CN103188432B - 一种对焦准确度的定量判定装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对焦准确度的定量判定方法，该方法包括：1)通过图像采集设备获取放置其取景区域内的对焦卡图像；2)将对焦卡图像进行图像处理，以去除外界干扰，得到曝光均匀的对焦卡图像；3)获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确。本发明这种方法可以客观评价对焦质量，从而能全面、快速、客观的对对焦的情况进行把握。不仅可以用于焦距调整的参考，更可以做为对焦是否合格的判断依据。

Description

一种对焦准确度的定量判定装置与方法

技术领域

本发明属于图像处理领域，涉及一种对焦准确度的定量判定装置与方法。

背景技术

含有定焦镜头的图像采集设备，通常用于拍摄固定距离的图像。对于设备生产厂商来说，如何保证产品出厂的合格率是非常重要的。通常为了降低维护成本，避免不合格产品流入市场到用户手中，造成后期支持成本的增加，需要对出厂的每一台机器进行对焦是否合格的检测。

目前各个厂家使用的方法是将标有各种细纹的卡片放在拍摄区域，然后人眼来辨别拍摄的图像能否分辨清楚。这种方法的缺点在于过分依赖检测者的主观因素，比较耗眼，且只能关注成像的局部特性，很不方便对成像的全局进行把握。另一方面，由于人眼判断难免具有主观的因素，因此该人工检测方法无法具体量化，不能对检测的准确程度进行判断。

发明内容

为避免以上现有技术的不足，本发明提出一种对焦准确度的定量判定装置与方法，以解决准确、客观的判断对焦质量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种对焦准确度的定量判定方法，该方法包括：

1)通过图像采集设备获取放置其取景区域内的对焦卡图像；

2)获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确。

优选地，在所述获取得到的曝光均匀的图像的锐度信息之前，还包括：将得到的对焦卡图像进行图像处理，以去除外界干扰，得到曝光均匀的对焦卡图像。

进一步，所述将对焦卡图像进行图像处理，以去除外界干扰，得到曝光均匀的图像包括：

将对焦卡图像做平滑处理，得到反应光照强度的平滑图像；

根据获得的反应光照强度的平滑图像对原始的对焦卡图像进行去除光照处理，获取曝光均匀的对焦卡图像。

进一步，所述获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确，包括：

获取得到的曝光均匀的图像的相邻像素最大差值V_submax；

获取的锐度信息分值Score，V_max为曝光均匀的图像的背景像素值，V_min为曝光均匀的图像的前景像素值；

如果获取的锐度信息分值Score在设定值范围内，则对焦准确。

进一步，所述外界干扰包括周围环境的光照影响或图像采集设备本身的影响。

进一步，每一个像素点r领域的像素均值形成反应光照强度的平滑图像I_Ang，具体公式为：

$I_{\mathrm{Avg}}(m,n)=\left(\frac{I_s(m+r,n+r)+I_s(m-r-1,n-r-1)-I_s(m+r,n-r-1)-I_s(m-r-1,n+r)}{{(r*2+1)}^2}\right),$

其中，I_s(m，n)为对焦卡原始图像第m行，n列左上角所有像素的和图像，r为大于1的自然数。

进一步，所述和图像为每个像素左上方所有点的像素值和。

进一步，所述相邻像素的最大差值为过滤掉部分较大差值之后取得的最大差值。

一种对焦准确度的定量判定装置，该装置包括：

图像采集设备，用于拍摄一定距离上的图像；

对焦卡，做为被拍摄物，放置在所述图像采集设备的取景区域内；

数据处理设备，与所述图像采集设备连接，对所述对焦图像进行分析处理并判断图像采集设备是否准确对焦。

进一步，所述的对焦卡为黑白相间的图案。

进一步，所述对焦卡的分辨率与图像采集设备的分辨率不同。

本发明的优点在于：

1.本发明这种方法可以用于检测定焦产品的出厂检验标准，也可以辅助指导用户完成定焦的过程。

2.能全面、快速、客观的对对焦的情况进行把握，不仅可以用于焦距调整的参考，更可以做为对焦是否合格的判断依据。

附图说明

图1：本发明对焦准确度的定量判定装置结构示意图；

图2：本发明实施例使用的对焦卡示意图；

图3：本发明对焦准确度的定量判定方法流程图；

图4：本发明对焦准确度的定量判定方法另一实施例流程图。

具体实施方式

图1为本发明对焦准确度的定量判定装置结构示意图，该装置包括图像采集设备1，用于拍摄一定距离上被拍摄物的图像，获得对焦图像；对焦卡2，用于做为被拍摄物，放置在所述图像采集设备的取景区域内；数据处理设备3，与所述图像采集设备通过连接线4连接，对所述对焦图像进行分析处理并判断图像采集设备是否准确对焦，所述连接线可以为USB连接线。图2为本实施例使用的对焦卡示意图，该对焦卡为一张具有黑白相间条纹的卡片，测试时需要将对焦卡放置到图像采集设备要拍摄的对焦区域。该对焦卡为白色背景，上面印有大量黑白相间的条纹。黑白比例大约为1∶1～1∶4。条纹分辨率尽量取与拍摄的分辨率不相关。如拍摄的分辨率为200DPI，我们可以取13DPI等，不要成整数倍。

所述判定装置在使用时，首先，图像采集设备1获取放置于拍摄装置的取景区域的对焦卡2的图像；然后，通过连接线4发送给数据处理设备3，由数据处理设备3调用预置的指令提取所述对焦卡2的图像的锐度等图像相关信息，并给出相对于参考阈值的打分，判断图像采集设备是否对焦准确。

图3为本发明对焦准确度的定量判定方法流程图。该方法包括：

S1：通过图像采集设备获取放置于其取景区域内的对焦卡原始图像I；

S2：将对焦卡原始图像进行图像处理，以去除外界干扰，获得曝光均匀的图像。

值得说明的是，如果通过图像采集设备获取放置于其取景区域内的对焦卡原始图像I是一幅曝光均匀的对焦卡图像，那么，步骤S2可以省略，直接执行步骤S3，具体流程如图4所示。

操作并获取该对焦卡图像在去除外界干扰后的锐度信息；所述的外界干扰包括周围环境的光照影响或图像采集设备，例如图像采集设备的传感器可能存在暗点、亮点等坏点的影响。

下面对如何获取对焦卡图像在去除外界干扰后的锐度信息进行说明。

S201：将对焦卡原始图像做平滑处理，得到反应光照强度的平滑图像，即图像内的每一个像素点r领域的像素均值形成的图像I_Ang。像素点r领域的像素均值I_Ang本发明提供下述快速计算方法，可以有效的解决由于r过大带来的计算量的问题。具体计算公式为 $I_{\mathrm{Avg}}(m,n)=\left(\frac{I_s(m+r,n+r)+I_s(m-r-1,n-r-1)-I_s(m+r,n-r-1)-I_s(m-r-1,n+r)}{{(r*2+1)}^2}\right),$

其中，I_s(m，n)为对焦卡原始图像第m行，n列左上角所有像素的和图像。所述和图像的计算公式为：I_s(m，n)＝I_s(m-1，n)+I_s(m，n-1)+I(m，n)-I_s(m-1，n-1)，I_s为第m行n列的和图像，I为原始图像，r为大于1的自然数。

接下来对如何计算图像像素的和图像进行说明，取图像采集设备取景区域内半径r为5的图像。r＝5时，5*5像素图像I的像素值如表1所示。

表1

对上述图像I的像素值计算其和图像，和图像为表中每个像素左上方所有点的像素值和。I的和图像计算结果I_s如表2所示。

表2

上表中第4行第3列的和图像I_s(4，3)＝I_s(3，3)+I_s(4，2)+I(4，3)-I_s(3，2)＝27+22+4-17＝36。

本发明利用动态规划的方法来计算，I_s(m，n)＝I_s(m-1，n)+I_s(m，n-1)+I(m，n)-I_s(m-1，n-1)，I_s(m，n)为第m行n列的和图像，I为原始图像。利用像素的和图像，得到某像素点I(m，n)的r半径均值 $I_{\mathrm{Avg}}(m,n)=\left(\frac{I_s(m+r,n+r)+I_s(m-r-1,n-r-1)-I_s(m+r,n-r-1)-I_s(m-r-1,n+r)}{{(r*2+1)}^2}\right),$ 降低了运算复杂度。

当r＝1时，I_Avg(3，3)＝(52+1-10-10)/9＝33/9。

S202：再根据获得的反应光照强度的平滑图像对原始图像进行去除光照处理，获取曝光均匀的图像。

下面再举例说明如何对对焦卡图像进行去除光照处理，获取该对焦卡图像的曝光均匀的图像。

r＝1时，原始图像的像素值I(m，n)如下表3所示。

表3

对上述原始图像I进行平滑处理得到平滑处理后的图像像素值I_Avg(m，n)如下表4所示。

表4

再根据经过平滑处理后的对焦卡原图像I进行去除光照处理，获取该对焦卡图像的曝光均匀的图像I_out，I_out＝I+A-I_Avg其中，I为对焦卡原始图像，A为对焦卡原始图像的平均亮度值，I_Avg为对经过平滑处理后对焦卡图像的反应光照强度的平滑图像。I_out计算结果如下表5所示。

表5

S3：获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确。

该步骤具体如下：

S301：获取得到的曝光均匀的图像的相邻像素最大差值V_submax。对所述去除光照处理得到的原始图像的曝光均与图像I_out进行直方图处理，并获取图像中所有相邻像素差值中的最大差值V_submax，相邻像素的差值为I_out(m，n)-I_out(m-1，n)和I_out(m，n)-I_out(m，n-1)，取这些值的最大值。

即

V_submax＝MAX(I_out(m，n)-I_out(m-1，n)，I_out(m，n)-I_out(m，n-1))，m，n遍历所有像素。

最大值也可以是相邻差值中过滤掉部分较大差值之后取得的最大差值，如千分之一，以避免由于传感器坏点等引起的图像突变，以使计算结果更稳定、准确。

S302：获取的锐度信息分值Score，V_max为曝光均匀的图像的背景像素值，V_min为曝光均匀的图像的前景像素值。获取图像中的背景像素值和前景像素值的方法已为本领域技术人员所熟知，如使用直方图的峰值来产生背景像素值和前景像素值，此处不再赘述。

S303：如果获取的锐度信息分值Score在设定值范围内，则对焦准确。

最后锐度信息得分例如差值最大值为78，背景值V_max为202，前景值V_min为64，则得分＝78/(202-64)*100＝56.5分，如果设定值范围为70分以上，则判定对焦不准确。

优选地，在计算图像的锐度信息时，可以将获得的曝光均匀图像划分为多个图像块，例如9块，然后分别计算每个图像块的锐度信息，用于综合评价图像各个区域的对焦质量。

本发明的数据处理设备3还包括显示屏或者语音提示装置，在获得用于判断对焦质量的图像锐度信息分值Score分值后，将所述分值或者判断结果展示给用户，直观、准确。

本发明这种方法提出了一种可以客观评价对焦质量的方法，从而能全面、快速、客观的对对焦的情况进行把握。不仅可以用于焦距调整的参考，更可以做为对焦是否合格的判断依据。

应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，该方法包括：

1)通过图像采集设备获取放置其取景区域内的对焦卡图像；

2)获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确；

所述获取得到的曝光均匀的图像的锐度信息，根据所述锐度信息判断图像采集设备是否对焦准确，包括：

获取得到的曝光均匀的对焦卡图像的相邻像素最大差值V_submax；

获取的锐度信息分值Score，V_max为曝光均匀的图像的背景像素值，V_min为曝光均匀的图像的前景像素值；

如果获取的锐度信息分值Score在设定值范围内，则对焦准确。

2.根据权利要求1所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，在所述获取得到的曝光均匀的图像的锐度信息之前，还包括：将得到的对焦卡图像进行图像处理，以去除外界干扰，得到曝光均匀的对焦卡图像。

3.根据权利要求2所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，所述将对焦卡图像进行图像处理，以去除外界干扰，得到曝光均匀的图像包括：

将对焦卡图像做平滑处理，得到反应光照强度的平滑图像；

根据获得的反应光照强度的平滑图像对原始的对焦卡图像进行去除光照处理，获取曝光均匀的对焦卡图像。

4.根据权利要求2所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，所述外界干扰包括周围环境的光照影响或图像采集设备本身的影响。

5.根据权利要求3所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，每一个像素点r领域的像素均值形成反应光照强度的平滑图像I_Ang，具体公式为：

$I_{Avg}(m,n)=\left(\frac{I_s(m+r,n+r)+I_s(m-r-1,n-r-1)-I_s(m+r,n-r-1)-I_s(m-r-1,n+r)}{{(r*2+1)}^2}\right),$

其中，I_s(m,n)为对焦卡原始图像第m行，n列左上角所有像素的和图像，r为大于1的自然数。

6.根据权利要求5所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，所述和图像为每个像素左上方所有点的像素值和。

7.根据权利要求1所述的一种对焦准确度的定量判定方法，其特征在于，所述相邻像素的最大差值为过滤掉部分较大差值之后取得的最大差值。

8.一种实施如权利要求1所述方法的对焦准确度的定量判定装置，其特征在于，该装置包括：

图像采集设备，用于拍摄一定距离上的图像；

对焦卡，做为被拍摄物，放置在所述图像采集设备的取景区域内；

数据处理设备，与所述图像采集设备连接，对所述对焦图像进行分析处理并判断图像采集设备是否准确对焦。

9.根据权利要求8所述的一种对焦准确度的定量判定装置，其特征在于，所述的对焦卡为黑白相间的图案。

10.根据权利要求8所述的一种对焦准确度的定量判定装置，其特征在于，所述对焦卡的分辨率与图像采集设备的分辨率不同。