CN102253569B - 一种摄像机聚焦的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像领域，公开了一种摄像机聚焦的方法及装置。本发明所提供的摄像机聚焦的方法及装置，可以设置两个对焦窗口的大小和位置及主次，解决镜头结构误差，提高聚焦最佳位置的搜索速度和精度；在聚焦搜索中梯度减少电机步长到清晰区，提高了聚焦速度；在清晰区微步慢速至少两次来回滚动聚焦，保证图像最清晰处完成对焦精度；在聚焦模糊时定时启动聚焦，有效保证聚焦在有对比度的场景不能重新聚焦。在光学镜头处于不同倍数自适应的步长和相应的设置，选择不同的聚集模式，快速聚焦，该方法能够在各种变倍和场景有效的判断是否启动聚焦和聚焦方向，能识别图像处于模糊状态并快速找到最清晰点。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像领域，尤其涉及的是一种多倍光学镜头一体化摄像机聚焦的方法及装置。
背景技术
目前随着人们生活水平提高，电子化产品飞速发展，摄像机的使用越来越普及，现有技术的摄像机存在以下缺陷：场景改变聚焦过慢，聚焦过头，调焦方向不能识别，图像反复震荡，聚焦模糊，不能启动聚焦等。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种摄像机聚焦的方法及装置，其解决了图像晃动，反复抖动，聚焦位置不在图像最清晰的画面，聚焦过头，过慢，当场景改变时，不能起动聚焦等问题；能实现自适应快速聚焦，使图像处于清晰画面。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种摄像机聚焦的方法，其中，包括步骤：
A、将镜头所对应的场景划分出两窗口，分别为中心窗口和整个图像画面窗口，用于评价图像清晰度及是否处于聚焦状态；
B、设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定；
C、启动聚焦，保存和初始化相关结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到梯减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦；
D、边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别；
当走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区，则进入步骤E；
当当前清晰度评价曲线变化，判定是模糊与清晰之间，并且该曲线下降，则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处，进入步骤F；
当当前清晰度评价曲线变化，判定是清晰处，则进入步骤F；
E、当判定聚焦电机在聚焦图像模糊区时，取对应该变倍的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；
当第一遍粗扫评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，并且该曲线呈现上升趋势，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当是时，进入步骤F；
当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头，并返回步骤C；
当判定第二遍粗扫清晰度评价曲线无变化，则进行在峰值处滚动细扫，进入步骤F；
F、在图像清晰区以微步驱动对焦镜头搜索,判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，完成聚焦。
所述的摄像机聚焦的方法，其中，其还包括步骤G、当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦，返回到步骤C；
当判定当前场景不稳定，则等待当前场景稳定后，进行新一轮聚焦，返回步骤C。
所述的摄像机聚焦的方法，其中，其还包括步骤H、当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦。
所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，所述步骤A还包括：
A1、设置在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主；
A2、当中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰度评价曲线有波峰时，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
所述的摄像机聚焦的方法，其中，所述步骤B具体包括：
B1、对应光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
B2、设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数；
B3、设置聚焦灵敏度来调节图像清晰值曲线变化率阈值，用于在聚焦过程中对图像清晰度进行评价；
B4、设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，用于对聚焦曲线是否处理清晰区进行评价。
所述的摄像机聚焦的方法，其中，所述步骤D还包括：当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处，返回步骤F。
一种摄像机聚焦的装置，其中，包括：
场景划分模块，用于将镜头所对应的场景划分出两窗口，分别为中心窗口和整个图像画面窗口，用于评价图像清晰度及是否处于聚焦状态；
设置模块，用于设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定；
聚焦启动模块，用于启动聚焦，保存和初始化相关结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到梯减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦；
图像判定模块，用于边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别；
模糊区处理模块，用于当走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区时，取对应该变倍的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；当第一遍粗扫评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头；
半模糊区处理模块，一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现上升变化，判定是模糊与清晰之间，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；另一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现下降变化趋势，判定是模糊与清晰之间，则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处；
清晰区处理模块，用于当当前清晰度评价曲线变化，判定是在图像清晰区，则以微步驱动对焦镜头搜索,判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，完成聚焦。
所述摄像机聚焦的装置，其中，其还包括：
聚焦成功后监测模块，用于当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦；
场景监测模块，用于监测和判定当前场景是否稳定。
所述摄像机聚焦的装置，其中，所述场景划分模块进一步包括：
默认设置单元，用于设置在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主；
转换单元，用于当中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰度评价曲线有波峰时，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
所述摄像机聚焦的装置，其中，其还包括反向控制模块和聚焦失败启动模块，所述反向控制模块用于当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处；所述聚焦失败启动模块用于当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦；
所述设置模块进一步包括：
第一设置单元，用于对应光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
第二设置单元，用于设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数；
第三设置单元，用于设置聚焦灵敏度来调节图像清晰值曲线变化率阈值，以在聚焦过程中对图像清晰度进行评价；
第四设置单元，用于设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，以对聚焦曲线是否处理清晰区进行评价。
有益效果：本发明所提供的摄像机聚焦的方法及装置，可以设置两个对焦窗口的大小和位置及主次，解决镜头结构误差，提高聚焦最佳位置的搜索速度和精度，同时成像的美学也极大的得到了满足；
在聚焦搜索中梯度减少电机步长到清晰区，提高了聚焦速度，同时解决成像的顺畅；在清晰区微步慢速至少两次来回滚动聚焦，保证图像最清晰处完成对焦精度；
在聚焦模糊时定时启动聚焦，有效保证聚焦在有对比度的场景不能重新聚焦；
在光学镜头处于不同倍数自适应的步长和相应的设置，选择不同的聚集模式，快速聚焦，该方法能够在各种变倍和场景有效的判断是否启动聚焦和聚焦方向，能识别图像处于模糊状态并快速找到最清晰点，克服传统聚焦方法在模糊区域难以判定聚焦方向，聚焦速度慢，聚焦图像抖动，聚焦到模糊时而不能重新聚焦。
附图说明
图1是本发明实施例的摄像机聚焦的方法流程图。
图2是本发明实施例的聚焦清晰度评价曲线结构示意图。
图3是本发明其中一实施例的摄像机聚焦的装置原理框图。
图4是本发明实施例的场景划分模块内部框图。
图5是本发明另一实施例的摄像机聚焦的装置原理框图。
图6是本发明实施例的设置模块内部原理框图。
具体实施方式
本发明所提供的一种摄像机聚焦的方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的一种自适应自动聚焦方法，如图1所示，主要包括以下步骤：
步骤S100、将镜头所对应的场景划分出两个窗口，即中心窗口和整个图像画面窗口，用于判断图像清晰度（即高频分量和低频分量值）及是否处于聚焦状态。这两个窗口可以进行设置大小和主次；在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主，如果中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰值曲线有波峰，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
步骤S200、设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定。
譬如设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，包括当前，上次，最大峰值，上次聚焦清晰点，临时等变量；设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列的结构变量，包括电机步数，窗口聚焦清晰值等变量，这些变量用来比较清晰度值曲线变化的判定；其中，最大峰值根据由场景不同而不同，由32到850；较佳地采用的标准曲线峰值是300；主要是搜索到聚焦清晰值曲线先上升到峰值，再下降，最高峰值点就认为场景最清晰。
该步骤S200包括以下步骤201、202、203和204。
步骤201、对应的光学镜头不同倍数（如10-30倍）设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长（包括每步运行的步长）。成像焦点阈值为成像焦点的范围或叫上下限值。其中，电机运行的步长跟成像范围对应，倍数越大，焦点范围越大，对应步长越大；即电机运行的步长对应光学镜头倍数，倍数越大，聚焦范围就越大，聚焦电机驱动的步长就越大。
步骤202、设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数，譬如，如图2所示的图像清晰值曲线由S1变到波峰S4的步数为图像模糊到最清晰的标准电机步数；其中，S1是图像聚集曲线由模糊到有图像的下限阈值，S2是图像可见轮廓，曲线有明细的变化；S3—S5 图像清晰区阈值点，S6与S2对应，S7与S1对应。
图2的清晰度评价曲线图中，S1为模糊进入清晰的变化下限阈值，S2为模糊进入清晰的变化上限阈值，S3为进入清晰区的阈值，S4为峰值，为最清晰值，S3到S5为清晰区，步长为9微步，S1到S4点为36微步，S1到S2为16微步；S1对应S7，S2对应S6，S3对应S5。
最上面的曲线是聚焦低频分量值，下面为聚焦高频分量值，以高频聚集清晰值为主。
步骤203、设置聚焦灵敏度来调节图像清晰值曲线变化率阈值，以在聚焦过程中对图像进行有效的判断；例如判断图像由模糊到清晰的判断，或是清晰到模糊的判断，或是未变的判断。
譬如：设当前位置的聚焦清晰值的变量为aFCrentValue，电机前一位置采集到的聚焦清晰值的变量为aFLastValue，对应于电机前一位置采集到的聚焦清晰值认为图像进一步清晰变化的阈值为VRH，对应于电机前一位置采集到的聚焦清晰值认为图像进一步模糊变化的阈值为VFL。
如果aFCrentValue 大于aFLastValue，且(aFCrentValue – aFLastValue)*100/ aFLastValue 大于 VRH，则认为此电机聚焦方向朝着峰值运行，图像进一步清晰。
如果aFCrentValue 小于aFLastValue，且(aFLastValue - aFCrentValue)*100/ aFLastValue 大于 VFL，则认为此电机聚焦方向朝着曲线峰值下降运行，图像进一步模糊，需改变电机方向。
步骤204、设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，用于对聚焦曲线是否处理清晰区进行评价，譬如，当驱动聚焦电机连续走7步时，则记录该7步的清晰值数据存储，以形成当前清晰度评价曲线存储。而当走到第8步，则把前面第1步的清晰值数据放弃，保存2-8步的清晰值数据，再将该数据组合到当前清晰度评价曲线存储；当到第9步，则保存3-9步的清晰值数据，依次类推。通过设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，形成清晰度评价曲线用于后续对图像清晰度进行判定。
步骤S300、启动聚焦，保存和初始化相关结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到梯减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦。
譬如、聚焦时聚焦电机运行状态采用刹车式控制驱动方式，即由匀速大步到梯减粗扫，直至匀速微步滚动细扫；边扫边侦测进行图像判断的驱动控制方式。
步骤S400、边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别。
较佳地是采用当驱动聚焦电机连续走7步时，则记录该7步的清晰值数据存储，以形成当前清晰度评价曲线存储。而当走到第8步，则把前面第1步的清晰值数据放弃，保存2-8步的清晰值数据，再将该数据组合到当前清晰度评价曲线存储；当到第9步，则保存3-9步的清晰值数据，依次类推。通过设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，形成如图2所示的清晰度评价曲线用于后续对图像清晰度进行判定。
当驱动聚焦电机走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区，则进入步骤S500；如图2所示的清晰度评价曲线图中，S1为模糊进入清晰的变化下限阈值，S2为模糊进入清晰的变化上限阈值，S3为进入清晰区的阈值，S4为峰值，为最清晰值，S3到S5为清晰区，步长为9微步，S1到S4点为36微步，S1到S2为16微步；S1对应S7，S2对应S6，S3对应S5。
在聚焦图像评价出模糊时（即图2所示的聚焦在S1以前，或S7以后的模糊区），由大步快速驱动对焦镜头进入步骤S500；
当评价出图像由模糊到S1与S2的模糊区与清晰区之间时,进行对焦步长梯度减少直至图像清晰区S3。
其中，关于聚焦电机从模糊区（即S1以下）到模糊区与清晰区之间（即S1与S3之间）的判定，是当驱动聚焦电机时，时间采集聚焦清晰值，并判定该聚焦清晰值是否有变化，当该变化超过相应变倍聚焦的有效聚焦范围的上下阈值时，则判定图像由模糊进入到S1与S2的模糊区与清晰区之间的聚焦区了。
当当前清晰度评价曲线变化，判定是模糊与清晰之间，并且该曲线下降（即在S6与S7之间），则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处，进入步骤S600；
当当前清晰度评价曲线变化，判定是清晰处，则进入步骤S600；
当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处，进入步骤S600；
当当判定当前场景不稳定，则等待当前场景稳定后，进行新一轮聚焦，返回步骤S300。
步骤S500、当判定聚焦电机在聚焦图像模糊区时，取对应该变倍的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；其中，该大步是对应的光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长。
当第一遍粗扫采集的聚焦清晰值评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，并且该曲线呈现上升趋势（即在图2所示的S1与S3之间）时，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当是时，进入步骤S600；
当第一遍粗扫采集的聚焦清晰值评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，并且该曲线不呈现上升趋势，处在下降趋势中（即在图2所示的S5与S7之间）时，驱动聚焦电机以对聚焦步长梯度减少的反向运转方式向峰值聚焦，并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当是时，进入步骤S600；
当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，即当调焦镜头粗扫搜索一遍没有发现清晰度评价曲线变化，则在相应的步长减陪进行第二遍扫描，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头。如果第二遍扫描完后图像清晰度评价曲线不明显，调焦镜头返回到清晰度最大处进行微步来回滚动至少两次次判定，是否有图像清晰值波峰曲线，若有找到最清晰点，停止聚焦。否则返回到上次聚焦清晰点的位置，记录此次聚焦失败。
当判定第二遍粗扫清晰度评价曲线无变化，则进行在峰值处滚动细扫，进入步骤S600；
步骤S600、在图像清晰区以微步驱动对焦镜头搜索, 并多次采集图像清晰值，判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，找到场景的焦点，完成聚焦。若清晰度判断曲线变化大于图像清晰区曲线变化阈值，进行新一轮聚焦。
步骤S700、当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度的变化率与该段阈值时来判定是否要重新聚焦，确定聚焦电机的方向等；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦返回步骤S300；
当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦。当聚焦失败图像模糊时，可设置定时，默认每隔5秒进行新一轮聚焦。
而当聚焦过程中出现清晰值曲线下降变化率大于该段阈值时，应向相反方向驱动电机。
由上可见，本发明实施例的一种摄像机聚焦的方法，其解决了图像晃动，反复抖动，聚焦位置不在图像最清晰的画面，聚焦过头，过慢，当场景改变时，不能起动聚焦等问题；能实现自适应快速聚焦，使图像处于清晰画面。
基于上述实施例的摄像机聚焦的方法，本发明实施例还提供了一种摄像机聚焦的装置，如图3所示，其中一实施例的摄像机聚焦的装置包括：
场景划分模块810，用于将镜头所对应的场景划分出两窗口，分别为中心窗口和整个图像画面窗口，用于评价图像清晰度及是否处于聚焦状态；
设置模块820，用于设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定；
聚焦启动模块830，用于启动聚焦，保存和初始化相关结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到梯减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦；
图像判定模块840，用于边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别；
模糊区处理模块850，用于当走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区时，取对应该变倍的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；当第一遍粗扫评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头；
半模糊区处理模块860，一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现上升变化，判定是模糊与清晰之间，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；另一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现下降变化趋势，判定是模糊与清晰之间，则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处；
清晰区处理模块870，用于当当前清晰度评价曲线变化，判定是在图像清晰区，则以微步驱动对焦镜头搜索,判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，完成聚焦。
聚焦成功后监测模块880，用于当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦；
场景监测模块890，用于监测和判定当前场景是否稳定。
如图4所示，所述场景划分模块810进一步包括：
默认设置单元811，用于设置在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主；
转换单元812，用于当中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰度评价曲线有波峰时，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
如图5所示，另一实施例所述摄像机聚焦的装置，与图3所示实施例摄像机聚焦的装置结构基本相同，所谓不同的是图5所示实例其还包括反向控制模块910和聚焦失败启动模块920，所述反向控制模块用于当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处；所述聚焦失败启动模块用于当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦；
如图6所示，所述设置模块820进一步包括：
第一设置单元821，用于对应光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
第二设置单元822，用于设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数；
第三设置单元823，用于设置聚焦灵敏度来调节图像清晰值曲线变化率阈值，以在聚焦过程中对图像清晰度进行评价；
第四设置单元824，用于设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，以对聚焦曲线是否处理清晰区进行评价。
有益效果：本发明所提供的摄像机聚焦的方法及装置，可以设置两个对焦窗口的大小和位置及主次，解决镜头结构误差，提高聚焦最佳位置的搜索速度和精度，同时成像的美学也极大的得到了满足；
在聚焦搜索中梯度减少电机步长到清晰区，提高了聚焦速度，同时解决成像的顺畅；在清晰区微步慢速至少两次来回滚动聚焦，保证图像最清晰处完成对焦精度；在聚焦模糊时定时启动聚焦，有效保证聚焦在有对比度的场景不能重新聚焦。
在光学镜头处于不同倍数自适应的步长和相应的设置，选择不同的聚集模式，快速聚焦，该方法能够在各种变倍和场景有效的判断是否启动聚焦和聚焦方向，能识别图像处于模糊状态并快速找到最清晰点，克服传统聚焦方法在模糊区域难以判定聚焦方向，聚焦速度慢，聚焦图像抖动，聚焦到模糊时而不能重新聚焦。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种摄像机聚焦的方法，其特征在于，包括步骤：
A、将镜头所对应的场景划分出两窗口，分别为中心窗口和整个图像画面窗口，用于评价图像清晰度及是否处于聚焦状态，在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主，如果中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰值曲线有波峰，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度；
B、设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定；
C、启动聚焦，保存和初始化上述设置的结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到递减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦；
D、边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别；
当走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区，则进入步骤E；
当当前清晰度评价曲线变化，判定是模糊与清晰之间，并且该曲线下降，则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处，进入步骤F；
当当前清晰度评价曲线变化，判定是清晰处，则进入步骤F；
E、当判定聚焦电机在聚焦图像模糊区时，取对应所述镜头倍数的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；其中，该大步长是对应的光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
当第一遍粗扫评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，并且该曲线呈现上升趋势，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当是时，进入步骤F；
当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头；
当判定第二遍粗扫清晰度评价曲线无变化，则进行在峰值处滚动细扫，进入步骤F；
F、在图像清晰区以微步驱动对焦镜头搜索,判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，完成聚焦。
2.根据权利要求1所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，其还包括步骤G、当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率值，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦，返回到步骤C；
当判定当前场景不稳定，则等待当前场景稳定后，进行新一轮聚焦，返回步骤C。
3.根据权利要求2所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，其还包括步骤H、当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦。
4.根据权利要求1所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，所述步骤A还包括：
A1、设置在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主；
所述步骤F还包括：A2、当中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰度评价曲线有波峰时，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
5.根据权利要求1所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、对应光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
B2、设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数；
B3、设置聚焦灵敏度来调节图像清晰度评价曲线变化率阈值，用于在聚焦过程中对图像清晰度进行评价；
B4、设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，用于对聚焦曲线是否处于清晰区进行评价。
6.根据权利要求1所述的摄像机聚焦的方法，其特征在于，所述步骤D还包括：当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处，返回步骤F。
7.一种摄像机聚焦的装置，其特征在于，包括：
场景划分模块，用于将镜头所对应的场景划分出两窗口，分别为中心窗口和整个图像画面窗口，用于评价图像清晰度及是否处于聚焦状态，在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主，如果中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰值曲线有波峰，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度；
设置模块，用于设置两窗口的聚焦清晰度值的结构变量，以及设置获取聚焦电机连续运行 5-10步行程的清晰度值队列的结构变量，所述结构变量用于进行清晰度评价曲线变化的判定；
聚焦启动模块，用于对所述两窗口启动聚焦，保存和初始化上述设置的结构变量，取对应镜头倍数的电机行程步长，以匀速大步到递减粗扫，直至匀速微步滚动细扫的驱动方式驱动聚焦电机逐步聚焦；
图像判定模块，用于对所述两窗口边扫边侦测获取聚焦电机连续运行5-10步行程的清晰度值队列，根据该获取的清晰度值队列形成当前清晰度评价曲线，并根据该当前清晰度评价曲线的变化率判定聚焦电机驱动方向和进行图像模糊与清晰的识别；
模糊区处理模块，用于当走完一预定的步数，判定当前清晰度评价曲线在模糊区时，取对应所述镜头倍数的驱动聚焦电机的大步长快速驱动对焦镜头进行聚焦范围全局粗扫，并通过镜头倍数和聚焦快速选择取出电机的第一遍粗扫步长；当第一遍粗扫评价出清晰度评价曲线变化在模糊区与清晰区之间时，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；当第一遍粗扫完整个聚焦电机有效行程，判定清晰度评价曲线无变化，则进入第二遍粗扫，第二遍粗扫步长比第一次粗扫步长减倍，并根据该减倍步长连续驱动聚焦电机对焦镜头；
半模糊区处理模块，一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现上升变化，判定是模糊与清晰之间，则驱动聚焦电机对聚焦步长梯度减少并由评价函数判定是否到达图像清晰区；另一方面用于当当前清晰度评价曲线呈现下降变化趋势，判定是模糊与清晰之间，则快速运行到峰值点；再通过适合的步长运行到清晰处；
清晰区处理模块，用于当当前清晰度评价曲线变化，判定是在图像清晰区，则以微步驱动对焦镜头搜索,判断是否是清晰度评价曲线的波峰，当有波峰，至少两次来回判定曲线峰值点相同，则确定聚焦已达最清晰的状态，完成聚焦。
8.根据权利要求7所述摄像机聚焦的装置，其特征在于，其还包括：
聚焦成功后监测模块，用于当聚焦成功后，监测聚焦窗口清晰值和整个窗口的光亮度；当前场景与上次聚焦点的场景的变化率值，超过适应上次聚焦点场景变化率值，启动新一轮聚焦；
场景监测模块，用于监测和判定当前场景是否稳定。
9.根据权利要求7所述摄像机聚焦的装置，其特征在于，所述场景划分模块进一步包括：
默认设置单元，用于设置在默认情况下中心窗口为聚焦主窗口，图像清晰度以中心窗口为主；
转换单元，用于当中心窗口的图像清晰度值在调焦过程中无变化，而整个图像画面窗口图像清晰度评价曲线有波峰时，则以整个图像画面窗口来判断图像清晰度。
10.根据权利要求7所述摄像机聚焦的装置，其特征在于，其还包括反向控制模块和聚焦失败启动模块，所述反向控制模块用于当聚焦过程中出现清晰度评价曲线下降变化率大于该段阈值时，向相反方向驱动聚焦电机，并驱动聚焦电机反向运行到峰值处；所述聚焦失败启动模块用于当聚焦失败图像模糊时，则定时起动进行新一轮聚焦；
所述设置模块进一步包括：
第一设置单元，用于对应光学镜头不同倍数设置有效的成像焦点阈值和聚焦电机运行的步长；
第二设置单元，用于设置由图像模糊到最清晰的标准电机步数；
第三设置单元，用于设置聚焦灵敏度来调节图像清晰度评价曲线变化率阈值，以在聚焦过程中对图像清晰度进行评价；
第四设置单元，用于设置获取聚焦电机连续运行7步行程的清晰度值队列，以对聚焦曲线是否处于清晰区进行评价。
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