CN103424953B - 自动聚焦方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动聚焦方法及装置，上述方法将聚焦后的图像划分为两个以上的子块；找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断上述子块所在位置是否在感兴趣区域内；若上述子块所在位置未在感兴趣区域且当前聚焦模式为局部搜索模式，则对上述图像的评价函数进行加权处理，并对上述图像重新进行聚焦；上述装置包括自动聚焦模块、感兴趣区域聚焦监测模块以及场景监测模块。本发明可实现感兴趣区域的自动聚焦，提高了聚焦精度。

Description

自动聚焦方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种自动聚焦方法及装置。
背景技术
自动聚焦(Auto Focus，AF)技术是指镜头自动对所拍摄的物体进行调焦，从而获得最清晰的图像。该技术已广泛应用于视频摄像机、数码照相机、手机等影像产品中。
基于图像处理的自动聚焦系统通过镜头和CCD/CMOS传感器采集到一系列图像，对每一帧图像进行评价函数(聚焦函数)数值(评价函数数值表征了图像的清晰程度，数值越大，清晰度越高)的计算，判断其是否聚焦，并给出反馈信号控制镜头移动，直到所采集的图像满足一定的条件为止。当取景器中景物的深度(景物的深度指的是物体与镜头之间的距离)相同并保持静止时，聚焦函数呈现为单峰，现有的自动聚焦系统可以较为准确地对所拍摄的景物进行聚焦。当取景器中的景物深度不相同时，聚焦评价函数曲线上将出现双峰甚至多峰，采用一般的聚焦方法，不一定能够对感兴趣对象聚焦，这将会影响对感兴趣区域的聚焦，导致误聚焦(聚焦在不感兴趣区域上)，甚至不聚焦(所拍摄的物体全部模糊)。所以，对多景物深度的拍摄场景的自动聚焦的研究，获得感兴趣区域的聚焦是有必要的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种自动聚焦方法及装置，以解决现有聚焦方法不能保证总是对感兴趣的区域聚焦的问题。
本发明提供了一种自动聚焦方法，上述方法包括以下步骤：
将聚焦后的图像划分为两个以上的子块；
找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断上述子块所在位置是否在感兴趣区域内；
若上述子块所在位置未在感兴趣区域且当前聚焦模式为局部搜索模式，则对上述图像的评价函数进行加权处理，并对上述图像重新进行聚焦。
优选地，上述方法在对图像的评价函数进行加权前，首先判断当前聚焦模式。
优选地，若上述评价函数数值最大的子块所在位置在感兴趣区域内，或者上述评价函数数值最大的子块所在位置未在感兴趣区域内但当前聚焦模式为全局搜索模式，则上述图像聚焦结束。
优选地，上述对图像的评价函数数值进行加权处理步骤具体为：
增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值。
本发明进一步提供了一种自动聚焦装置，上述装置包括自动聚焦模块、感兴趣区域聚焦监测模块以及场景监测模块，其中，
上述自动聚焦模块，用于根据图像的评价函数数值，对图像进行聚焦；
上述感兴趣区域聚焦监测模块，用于将聚焦后的图像划分为两个以上的子块，并找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断上述子块所在位置是否在感兴趣区域内；并在上述子块所在位置未在感兴趣区域且上述自动聚焦模块的当前聚焦模式为局部搜索模式时，对上述图像的评价函数进行加权处理；
上述场景监测模块，用于监测图像的评价函数数值，并在图像的评价函数数值发生变化时，通知上述自动聚焦模块对图像重新进行聚焦。
优选地，上述自动聚焦模块包括数据分析子模块和聚焦执行子模块，
上述数据分析子模块，用于根据镜头的zoom数值、位置以及图像的评价函数数值确定镜头的移动方向及移动步长；
聚焦执行子模块，用于根据上述数据分析子模块得到的镜头移动方向及移动步长，控制镜头移动，对图像进行聚焦。
优选地，上述感兴趣区域聚焦监测模块，用于判断上述自动聚焦模块的当前聚焦模式；以及在评价函数数值最大的子块所在位置未在感兴趣区域且当前聚焦模式为局部搜索模式时，增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值。
本发明可实现感兴趣区域的自动聚焦，提高了聚焦精度，具有良好的主观视觉效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明自动聚焦装置优选实施例的原理框图；
图2是本发明自动聚焦方法优选实施例的流程图；
图3是图像中存在两个深度的物体，未对图像的评价函数进行加权时，评价函数数值曲线的示意图；
图4是图像中存在两个深度的物体，对图像的评价函数进行加权后，评价函数数值曲线的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明自动聚焦装置优选实施例的原理框图，本实施例包括自动聚焦模块01、感兴趣区域聚焦监测模块02以及场景监测模块03，其中，
自动聚焦模块01，用于根据图像的评价函数数值，对图像进行聚焦；自动聚焦模块01包括数据分析子模块10和聚焦执行子模块20，
数据分析子模块10，用于根据镜头的zoom数值、位置以及图像的评价函数数值确定镜头的移动方向及移动步长；
聚焦执行子模块20，用于根据数据分析子模块10得到的镜头移动方向及移动步长，控制镜头移动，对图像进行聚焦；
感兴趣区域聚焦监测模块02，用于将聚焦后的图像划分为两个以上的子块，并找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断上述子块所在位置是否在感兴趣区域内以及判断自动聚焦模块01的当前聚焦模式；并在上述子块所在位置未在感兴趣区域且自动聚焦模块01的当前聚焦模式为局部搜索模式时，对上述图像的评价函数进行加权处理，具体为：增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值；
场景监测模块03，用于监测图像的评价函数数值，并在图像的评价函数数值发生变化时，通知自动聚焦模块01对图像重新进行聚焦。
如图2所示，是本发明自动聚焦方法优选实施例的流程图，本实施例具体包括以下步骤：
步骤S001：自动聚焦模块01对图像进行聚焦；
步骤S002：感兴趣区域聚焦监测模块02将聚焦后的图像划分为M个子块，其中M＞2；
步骤S003：找出其中评价函数数值最大的子块的位置；
步骤S004：判断上述子块所在位置是否在感兴趣区域内，若是，则认为感兴趣区域已经聚焦，不需要重新聚焦，结束；否则，执行步骤S005：
步骤S005：判断自动聚焦模块01的当前聚焦模式，若为全局搜索模式，则聚焦结束；若为局部搜索模式，则执行步骤S006；
若自动聚焦模块01的当前聚焦模式为全局搜索模式，则认为取景器中位于感兴趣区域的景物纹理过少，而其余区域纹理较多，此时，对纹理较多的区域聚焦也是合理的，在场景没有发生变化的情况下，不需要重新聚焦。若自动聚焦模块01的当前聚焦模式为局部搜索模式，则认为当前场景中有多个深度物体，且位于感兴趣区域的物体尚未聚焦，需要重新聚焦。
步骤S006：增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值；
本步骤即是对上述图像的评价函数进行加权处理；
如图3所示，是当前图像中存在两个深度的物体，未对图像的评价函数进行加权时，评价函数数值曲线的示意图；图中，当自动聚焦模块01开始从c位置开始搜索峰值时，由于不同深度物体的影响，其搜索到的第一个峰值为不感兴趣区域的聚焦位置a；此时，为了从a所在的峰值跳到b所在的峰值，可以通过减小当前聚焦区域(即不感兴趣区域)评价函数的权值，而增加未聚焦区域(即感兴趣区域)评价函数权值，得到如图4所示的评价函数曲线。
如图4所示，是当前图像中存在两个深度的物体，对图像的评价函数进行加权后，评价函数数值曲线的示意图；图中，不感兴趣的聚焦位置a的峰值被压低，而感兴趣的聚焦位置b的峰值被提高，从而，在当前的有效聚焦范围内，真正的峰值只有感兴趣区域的聚焦位置。所以，根据具体情况，将图像的评价函数的权值进行合适的调整，即可实现对感兴趣区域的聚焦。
步骤S007：场景监测模块03监测到图像的评价函数数值发生变化，通知自动聚焦模块01；
步骤S008：自动聚焦模块01对图像重新进行聚焦，结束。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自动聚焦方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将聚焦后的图像划分为两个以上的子块；
找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断所述子块所在位置是否在感兴趣区域内；
若所述子块所在位置未在感兴趣区域且当前聚焦模式为局部搜索模式，则对所述图像的评价函数进行加权处理，并对所述图像重新进行聚焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在对图像的评价函数进行加权前，首先判断当前聚焦模式。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，若所述评价函数数值最大的子块所在位置在感兴趣区域内，或者所述评价函数数值最大的子块所在位置未在感兴趣区域内但当前聚焦模式为全局搜索模式，则所述图像聚焦结束。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对图像的评价函数进行加权处理步骤具体为：
增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值。
5.一种自动聚焦装置，其特征在于，所述装置包括自动聚焦模块、感兴趣区域聚焦监测模块以及场景监测模块，其中，
所述自动聚焦模块，用于根据图像的评价函数数值，对图像进行聚焦；
所述感兴趣区域聚焦监测模块，用于将聚焦后的图像划分为两个以上的子块，并找出其中评价函数数值最大的子块的位置，判断所述子块所在位置是否在感兴趣区域内；并在所述子块所在位置未在感兴趣区域且所述自动聚焦模块的当前聚焦模式为局部搜索模式时，对所述图像的评价函数进行加权处理；
所述场景监测模块，用于监测图像的评价函数数值，并在图像的评价函数数值发生变化时，通知所述自动聚焦模块对图像重新进行聚焦。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述自动聚焦模块包括数据分析子模块和聚焦执行子模块，
所述数据分析子模块，用于根据镜头的zoom数值、位置以及图像的评价函数数值确定镜头的移动方向及移动步长；
聚焦执行子模块，用于根据所述数据分析子模块得到的镜头移动方向及移动步长，控制镜头移动，对图像进行聚焦。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，
所述感兴趣区域聚焦监测模块，用于判断所述自动聚焦模块的当前聚焦模式；以及在评价函数数值最大的子块所在位置未在感兴趣区域且当前聚焦模式为局部搜索模式时，增大感兴趣区域内子块的评价函数的权值，同时减小不感兴趣区域内子块的评价函数的权值。
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