CN103838058A

CN103838058A - 自动对焦方法

Info

Publication number: CN103838058A
Application number: CN201210480954.8A
Authority: CN
Inventors: 林国宏
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-06-04

Abstract

一种自动对焦方法，用来根据电流来搜寻镜头的位置。该方法结合抛物线插值方式和黄金分割法实现减少了搜寻次数及避免搜寻结果落入区域峰值。

Description

自动对焦方法

技术领域

本发明涉及一种自动对焦方法。

背景技术

数字相机、具有照相功能的手机等电子产品已经是非常普遍的照相设备，该等电子产品必须对焦在正确的物体上已获得良好的照相质量，故，自动对焦方法是很重要的。

习知技术中已有一些自动对焦的搜寻方法，如，全域搜寻法（globalsearch）。全域搜寻法是记录镜头每移动一步所获得的图像并计算图像的清晰度，当镜头被依序移动到所有搜寻位置并取得图像的清晰度之后，即搜寻完毕，然后再取出具有最大清晰度的图像所对应的镜头的位置，并将镜头移动到该位置从而完成自动对焦。全域搜寻法的搜寻结果是现有技术中对焦方法中最准确的，惟，所需要的搜寻时间以及移动镜头的次数是最多的，所以消耗的时间最多。

为了改良上述全域搜寻方式，先以较大的搜寻间距的逐一计算MTF值，发现MTF值越过峰值时，则改变搜寻方向，并同时缩小搜寻间距以重新计算MTF值；反复上述步骤，直到MTF值越过的峰值不再发生改变时，则完成自动对焦功能，但当MTF曲线呈现些许振荡时，则容易落入区域峰值的搜寻结果，不是全域峰值。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种兼具耗时较少及避免搜寻结果落入区域峰值的自动对焦方法。

一种自动对焦方法，用来判断镜头的对焦位置，所述镜头被一音圈马达所驱动，所述音圈马达根据输入的电流值而驱动所述镜头移动，所述自动对焦方法包括：

S1，定义驱动电流的初始搜寻边界和电流允许差异，左边界记作L、右边界记作R、允许差异记作δ，其中，R大于L且R-L大于δ；

S2，于搜寻边界内随机取三个电流值d₁、d₂、d₃以分别将镜头移动到相应位置以取得三幅图像，计算并记录三幅图像的清晰度m₁、m₂、m₃；

S3，利用（d₁，m₁）、（d₂，m₂）及（d₃，m₃）三个点得到一条拋物线，并利用该拋物线顶点之水平坐标d_n作为下一次的电流值输入然后得到对应的图像清晰度m_n；

S4，对m_n、m₁、m₂、m₃进行排序，如果m_n是m_n、m₁、m₂、m₃中的最大值，则重回S3，利用m_n、m₁、m₂、m₃中三个较大值及对应电流重新得到抛物线；反之，m_n不是m_n、m₁、m₂、m₃中的最大值，则进行S5；

S5，于搜寻边界内取样三个电流d′₁、d′₂、d′₃以分别将镜头移动到不同位置以取得三幅图像，计算并记录三幅图像的清晰度m′₁、m′₂、m′₃，其中，d′₁=L+r(R-L)、d′₂=L+r(d₁′-L)、d′₃＝L+r(R-d′₁)，r为黄金分割点0.618；

S6，对S2-S5中的所有清晰度排序，如果m′₁、m′₂、m′₃任意一个是最大值，则重回S3，利用所有清晰度中三个较大值及对应电流重新得到抛物线，反之，任意一个均不是最大值，则进行S7；

S7，根据m′₁、m′₂、m′₃是三者中较大值的情况执行a、b或c：

a，m′₁不是最大值且是m′₁、m′₂、m′₃中较大值，若m₂>m₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d′₃与R，如果R-d′₃小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₂<m′₃，则右边界重新定义为d′₂，如果L-d′₂小于δ则采用L对应的图像清晰度、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；

b，m′₂不是最大值m′₁、m′₂、m′₃，若m′₁>m′₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d′₃与R，如果R-d′₃小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m₁<m₃，则右边界重新定义为d′₁，如果L-d′₁小于δ，则采用L对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；

c，m₃不是最大值m′₁、m′₂、m′₃，若m′₁>m′₂，则左边届重新定义为d′₂，比较d′₂与R，如果R-d′₂小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m₁<m₂，则右边界重新定义为d′₁，如果L-d′₁小于δ，则采用L对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度。

相较于现有技术，本发明实施例的自动对焦方法藉由插值搜寻法搜需最佳对焦电流，相对全域搜寻法减少了搜寻次数，降低了搜寻时间，从而使得自动对焦方法兼具准确性及耗时较少之特点，而且结合搜寻边界朝向期望值夹挤，可避免搜寻结果落入区域峰值。

具体实施方式

本发明实施例提供的自动对焦方法用来在相机、手机等电子装置中判断并确定镜头的位置，镜头被音圈马达所驱动，输入音圈马达的驱动电流值不同，镜头的位移量也不同，换言之，镜头根据输入的驱动电流值而被移动到不同的位置以得到图像。

本实施例的自动对焦方法包括步骤S1-S7。

S1，定义驱动电流的初始搜寻边界和电流允许差异，左边界记作L、右边界记作R、允许差异记作δ，其中，R大于L且R-L大于δ。

需要说明的是，δ的取值小于等于0.05，优选地，小于等于0.01；搜寻边界应该于音圈马达允许输入的驱动电流的范围内设定。

S2，于搜寻边界内随机取三个电流值d₁、d₂、d ₃以分别将镜头移动到相应位置以取得三幅图像，计算并记录三幅图像的清晰度m₁、m₂、m₃。

清晰度可以利用图像的灰阶直方图求得，公式如下MTF=(H-L)/(H+L)，其中，H、L的取值如下，H=Ave+0.6(Max-Ave)，L=Ave-0.6(Ave-Min)，Ave为灰阶度的平均值，Max为灰阶度的最大值，Min为灰阶度的最小值。灰阶度可以为红、绿、蓝中的任意一种。

S3，利用（d₁，m₁）、（d₂，m₂）及（d₃，m₃）三个点得到一条拋物线，并利用该拋物线顶点之水平坐标d_n作为下一次的电流值输入然后得到对应的图像清晰度m_n。

以电流值为水平坐标、清晰度为垂直坐标建立坐标系，利用描点法得到同时通过（d₁，m₁）、（d₂，m₂）及（d₃，m₃）的曲线，并得到曲线的顶点的水平坐标d_n，然后采用d_n驱动所述镜头移动至相应位置并取得图像，计算并记录所述图像的清晰度m_n。S4，对m_n、m₁、m₂、m₃进行排序，如果m_n是m_n、m₁、m₂、m₃中的最大值，则重回S3，利用m_n、m₁、m₂、m₃中三个较大值及对应电流重新得到抛物线；反之，m_n不是m_n、m₁、m₂、m₃中的最大值，则进行S5。

S5，于搜寻边界内取样三个电流d′₁、d′₂、d′₃以分别将镜头移动到不同位置以取得三幅图像，计算并记录三幅图像的清晰度m′₁、m′₂、m′₃，其中，d′₁=L+r(R-L)、d′₂=L+r(d′₁-L)、d′₃＝L+r(R-d′₁)，r为黄金分割点0.618。

S6，对S2-S5中的所有清晰度排序，如果m′₁、m′₂、m′₃任意一个是最大值，则重回S3，利用所有清晰度中三个较大值及对应电流重新得到抛物线，反之，任意一个均不是最大值，则进行S7。

S7，根据m′₁、m′₂、m′₃是三者中较大值的情况执行a、b或c。

a，m′₁不是最大值且是m′₁、m′₂、m′₃中较大值，若m′₂>m′₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d₃与R，如果R-d₃′小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₂<m′₃，则右边界重新定义为d′₂，如果L-d′₂小于δ则采用L对应的图像清晰度、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度。

b，m′₂不是最大值m′₁、m′₂、m′₃，若m₁>m₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d′₃与R，如果R-d′₃小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₁<m′₃，则右边界重新定义为d′₁，如果L-d′₁小于δ，则采用L对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度。

c，m′₃不是最大值m′₁、m′₂、m′₃，若m′₁>m′₂，则左边届重新定义为d′₂，比较d′₂与R，如果R-d′₂小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₁<m′₂，则右边界重新定义为d′₁，如果L-d′₁小于δ，则采用L对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度。

本发明实施例的自动对焦方法采用插值搜寻法搜需最佳对焦电流，相对全域搜寻法减少了搜寻次数，降低了搜寻时间，从而使得自动对焦方法兼具准确性及耗时较少之特点，结合黄金分割法将左边界和右边界不断朝向期望值夹挤，可避免搜寻结果落入区域峰值。

可以理解的是，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种自动对焦方法，用来判断镜头的对焦位置，所述镜头被一音圈马达所驱动，所述音圈马达根据输入的电流值而驱动所述镜头移动，所述自动对焦方法包括：

S3，利用（d₁,m₁）、（d₂,m₂)及(d₃,m₃)三个点得到一条拋物线，并利用该拋物线顶点之水平坐标d_n作为下一次的电流值输入然后得到对应的图像清晰度m_n；

S5，于搜寻边界内取样三个电流d′₁、d′₂、d′₃以分别将镜头移动到不同位置以取得三幅图像，计算并记录三幅图像的清晰度m′₁、m′₂、m′₃，其中，d′₁=L+r(R-L)、d′₂=L+r(d′₁-L)、d′₃＝L+r(R-d′₁)，r为黄金分割点0.618；

a，m′₁不是最大值且是m′₁、m′₂、m′₃中较大值，若m′₂>m′₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d′₃与R，如果R-d′₃小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₂<m′₃，则右边界重新定义为d′₂，如果L-d′₂小于δ则采用L对应的图像清晰度、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；

b，m′₂不是最大值m′₁、m′₂、m′₃，若m′₁>m′₃，则左边届重新定义为d′₃，比较d′₃与R，如果R-d′₃小于δ，则采用R对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于重新定义的左边界和右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；若m′₁<m′₃，则右边界重新定义为d′₁，如果L-d′₁小于δ，则采用L对应的图像清晰度、m′₁、m′₂、m′₃中较大值对应的电流驱动镜头移动完成对焦，反之，则重回S2，于左边界和重新定义的右边界内随机取三个电流并得到相应的图像清晰度；

2.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述预定范围为小于等于0.005。

3.如权利要求2所述的自动对焦方法，其特征在于，所述预定范围为小于等于0.001。

4.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，清晰度采用下列公式计算得出：清晰度=(H-L)/(H+L)，H=Ave+0.6(Max-Ave)，L=Ave-0.6(Ave-Min)，Ave为灰阶度的平均值，Max为灰阶度的最大值，Min为灰阶度的最小值。