并记录下每次聚焦评价值，直到搜索到最大值(波峰)即焦点。

随着摄像装置普及以及功能多样化，对自动聚焦速度及性能要求越来越高。在一些摄像聚焦相关技术中，一个发明公开号CN1461968A，名称为“配合景深的对焦方法”的专利，提出利用景深来提高聚焦速度，在景深大时提高马达单位步长减少聚焦采样密度，同时也减少了聚焦时间。众所周知，景深是针对目标物体较清晰的范围而言，然而景深大小与光圈及物体距离相关，特别是室内及照度较低的场景，其摄像必须光圈较大而景深较小，所以很多场景无法利用这种景深特征，因此利用景深提高聚焦速度的方法存在严重的通用性缺陷。

还有文献提出在整个自动聚焦范围内以可变步长搜索，来提高自动聚焦速度。例如公开号CN101034198A，名称为“自动聚焦方法及使用其的自动聚焦装置”专利中，提到利用相邻点自动聚焦值的斜率来决定采样步长，然而透镜聚焦移动区域的大小是不可预知的，图像信号高频分量易受电路及环境噪声影响，特别是散焦严重的时候，这时相邻点斜率大小是没有规律性的，难以正确得出采样步长。

从图1中不难可知，增加采样步长(减少采样点)可以提高自动聚焦速度，然而波峰附近的稀疏采样会使得聚焦不稳定，另一方面，高精度聚焦需要提高聚焦值采样精度，这往往与聚焦速度是矛盾的。当前采用这种爬坡式自动聚焦方法及装置，大都在速度及性能上达到降低要求的某种平衡。

发明内容

本发明的目的是克服上述的高精度聚焦需要提高聚焦值采样精度与聚焦速度的矛盾，现有技术的利用景深聚焦的局限性等缺陷，公开一种快速自动聚焦方法及其摄像装置还提供一种焦点搜索控制方法，通过提取和分析指定窗口图像信号的频率特征，快速预测焦点的位置，有效地减少聚焦时间，同时保证聚焦稳定性及精度，提高摄像装置的自适应和控制能力，并具有场景通用性。

本发明的上述目的是通过以下的技术方案来实现的。

一种摄像快速自动聚焦方法，包括一种焦点搜索控制方法和一种快速聚焦方法；其中

(一)一种焦点搜索控制方法，包括以下步骤：

(1)摄像装置设置聚焦窗口提取单元，提取摄取物体图像的窗口信号，并将采集到的信号输出到聚焦值计算单元；

(2)摄像装置设置聚焦值计算单元，它包含若干个BPF数字带通滤波器或若干个HPF数字高通滤波器，每个滤波器都有不同的频域特性，它们分别提取图像信号的频率特征，若干个不同的滤波器计算得到若干组聚焦计算值：{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}、……{AFN_i}；其中若干个数字带通滤波器或数字高通滤波器的频率带宽的关系是：Δf_A>Δf_B>Δf_C>......>Δf_N；

(3)聚焦马达控制器依照聚焦值计算单元输出的聚焦评价值，确定聚焦透镜移动的方向，控制聚焦马达作步进搜索；

(4)将搜索区域划分为加速区与匀速区，通过{AFC_i}聚焦计算值的变化率及{AF_i}聚焦评价值凹凸性判断搜索进入加速区或匀速区；

(5)在加速区，以大步长驱动聚焦马达搜索，以便提高自动聚焦速度；

(6)在匀速区，以小步长驱动聚焦马达搜索，由于匀速区处在波峰附近，搜索平稳而精度高；

(二)一种快速聚焦方法，包括以下步骤：

(1)初始化

聚焦马达步长SL，初始化SL赋值为SL₀，即聚焦马达步长为SL₀；采样点数变量i，初始化i赋值为0，即采样点数为0；

根据经验预设阀值AF和最大步长值SP_max，根据经验确定加速模式判断值变化率R；

(2)CCD视频信号校正和预处理

对摄像装置CCD采集到的当前图像视频信号作色差校正，并对亮度信号进行数字降噪预处理；

(3)提取指定窗口信号和计算各滤波器通道的聚焦计算值

提取指定窗口信号，使用若干个BPF数字带通滤波器或若干个HPF数字高通滤波器对窗口信号作数字滤波处理，并对滤波后的窗口信号做行积分和累加，得到多组聚焦计算值{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}、……{AFN_i}，其中，指定窗口信号是指具有同样焦距值的一组窗口信号，这一组窗口信号来自同一搜索窗口的信号；

(4)计算聚焦评价值{AF_i}

依据AFA_i、AFB_i、AFC_i……AFN_i-1；按下面公式(1)计算聚焦评价值AF_i：

AF_i＝a·AFA_i+b·AFB_i+……+n·AFN_i-1，       (1)

得到一组聚焦评价值{AF_i}；

其中组合系数取值：0≤a、b、……、n≤1，同时满足a+b+...+n＝1，组合系数依据摄像装置所摄取目标亮度值分布特征确定，并依据摄像装置所摄取目标亮度值分布特征自动给系数分配相应的值；

(5)指定聚焦马达的方向和步长SL_i值

指定聚焦马达的步进方向为AF_i值递增方向，指定聚焦马达的步长SL_i值；

(6)聚焦马达步进搜索

以指定的方向和步长SL_i值驱动聚焦马达步进搜索；

(7)判断加速模式

设置两种加速模式：加速模式一和加速模式二；用预设加速模式判断值R分析第N个数字滤波器计算值{AFN_i}的变化率，加速模式一判断公式如下：

AFC_i/AFC_i-m<R，            (2)

其中AFC_i-m是指相对AFC_i前第m个采样点位置AFC滤波值，R是AFC变化率阀值

如果{AFN_i}变化率满足公式(2)，则每次赋值SL为SL_max，重复(2)～(8)进行加速模式一搜索，其中SP_max为聚焦马达最大步长；

如果{AFN_i}变化率不满足公式(2)，则进行加速模式二判断；用预设阀值AF来分析聚焦评价值{AF_i}，通过{AF_i}的凹凸性判断加速模式二：

如{AF_i}呈凹性，满足加速模式二条件，则逐次递减调整SL赋值，重复(2)～(8)进行加速模式二搜索；

如{AF_i}呈凸性，进入匀速区搜索，转(9)；

上述加速模式一是通过分析{AFN_i}的变化率来判断的，这种变化率通常可由AFN_i，AFN_i-1……AFN_i-m构成的变化率曲线来描述；设置变化率判断值R，其大小与匀速区范围相关，根据经验设定；

(8)搜索区域划分为加速区与匀速区

将整个搜索区域划分为加速区与匀速区；加速模式一与加速模式二工作在加速区，在加速模式二中作进一步的判断，符合以下规则为匀速区；匀速区判断规则为公式(3)：

H_i×(X_i+X_i+1)>H_i+1×X_i          (3)

其中X_i、X_i+1为步进的聚焦马达采样间隔点步长，H_i、H_i+1为当前采样点AF值与前一次采样点AF值的绝对差值；

满足匀速区判断规则立即进入匀速区搜索；

(9)匀速区精确搜索

进入匀速区以较小的固定步长即聚焦马达步长SL₀搜索，直到搜索波峰即焦点，焦点即聚焦评价值极大值；

(10)结束；完成搜索，实现聚焦控制，返回主程序。

所述方法的快速自动聚焦摄像装置，它的组成包括摄像镜头、CCD传感器、A/D采样器、视频信号预处理单元、聚焦马达控制器，其特征在于：还包括聚焦窗口提取单元和自动聚焦值计算单元；其中：视频信号预处理单元、聚焦窗口信号提取单元、自动聚焦值计算单元以及聚焦马达控制器四个功能单元都由一块DSP器件的软件实现；

(1)摄像镜头、CCD传感器、A/D采样器、视频信号预处理单元依次连接；

(2)视频信号预处理单元的处理输出送聚焦窗口提取单元处理，焦窗口提取单元处理输出与自动聚焦值计算单元、聚焦马达控制器依次连接传送；

(3)聚焦马达控制器连接摄像镜头的变焦机构。

所述的快速自动聚焦摄像装置，其在于自动聚焦值计算单元包含三个带通滤波器，三个不同滤波器计算得到三组聚焦计算值：{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}，每个滤波器都有不同的频域特征，三个带通滤波器的频率带宽关系为：△f_A>△f_B>△f_C；用{AFA_i}、{AFB_i}计算得到聚焦评价值{AF_i}；用预设的加速模式判断值变化率R来分析{AFC_i}的变化率，就能判断选择加速模式的搜索区域为加速模式一搜索或加速模式二搜索；用预设阀值AF来分析聚焦评价值{AF_i}的凹凸程度，就能判断选择加速区搜索或匀速区搜索。

所述的快速自动聚焦摄像装置，其在于所述的聚焦窗口提取单元、自动聚焦值计算单元和聚焦马达控制器是一块DSP器件，摄像装置的高速自动聚焦程序固化在Flash存储器中，高速自动聚焦程序在开机时，从Flash存储器加载到DSP器件；高速自动聚焦程序流程至少包括下列步骤：

S701初始化：步长SL，采样点数i；根据经验预设阀值AF和最大步长值SP_max；初始化步长赋值为SL₀，采样点数i赋值为0；计算当前采样点的一组聚焦计算值{AFA_i，AFB_i，AFC_i}和聚焦评价值AF_i；

S702判断采样点数是否小于3？若是转S703；否则转S705；

S703以初始化步长SL₀搜索，采样点数加1；

S704判断是否是焦点？若是，聚焦结束；否则返回S702，继续采样；

S705判断是否符合加速模式一条件？若是，进入S706，否则进入S707；

S706给SL赋值为SP_max，进入S712；

S707判断是否符合加速模式二条件？若是，进入S708，否则进入S709；

S708增加步长值SL++，进入S710；

S709进入匀速区，转入S703匀速区搜索；

S710判断步长值SL是否大于等于SP_max值；若是，转S712；否则进入S711；

S711给SL赋值为SP_max，进入S712搜索；

S712在加速区以SL赋值的步长进行搜索，采样点数加1，转S702；

S713结束；完成搜索，实现聚焦控制，返回主程序。

所述的快速自动聚焦摄像装置，其在于所述CCD视频信号校正，是由视频信号处理DSP器件的，将采集的视频信号作色差信号校正处理，以此提高采集视频信号的频率特征的提取精度，以便保证快速自动聚焦摄像装置的聚焦精度。

本发明的实质性效果是：

(1)采用本发明方法的摄像装置，通过提取窗口视频信号的不同频域特征，实现快速聚焦控制，对所有景深、不同散焦等都具有良好的适用性。

(2)焦点搜索控制方法和快速聚焦方法的摄像装置，采用分区搜索，有效减少聚焦时间，同时保证聚焦精度及稳定性，成功解决高精度聚焦需要提高聚焦值采样精度与聚焦速度的矛盾。

(3)本发明的方法可应用于各种CCD摄像设备。

附图说明

图1为已有技术“爬坡”搜索AF值与聚焦马达位置的关系曲线图。

图2为用本发明方法的摄像装置实施例的聚焦装置的构成框图；图2中：21—摄像透镜及聚焦马达、22—摄像机CCD传感器、23—A/D采样单元、24—视频信号预处理单元、25—聚焦窗口信号提取单元、26—自动聚焦值计算单元、27—聚焦马达控制器。

图3为图2本发明方法摄像装置实施例的聚焦值计算单元采用三个带通滤波器计算软件结构的示意框图；

图3中：31—自动聚焦值计算单元、311—带通滤波器A、312—行积分器A、313—累加计算AFA；314—带通滤波器B、315—行积分器B、316—累加计算AFB；317—带通滤波器C、318—行积分器C、319—累加计算AFC；25—聚焦窗口信号提取单元。

图4为本发明方法划分加速区和匀速区的高速自动聚焦搜索过程的AF评价值—聚焦马达位置示意曲线。

图5为加速模式一聚焦值特征的AF评价值—聚焦马达位置示意曲线。

图6-1为加速模式二加速区相邻三个采样点聚焦值特征的示意图。

图6-2为加速模式二匀速区相邻三个采样点聚焦值特征的示意图。

图7为本发明方法聚焦装置实施例的高速自动聚焦控制流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案作进行的详细描述。

参见图2，所示为应用本发明方法实现的摄像装置实施例的聚焦装置框图。它包括成像透镜及聚焦马达21，CCD图像传感器22，视频A/D采样单元23，视频信号预处理单元24，聚焦窗口信号提取单元25，自动聚焦值计算单元26以及聚焦马达控制器27。视频信号预处理单元24，聚焦窗口信号提取单元25，自动聚焦值计算单元26以及聚焦马达控制器27四个功能单元都由一块CCD视频处理专用DSP器件的软件实现；视频信号预处理单元24对CCD图像传感器22接收到并经A/D采样单元23采集的视频信号进行暗电平信号校正和预处理，将输出信号送聚焦窗口信号提取单元25提取指定窗口信号，聚焦窗口信号提取单元25的输出信号送自动聚焦值计算单元26，对由聚焦窗口提取和指定的特定信号进行滤波并行积分计算，得到一组聚焦计算值，再利用其中部分聚焦计算值和处理参数，计算得到聚焦评价值AF，把聚焦评价值送到聚焦马达控制器27，聚焦马达控制器27根据聚焦评价值AF驱动聚焦镜头，并朝AF值增大的方向移动，经自动判断将搜索区域划分为加速区和匀速区，并按判断区域选择或调整马达步长值，驱动聚焦马达直到搜索到最大的聚焦评价值AF即焦点。

图3给出自动聚焦值计算单元为三个带通滤波器的计算结构的实施例。如图3所示，自动聚焦值计算单元31，采用计算三个聚焦计算值的软件计算结构，该软件计算结构由一个DSP器件实现，本发明实施例的CCD视频处理专用DSP芯片采用SONY DSP器件。三个数字带通滤波器311、314、317，三个软件行积分器312、315、318以及三个软件累加器313、316、319组成。每个带通滤波器的输出连接相应的一个软件行积分器，软件行积分器的输出连接相应的一个累加器；带通滤波器A、带通滤波器B、带通滤波器C同时对聚焦窗口信号提取单元25输出信号进行滤波处理，每个带通滤波器按照各自的频率特性提取频率特征值，并将滤波后值送对应的行积分器作行积分处理，经三个累加器313、316和319的累加处理，得到一组即三个聚焦计算值{AFA、AFB、AFC}_i。上述的DSP器件又根据聚焦计算值AFA_i和AFB_i，按公式(1)计算得到聚焦评价值AF_i。由聚焦评价值AF_i控制聚焦马达，驱动聚焦镜头，并朝AF值增大的方向移动，按照搜索程序，直到搜索到最大AF值即聚焦焦点。

数字的带通滤波器A、带通滤波器B和带通滤波器C的滤波信号来自于聚焦窗口信号提取单元，三个带通滤波器的聚焦窗口应有同样焦点值的信号目标窗口。

图4所示为本发明方法将搜索区域划分为加速区和匀速区的AF评价值—聚焦马达位置示意曲线。图中将搜索区域划分为加速区和匀速区是经过自动判断来实现。在聚焦搜索过程中，搜索区域自动判断划分是依据两组值：{AFC_i}和{AF_i}，提取{AFC_i}的变化率及{AF_i}的凹凸性，将聚焦搜索区域自动判断划分为加速区与匀速区。在加速区以大步长驱动聚焦马达，减少聚焦时间，在接近焦点的匀速区以小步长驱动聚焦马达，提高自动聚焦稳定性及聚焦精度。在搜索区域中的加速区以大步长搜索，驱动聚焦马达快速逼近焦点。在接近焦点的匀速区以小步长快速搜索，驱动聚焦马达，快速找到焦点。

本发明方法还采用两种加速模式来加速聚焦：加速模式一和加速模式二。图5所示为加速模式一聚焦值特征的AF评价值—聚焦马达位置示意曲线，图6-1为加速模式二加速区相邻三个采样点聚焦值特征的示意图。由于带通滤波器AFC的频率带宽最窄，其聚焦曲线陡峭而容易判断，故称其为加速模式的判断曲线。按照公式(2)计算值和预设的加速模式判断变化率R值判断加速模式一，当通过判断为加速模式一时，以SP_max步长驱动聚焦马达。由图5可知，R越小，加速搜索区越窄，然而对某些波峰很窄的场景，容易越过波峰采样点而降低聚焦精度；R越大时，加速搜索区越宽，又达不到快速聚焦目的，各种摄像设备必须按经验取R值。在公式(2)中，m取值范围为2～6，在本实施例中m的取值为3。在不满足加速模式一条件时，进入加速模式二，分析AF_i曲线值“凹凸”不同，参见图4所示AF_i曲线图，可以看出，匀速区呈现“凸”的特征，而加速区呈现“凹”的特征，通过相邻三个采样点AF_i来分析出加速条件。如图6-1和图6-2所示，相邻三个采样点聚焦评价值AF_i，AF_i+1，AF_i+2，采样点间隔马达步长分别为X_i，X_i+1，用公式(3)计算结果来判断加速区与匀速区：如果H_i×(X_i+X_i+1)<H_i+1×X_i则处于加速区，如果H_i×(X_i+X_i+1)>H_i+₁×X_i则处于匀速区。

图7为应用本发明方法的摄像装置具体实施例的高速自动聚焦程序流程图。下面详细描述高速自动聚焦的处理和控制过程：

初始化设置聚焦马达步长值SL₀，它用于起始搜索步长或进入匀速区搜索步长，初始化采样点数i为0，赋值采给样点计数器，采集并计算得到聚焦计算值AFA₀，AFB₀，AFC₀。然后进入搜索，以起始步长驱动聚焦马达，经过3次采样，并经滤波计算得到三组聚焦计算值：{AFA₀、AFA₁、AFA₂}，{AFB₀、AFB₁、AFB₂}，{AFC₀、AFC₁、AFC₂}，其中计算得到的{AFC₀，AFC₁，AFC₂}为第一组聚集计算值，由{AFA₀、AFA₁、AFA₂}和{AFB₀、AFB₁、AFB₂}，按上述公式(1)运算得到第二组聚集评价值{AF₀，AF₁，AF₂}，运用上述加速模式一判断公式(2)先对第一组聚集计算值进行判断，公式(2)中m取值3，如满足条件则进入加速模式一，否则，运用上述加速模式二判断公式(3)对第二组值进行判断，如满足则进入加速模式二，否则进入匀速区。加速模式一中以最大聚焦马达步长SP_max驱动，加速模式二中以逐步加速方式直至达到最大聚焦马达步长SP_max驱动。驱动聚焦马达，更新采样点，重复上述过程，直到进入匀速区，在匀速区中以初始小步长搜索到聚焦评价值极大值即焦点，完成自动聚焦过程。显而易见，由于靠近聚焦区，大步长搜索易判断出错，在匀速区以小步长增加了聚焦稳定性，同时也提高了聚焦精度。

综上所述，按照本发明的摄像高速自动聚焦方法及实现装置，在保持聚焦稳定性及精度的同时，加大聚焦透透驱动步长以减少聚焦采样点数，可节省自动聚焦所需时间，从而提高摄像装置聚焦性能。本发明的方法可应用于各种CCD摄像设备。

以上所述方法，仅以本摄像装置为实施实例，任何熟悉此类技术者运用本发明所作的修饰、变化，皆属本发明主张的专利范围，而不限于某实例。

Claims (5)

1、一种摄像快速自动聚焦方法，包括一种焦点搜索控制方法和一种快速聚焦方法；其中

(一)一种焦点搜索控制方法，包括以下步骤：

(1)摄像装置设置聚焦窗口提取单元，提取摄取物体图像的窗口信号，并将采集到的信号输出到聚焦值计算单元；

(2)摄像装置设置聚焦值计算单元，它包含若干个BPF数字带通滤波器或若干个HPF数字高通滤波器，每个滤波器都有不同的频域特性，它们分别提取图像信号的频率特征，若干个不同的滤波器计算得到若干组聚焦计算值：{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}、……{AFN_i}；其中若干个数字带通滤波器或数字高通滤波器的频率带宽的关系是：Δf_A>Δf_B>Δf_C>......>Δf_N；

(3)聚焦马达控制器依照聚焦值计算单元输出的聚焦评价值，确定聚焦透镜移动的方向，控制聚焦马达作步进搜索；

(4)将搜索区域划分为加速区与匀速区，通过{AFC_i}聚焦计算值的变化率及{AF_i}聚焦评价值凹凸性判断搜索进入加速区或匀速区；

(5)在加速区，以大步长驱动聚焦马达搜索，以便提高自动聚焦速度；

(6)在匀速区，以小步长驱动聚焦马达搜索，由于匀速区处在波峰附近，搜索平稳而精度高；

(二)一种摄像快速聚焦方法，包括以下步骤：

(1)初始化

聚焦马达步长SL，初始化SL赋值为SL₀，即聚焦马达步长为SL₀；采样点数变量i，初始化i赋值为0，即采样点数为0；

根据经验预设阀值AF和最大步长值SP_max，根据经验确定加速模式判断值变化率R；

(2)CCD视频信号校正和预处理

对摄像装置CCD采集到的当前图像视频信号作色差校正，并对亮度信号作数字降噪预处理；

(3)提取指定窗口信号和计算各滤波器通道的聚焦计算值

提取指定窗口信号，使用若干个BPF数字带通滤波器或若干个HPF数字高通滤波器对窗口信号作数字滤波处理，并对滤波后的窗口信号做行积分累加，得到多组聚焦计算值{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}、……{AFN_i}，其中，指定窗口信号是指具有同样焦距值的一组窗口信号，这一组窗口信号为来自同一搜索窗口的信号；

(4)计算聚焦评价值{AF_i}

依据AFA_i、AFB_i、AFC_i.……AFN_i-1；按下面公式计算聚焦评价值AF_i：

AF_i＝a·AFA_i+b·AFB_i+……+n·AFN_i-1，(1)

得到一组聚焦评价值{AF_i}；

其中组合系数取值：0≤a、b、……、n≤1，同时满足a+b+...+n＝1，组合系数依据摄像装置所摄取目标亮度值分布特征来确定，并依据摄像装置所摄取目标亮度值分布特征自动给系数分配相应的值；

(5)指定聚焦马达的方向和步长SL_i值

指定聚焦马达的步进方向为AF_i值递增方向，指定聚焦马达的步长SL_i值；

(6)聚焦马达步进搜索

以指定的方向和步长SL_i值驱动聚焦马达步进搜索；

(7)判断加速模式

设置两种加速模式：加速模式一和加速模式二；用预设加速模式判断值R分析第N个数字滤波器计算值{AFN_i}的变化率，如果{AFN_i}变化率小于R，满足加速模式一条件；每次赋值SL为SL_max，重复(2)～(8)进行加速模式一搜索，其中SP_max为聚焦马达最大步长；

如果{AFN_i}变化率大于R，则进行加速模式二判断；用预设阀值AF来分析聚焦评价值{AF_i}，通过{AF_i}的凹凸性判断加速模式二：

如{AFi}呈凹性，满足加速模式二条件，则逐次递减调整SL赋值，重复(2)～(8)进行加速模式二搜索；

(8)搜索区域划分为加速区与匀速区

将整个搜索区域划分为加速区与匀速区；加速模式一与加速模式二工作在加速区，在加速模式二中作进一步的判断，符合以下规则为匀速区；匀速区判断规则为公式(2)：

Hi×(Xi+Xi+1)>Hi+1×Xi               (2)

其中Xi、Xi+1为步进马达采样间隔点步长，Hi、Hi+1为当前采样点AF评价值与前一次采样点AF评价值的绝对差值；

满足规则即进入匀速区搜索；

(9)匀速区精确搜索

进入匀速区，以较小的固定步长搜索，直到搜索波峰即焦点，焦点即聚焦评价值极大值；

(10)结束；完成搜索，实现聚焦控制。

2、根据权利要求1所述方法的快速自动聚焦摄像装置，它的组成包括摄像镜头、CCD传感器、A/D采样器、视频信号预处理单元、聚焦马达控制器，其特征在于还包括聚焦窗口提取单元和自动聚焦值计算单元；其中：视频信号预处理单元、聚焦窗口信号提取单元、自动聚焦值计算单元以及聚焦马达控制器四个功能单元都由一块CCD视频处理专用DSP器件的软件实现；

(1)摄像镜头、CCD传感器、A/D采样器、视频信号预处理单元依次连接；

(2)视频信号预处理单元的处理输出送聚焦窗口提取单元处理，焦窗口提取单元处理输出与自动聚焦值计算单元、聚焦马达控制器依次连接传送；

(3)聚焦马达控制器连接摄像镜头的变焦机构。

3、根据权利要求2所述的快速自动聚焦摄像装置，其特征在于自动聚焦值计算单元包含三个带通滤波器，三个不同滤波器计算得到三组聚焦计算值：{AFA_i}、{AFB_i}、{AFC_i}，每个滤波器都有不同的频域特征，三个带通滤波器的频率带宽关系为：Δf_A>Δf_B>Δf_C；用{AFA_i}、{AFB_i}计算得到聚焦评价值{AF_i}；用预设的加速模式判断值变化率R来分析{AFC_i}的变化率，就能判断选择加速模式的搜索区域为加速模式一搜索或加速模式二搜索；用预设阀值AF来分析聚焦评价值{AF_i}的凹凸程度，就能判断选择加速区搜索或匀速区搜索。

4、根据权利要求2或3所述的快速自动聚焦摄像装置，其特征在于所述的聚焦窗口提取单元、自动聚焦值计算单元和聚焦马达控制器是一块DSP器件，摄像装置的高速自动聚焦程序固化在Flash存储器中，高速自动聚焦程序在开机时，从Flash存储器加载到DSP器件；高速自动聚焦程序流程至少包括下列步骤：

S701初始化：步长SL，采样点数i；根据经验预设阀值AF和最大步长值SP_max；初始化步长赋值为SL₀，采样点数i赋值为0；计算当前采样点的一组聚焦计算值{AFA_i，AFB_i，AFC_i}和聚焦评价值AF_i；

S702判断采样点数是否小于3？若是转S703；否则转S705；

S703以初始化步长SL₀搜索，采样点数加1；

S704判断是否是焦点？若是，聚焦结束；否则返回S702，继续采样；

S705判断是否符合加速模式一条件？若是，进入S706，否则进入S707；

S706给SL赋值为SP_max，进入S712；

S707判断是否符合加速模式二条件？若是，进入S708，否则进入S709；

S708增加步长值SL++，进入S710；

S709进入匀速区，转入S703匀速区搜索；

S710判断步长值SL是否大于等于SP_max值；若是，转S712；否则进入S711；

S711给SL赋值为SP_max，进入S712搜索；

S712在加速区以SL赋值的步长进行搜索，采样点数加1，转S702；

S713结束；完成搜索，实现聚焦控制，返回主程序。

5、根据权利要求2所述的快速自动聚焦摄像装置，其特征在于所述CCD视频信号校正，是由视频信号处理DSP器件的，将采集的视频信号作色差信号校正处理，以此提高采集视频信号的频率特征的提取精度，以便保证快速自动聚焦摄像装置的聚焦精度。

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