CN105430277A - 自动聚焦控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚焦技术领域，尤其涉及一种自动聚焦控制方法和装置。所述方法包括有步骤：在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。本发明所述的自动聚焦方法，能实现快速自动聚焦及解决聚焦精度不高的问题，具有很强的实时性、很高的可靠性和实用性。

Description

自动聚焦控制方法和装置

【技术领域】

本发明涉及聚焦技术领域，尤其涉及一种自动聚焦控制方法和装置。

【背景技术】

由于光电图像传感器CCD和CMOS在图像视频领域的广泛应用，使得数字相机和摄像机在工程应用以及日常生活中已随处可见。无论是数字相机、还是摄像机，其主要功能就是获取清晰的图像，即通过调整镜头聚焦镜片组的位置来使图像的清晰度达到最佳。所以，聚焦技术已成为成像产品的关键，尤其是摄像机。

目前，基于数字图像处理的自动聚焦技术已逐渐取代了基于测距原理的传统自动聚焦方法。基于数字图像处理的自动聚焦技术利用某种数字图像处理算法，获取能判断图像清晰度的聚焦评价值，一般为图像数据的高频分量值，并根据这一评价值，采取一定的算法和策略控制镜头的聚焦电机移动以到达聚焦评价值对应的聚焦位置，获取清晰的图像。但是现有技术中的自动聚焦算法对聚焦电机行程的进行搜索时采用固定步长，不仅由于聚焦速度慢浪费了聚焦时间，且会陷入因局部极点出现震荡的问题。

【发明内容】

本发明的目的旨在解决上述至少一个问题，提供了一种自动聚焦控制方法、及采用该方法的装置。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种自动聚焦控制方法，其包括有步骤：

在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；

基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；

基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；

调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。

具体的，所述基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置的步骤，包括：

方向查找步骤，基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向；

爬坡步骤，调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，并获取移动后的第二当前聚焦估计值；

循环执行该方向查找步骤和爬坡步骤，以获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

进一步的，所述可变的特定步长值与所述当前聚焦估计值对应，且与所述当前聚焦估计值反相关。

具体的，所述基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向的步骤，包括：

当获取的当前聚焦估计值大于所述前一次聚焦估计值时，确定镜头的当前移动方向为所述的移动方向；

反之，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向。

具体的，所述当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向的步骤中，还包括：

当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较；

当前一次聚焦估计值大于或等于所述聚焦估计阈值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向；

反之，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向。

具体的，所述聚焦估计阈值与该镜头中的对象所对应的场景相对应；其中所述场景通过预设的场景识别算法来识别获得。

具体的，所述在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据的步骤，还包括：

调用驱动装置改变镜头和对象间的距离，在该距离所对应的聚焦位置上获取所述各个图像数据。

进一步的，所述调用驱动装置改变镜头和对象间的距离的步骤中，还包括：

调用驱动装置基于一定的时间间隔改变镜头和对象间的距离。

具体的，所述在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据的步骤，包括：

在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上，获取该对象在一定频带下的各个图像数据。

进一步的，并行执行所述基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置的步骤、和所述调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置的步骤。

可选的，所述为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值的算法是：

所述x是指水平高频分量值，y是指垂直高频分量值。

本发明还提供了一种自动聚焦控制装置，其包括有：

数据获取模块，用于在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；

估计值计算模块，用于基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；

聚焦位置获取模块，用于基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；

移动模块，用于调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。

具体的，所述聚焦位置获取模块，还包括有：

方向查找单元，用于基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向；

爬坡单元，用于调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，并获取移动后的第二当前聚焦估计值；

目标聚焦位置获取单元，用于循环执行该方向查找单元和爬坡单元的相应操作，以获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

具体的，所述可变的特定步长值与所述当前聚焦估计值对应，且与所述当前聚焦估计值反相关。

具体的，所述方向查找单元，还用于当获取的当前聚焦估计值大于所述前一次聚焦估计值时，确定镜头的当前移动方向为所述的移动方向；

反之，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向。

具体的，所述方向查找单元还用于当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较；

当前一次聚焦估计值大于或等于所述聚焦估计阈值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向；

反之，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向。

进一步的，所述聚焦估计阈值与该镜头中的对象所对应的场景相对应；其中所述场景通过预设的场景识别算法来识别获得。

进一步的，所述数据获取模块还用于调用驱动装置改变镜头和对象间的距离，在该距离所对应的聚焦位置上获取所述各个图像数据。

具体的，所述数据获取模块还用于调用驱动装置基于一定的时间间隔改变镜头和对象间的距离。

具体的，所述数据获取模块还用于在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上，获取该对象在一定频带下的各个图像数据。

具体的，并行执行所述数据获取模块和移动模块的相应操作。

可选的，所述数据获取模块中为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值的算法是：

所述x是指水平高频分量值，y是指垂直高频分量值。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

1、本发明提供了一种自动聚焦控制方法，在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；并基于预设的聚焦估计值第一计算规则，为每个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；然后再基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置，并调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。本发明所述的自动聚焦方法，能实现快速自动聚焦及解决聚焦精度不高的问题，具有很强的实时性、很高的可靠性和实用性。

2、本发明所述的聚焦方法，在搜索聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置时，基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，来确定镜头的移动方向；及调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，且所述可变的步长值与所述当前聚焦估计值对应，且与所述当前聚焦估计值反相关，即越接近聚焦估计值的最大值，镜头的移动步长值越小，使得能快速查找到聚焦估计值的最大值，聚焦精度高，且能提高聚焦速度。

3、本发明所述的聚焦方法，在确定镜头移动方向的过程中，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，表征该前一次聚焦估计值极可能为局部极点，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向，反之才改变镜头移动的方向。能较精确的识别出局部极点，避免了在聚焦过程中陷入局部极点而发生震荡的问题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

【附图说明】

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明中自动聚焦控制方法中聚焦曲线图，其示出了聚焦位置和聚焦估计值之间的关系；

图2是本发明中自动聚焦控制方法的一个实施例的程序流程图；

图3是本发明中自动聚焦控制方法的一个实施例的程序流程图；

图4是本发明中自动聚焦控制装置的一个实施例的结构框图；

图5是本发明中自动聚焦控制装置的一个实施例中聚焦位置获取模块的结构框图。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

需要说明的是，本发明所述方法是应用于相机或摄像机拍摄图像时自动聚焦过程。当然，本发明所述方法也可应用于具有拍摄功能的手机、PAD、便携式多媒体播放器(PMP)、TV等设备。

参见附图2，为本发明自动聚焦控制方法的一个实施例的程序流程图，其包括步骤：

S11，在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据。

需要说明的是，本发明所述的驱动装置驱动镜头在镜头和对象之间移动，且预先设定有镜头移动的单位步长，即移动的速度，且基于一预设的时间间隔停止镜头，获取镜头的当前聚焦位置的对应图像数据，如果镜头在多个不同聚焦位置上获取各个图像数据，并计算其对应的聚焦估计值，假定该多个聚焦位置上包括有目标聚焦位置，该目标聚焦位置为聚焦估计值最大时的聚焦位置，则其多组聚焦估计值及其对应的聚焦位置可形成如图1所述的聚焦曲线图。需要说明的是，所述的驱动装置可以是步进电机，该步进电机受控制器或驱动器来驱动转动，进而来驱动镜头的移动。不难理解，所述预设的时间间隔和镜头初始移动的单位步长值可以预先存储在存储介质中，其中所述存储介质可以是同步动态随机存取存储器(SDRAM)、多芯片封装(MCP)存储器或动态随机存取存储器(DRAM)。

需要说明的是，该镜头所移动的步长是指镜头从当前开始移动时所对应的聚焦位置到移动后第一次停止这期间移动的距离。在实际的操作过程中，该步长一般用特定脉宽的脉冲数来表示，因此具体的数值跟所采用的控制器、驱动器和电机的相关参数有关，同时该步长的取值还在一定程度上决定着算法的实时性和鲁棒性，因此必须按照实际系统构成通过实验来确定，该步长对整个方法的一般影响是：步长太小，导致自动聚焦过程耗时严重，同时在聚焦开始阶段容易陷入局部极点；但是步长过大，导致在聚焦估计值得最大值搜索过程中很容易越过该最大值，如果越过的距离非常大，则导致本方法采用的算法无法收敛。

具体的，本实施例通过调用驱动装置基于一定的时间间隔改变镜头和对象之间的距离，在该距离所对应该的聚焦位置上获取某一帧图像的图像数据。然后，将所述图像数据通过图像信号处理装置执行降噪、伽马校正、色彩滤波阵列差值、色彩矩阵处理、色彩校正或色彩增强来提高图像质量，并通过高通滤波器或带通滤波器滤波和去噪，可以得到该对象图像数据在一定频带下的高频分量数据。

进一步的，请参见附图2，本发明一个实施例中所述方法还包括步骤：

S12，基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值。

不难理解，前述步骤中通过驱动装置移动镜头获取了对应于多个不同聚焦位置的图像数据，该步骤中基于预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值。其中，所述预设的第一计算规则，预设存储在存储介质中，其中所述存储介质可以是同步动态随机存取存储器(SDRAM)、多芯片封装(MCP)存储器或动态随机存取存储器(DRAM)。

需要说明的是，本发明明所述的“聚焦估计值”是指代表清楚可见图像的特征部分和轮廓部分的状态的数值估计指数。因此，所述聚焦估计值可以通过边沿增强在图像相邻像素间的亮度数据的差别而计算聚焦估计值，或者，也可以根据像素的灰度值、亮度的倒数、亮度的离差等来计算聚焦估计值。

根据本发明的一个实施例所揭示，本发明中为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值所对应的算法是：

所述x是指水平高频分量值，y是指垂直高频分量值，本算法是将数据图像所得的当前帧图像数据所有水平x和垂直y的高频能量值进行累加而得到所述的聚焦估计值。

进一步的，请参见附图2，本发明一个实施例中所述方法还包括步骤：

S13，基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置。

具体的，请参见附图3，在本发明的一个实施例中，所述基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置的步骤中，具体包括：

S131,方向查找步骤，基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向；

S132,爬坡步骤，调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，并获取移动后的第二当前聚焦估计值；

S133,循环执行该方向查找步骤和爬坡步骤，以获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

具体的，当获取的当前聚焦估计值大于或等于所述前一次聚焦估计值时，表征当前镜头所述的聚焦位置还没有越过聚焦估计值的最大值所对应的目标聚焦位置，还可以继续沿着该镜头的移动方向移动，则镜头下一步的移动方向与当前的移动方向相同；反之，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，表征当前镜头所述的聚焦位置可能已经越过聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置；或者当前镜头所述的聚焦位置已越过一个局部极点。因此本实施例中还需要进一步的判断当前的聚焦位置是否只是越过了的局部极点。

具体的，在本发明的一个步骤中，预先设置有聚焦估计阈值，当所述方向查找步骤中已判断得到获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，还需要比较该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较，当该前一次聚焦估计值大于或等于所述聚焦估计阈值时，表征该前一次聚焦估计值不是局部极点，说明已越过了目标聚焦位置，则镜头下一步的移动方向与当前的移动方向相反；反之，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，表征所述前一次聚焦估计值为局部极点，则镜头当前移动方向即为下一步的移动方向。

进一步的，在发明的一个实施例中，所述聚焦估计阈值与该镜头中的对象所对应的场景相对应；其中所述场景通过预设的场景识别算法来识别获取。不难理解，本实施例中预先设置有场景识别算法，以及相关联存储有不同场景及聚焦估计阈值。具体的，本实施例中可以通过获取的图像数据，分析该图像数据的光强信息、获得的聚焦估计值的变化规律和分布情况来判断当前对象的场景。

不难理解，本发明所述的聚焦方法，在确定镜头移动方向的过程中，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，表征该前一次聚焦估计值极可能为局部极点，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向，反之才改变镜头移动的方向。能较精确的识别出局部极点，避免了在聚焦过程中陷入局部极点而发生震荡的问题。

进一步的，当在判定镜头下一步的移动方向时，还需要同步判定镜头下一步的移动步长，循环执行该方向查找步骤和爬坡步骤，直到获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。具体的，在本发明的一个实施例中，所述镜头下一步移动的特定步长值与所述当前聚焦估计值相对应，且与所述当前聚焦估计值反相关，即当得到的聚焦估计值越大，镜头下一步的移动步长值越小；反之，当得到的聚焦估计值越小，镜头下一步的移动步长值越大。不难理解，该实施例所述方法能快速查找到聚焦估计值的最大值，聚焦精度高，且能提高聚焦速度。

需要说明的是，该镜头所移动的步长是指镜头从当前开始移动时所对应的聚焦位置到移动后第一次停止这期间移动的距离。在实际的操作过程中，该步长一般用特定脉宽的脉冲数来表示，因此具体的数值跟所采用的控制器、驱动器和电机的相关参数有关，同时该步长的取值还在一定程度上决定着算法的实时性和鲁棒性，因此必须按照实际系统构成通过实验来确定，该步长对整个方法的一般影响是：步长太小，导致自动聚焦过程耗时严重，同时在聚焦开始阶段容易陷入局部极点；但是步长过大，导致在聚焦估计值得最大值搜索过程中很容易越过该最大值，如果越过的距离非常大，则导致本方法采用的算法无法收敛。因此，所述镜头移动的下一步步长与当前的聚焦估计值的对应关系，要根据当前的实际场景及采用的控制器、驱动器和电机的相关参数来设定。

进一步的，参见附图2，本发明所述方法的一个实施例中还包括有步骤：

S14，调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。

不难理解，前述步骤中已通过预设的第二规则获取了聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；该步骤中调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。需要说明的是，所述的驱动装置可以是步进电机，该步进电机受控制器或驱动器来驱动转动，进而来驱动镜头的移动。在实际的操作中，所述基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚集位置的步骤，和所述调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置的步骤是并行执行的。

综上所述，本发明提供了一种自动聚焦控制方法，在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；并基于预设的聚焦估计值第一计算规则，为每个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；然后再基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置，并调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。本发明所述的自动聚焦方法，能实现快速自动聚焦及解决聚焦精度不高的问题，具有很强的实时性、很高的可靠性和实用性。

基于计算机的模块化思维，本发明还提供了一种采用上述自动聚焦控制方法的装置，请参见附图4，其包括有数据获取模块11、估计值计算12、聚焦位置获取模块13和移动模块14。需要说明的是，本发明所述装置是应用于具备自动聚焦功能的相机或摄像机。当然，本发明所述装置也可应用于具有拍摄功能的手机、PAD、便携式多媒体播放器(PMP)、TV等设备。为方便说明，本发明实施例以数字摄像机为例来示例性说明其具体实施方式，但是该实施例并不能构成对本发明的限制。以下具体揭示各模块实现的具体功能。

所述数据获取模块11，用于在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据。

需要说明的是，本发明所述的数据获取模块11通过其中的驱动装置移动镜头来获取各个图像数据。不难理解，驱动装置驱动镜头在镜头和对象之间移动，且预先设定有镜头移动的单位步长，即移动的速度，且基于一预设的时间间隔停止镜头，数据获取模块11即可获取镜头的当前聚焦位置的对应图像数据，如果镜头在多个不同聚焦位置上获取各个图像数据，并计算其对应的聚焦估计值，假定该多个聚焦位置上包括有目标聚焦位置，该目标聚焦位置为聚焦估计值最大时的聚焦位置，则其多组聚焦估计值及其对应的聚焦位置可形成如图1所述的聚焦曲线图。需要说明的是，所述数据获取模块11的驱动装置可以是步进电机，该步进电机受控制器或驱动器来驱动转动，进而来驱动镜头的移动。不难理解，所述数据获取模块11中预设的时间间隔和镜头初始移动的单位步长值可以预先存储在存储介质中，其中所述存储介质可以是同步动态随机存取存储器(SDRAM)、多芯片封装(MCP)存储器或动态随机存取存储器(DRAM)。

需要说明的是，所述数据获取模块11中镜头所移动的步长是指镜头从当前开始移动时所对应的聚焦位置到移动后第一次停止这期间移动的距离。在实际的操作过程中，该步长一般用特定脉宽的脉冲数来表示，因此具体的数值跟所采用的控制器、驱动器和电机的相关参数有关，同时该步长的取值还在一定程度上决定着算法的实时性和鲁棒性，因此必须按照实际系统构成通过实验来确定，该步长对整个方法的一般影响是：步长太小，导致自动聚焦过程耗时严重，同时在聚焦开始阶段容易陷入局部极点；但是步长过大，导致在聚焦估计值得最大值搜索过程中很容易越过该最大值，如果越过的距离非常大，则导致本方法采用的算法无法收敛。

具体的，本实施例所述数据获取模块11通过调用驱动装置基于一定的时间间隔改变镜头和对象之间的距离，在该距离所对应该的聚焦位置上获取某一帧图像的图像数据。然后，所述数据获取模块11将所述图像数据通过图像信号处理装置执行降噪、伽马校正、色彩滤波阵列差值、色彩矩阵处理、色彩校正或色彩增强来提高图像质量，并通过高通滤波器或带通滤波器滤波和去噪，可以得到该对象图像数据在一定频带下的高频分量数据。

进一步的，请参见附图4，所述估计值计算模块12，用于基于前述数据获取模块11获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值。

不难理解，前述数据获取模块11通过驱动装置移动镜头获取了对应于多个不同聚焦位置的图像数据，所述估计值计算模块12基于预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值。其中，所述预设的第一计算规则，预设存储在存储介质中，其中所述存储介质可以是同步动态随机存取存储器(SDRAM)、多芯片封装(MCP)存储器或动态随机存取存储器(DRAM)。

需要说明的是，本发明明所述的“聚焦估计值”是指代表清楚可见图像的特征部分和轮廓部分的状态的数值估计指数。因此，所述聚焦估计值可以通过边沿增强在图像相邻像素间的亮度数据的差别而计算聚焦估计值，或者，也可以根据像素的灰度值、亮度的倒数、亮度的离差等来计算聚焦估计值。

根据本发明的一个实施例所揭示，本发明中为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值所对应的算法是：

所述x是指水平高频分量值，y是指垂直高频分量值，本算法是将数据图像所得的当前帧图像数据所有水平x和垂直y的高频能量值进行累加而得到所述的聚焦估计值。

进一步的，请参见附图4，所述聚焦位置获取模块13，用于基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置。

具体的，请参见附图5，在本发明的一个实施例中，所述聚焦位置获取模块13，还包括有：

方向查找单元131,用于基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向；

爬坡单元132,用于调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，并获取移动后的第二当前聚焦估计值；

目标聚焦位置获取单元133,用于循环执行该方向查找单元和爬坡单元的相应操作，以获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

具体的，所述方向查找单元131，还用于当获取的当前聚焦估计值大于或等于所述前一次聚焦估计值时，表征当前镜头所述的聚焦位置还没有越过聚焦估计值的最大值所对应的目标聚焦位置，还可以继续沿着该镜头的移动方向移动，则镜头下一步的移动方向与当前的移动方向相同；反之，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，表征当前镜头所述的聚焦位置可能已经越过聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置；或者当前镜头所述的聚焦位置已越过一个局部极点。因此本实施例中还需要进一步的判断当前的聚焦位置是否只是越过了的局部极点。

具体的，在本发明的一个实施例中，预先设置有聚焦估计阈值，当所述方向查找单元131已判断得到获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，还需要比较该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较，当该前一次聚焦估计值大于或等于所述聚焦估计阈值时，表征该前一次聚焦估计值不是局部极点，说明已越过了目标聚焦位置，则镜头下一步的移动方向与当前的移动方向相反；反之，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，表征所述前一次聚焦估计值为局部极点，则镜头当前移动方向即为下一步的移动方向。

进一步的，在发明的一个实施例中，所述聚焦估计阈值与数据获取模块11中获取的对象所对应的场景相对应；其中所述场景通过预设的场景识别算法来识别获取。不难理解，本实施例中预先设置有场景识别算法，以及相关联存储有不同场景及聚焦估计阈值。具体的，本实施例中可以通过数据获取模块11获取的图像数据，方向查找单元131分析该图像数据的光强信息、获得的聚焦估计值的变化规律和分布情况来判断当前对象的场景。

不难理解，本发明所述的自动聚焦装置，在方向查找单元131确定镜头移动方向的过程中，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，表征该前一次聚焦估计值极可能为局部极点，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向，反之才改变镜头移动的方向。即本装置能较精确的识别出局部极点，避免了在聚焦过程中陷入局部极点而发生震荡的问题。

进一步的，当方向查找单元131在判定镜头下一步的移动方向时，还需要采用爬坡单元132同步判定镜头下一步的移动步长，目标聚焦位置获取单元133循环调用所述方向查找单元131和爬坡单元132执行相应操作，直到获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

具体的，在本发明的一个实施例中，所述爬坡单元132确定的镜头下一步移动的特定步长值与所述当前聚焦估计值相对应，且与所述当前聚焦估计值反相关，即当得到的聚焦估计值越大，镜头下一步的移动步长值越小；反之，当得到的聚焦估计值越小，镜头下一步的移动步长值越大。不难理解，该实施例能快速查找到聚焦估计值的最大值，聚焦精度高，且能提高聚焦速度。

需要说明的是，该爬坡单元132中镜头所移动的步长是指镜头从当前开始移动时所对应的聚焦位置到移动后第一次停止这期间移动的距离。在实际的操作过程中，该步长一般用特定脉宽的脉冲数来表示，因此具体的数值跟所采用的控制器、驱动器和电机的相关参数有关，同时该步长的取值还在一定程度上决定着算法的实时性和鲁棒性，因此必须按照实际系统构成通过实验来确定，该步长对整个方法的一般影响是：步长太小，导致自动聚焦过程耗时严重，同时在聚焦开始阶段容易陷入局部极点；但是步长过大，导致在聚焦估计值得最大值搜索过程中很容易越过该最大值，如果越过的距离非常大，则导致本方法采用的算法无法收敛。因此，所述爬坡单元132中镜头移动的下一步步长与当前的聚焦估计值的对应关系，要根据当前的实际场景及采用的控制器、驱动器和电机的相关参数来设定。

进一步的，参见附图4，所述移动模块14，用于调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。

不难理解，前述聚焦位置获取模块13中已通过预设的第二规则获取了聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；该移动模块14调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。需要说明的是，所述的驱动装置可以是步进电机，该步进电机受控制器或驱动器来驱动转动，进而来驱动镜头的移动。在实际的操作中，所述数据获取模块13和移动模块14并行执行对应的操作。

综上所述，本发明提供了一种自动聚焦控制装置，所述数据获取模块11在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；所述估计值计算模块12基于预设的聚焦估计值第一计算规则，为每个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；然后所述聚焦位置获取模块13再基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置，所述移动模块14调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。本发明所述的自动聚焦装置，能实现快速自动聚焦及解决聚焦精度不高的问题，具有很强的实时性、很高的可靠性和实用性。

在此处所提供的说明书中，虽然说明了大量的具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动聚焦控制方法，其特征在于，包括有步骤：

在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；

基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；

基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；

调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置的步骤，包括：

方向查找步骤，基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向；

爬坡步骤，调用驱动装置在该移动方向下以一可变的特定步长值移动摄像头，并获取移动后的第二当前聚焦估计值；

循环执行该方向查找步骤和爬坡步骤，以获取该聚焦估计值的最大值对应的目标聚焦位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述可变的特定步长值与所述当前聚焦估计值对应，且与所述当前聚焦估计值反相关。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于获取的当前聚焦估计值与前一次聚焦估计值之间的大小关系，确定镜头的移动方向的步骤，包括：

当获取的当前聚焦估计值大于所述前一次聚焦估计值时，确定镜头的当前移动方向为所述的移动方向；

反之，当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向的步骤中，还包括：

当获取的当前聚焦估计值小于所述前一次聚焦估计值时，对该前一次聚焦估计值与预设的聚焦估计阈值进行比较；

当前一次聚焦估计值大于或等于所述聚焦估计阈值时，将与镜头的当前移动方向相反的方向确定为所述的移动方向；

反之，当前一次聚焦估计值小于所述聚焦估计阈值时，将镜头的当前移动方向确定为所述的移动方向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述聚焦估计阈值与该镜头中的对象所对应的场景相对应；其中所述场景通过预设的场景识别算法来识别获得。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据的步骤，还包括：

调用驱动装置改变镜头和对象间的距离，在该距离所对应的聚焦位置上获取所述各个图像数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调用驱动装置改变镜头和对象间的距离的步骤中，还包括：

调用驱动装置基于一定的时间间隔改变镜头和对象间的距离。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据的步骤，包括：

在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上，获取该对象在一定频带下的各个图像数据。

10.一种自动聚焦控制装置，其特征在于，包括有：

数据获取模块，用于在镜头和对象之间多个不同聚焦位置上获取对象的各个图像数据；

估计值计算模块，用于基于获取的各个图像数据及预设的第一计算规则，为多个聚焦位置中的每一个计算对应的聚焦估计值；

聚焦位置获取模块，用于基于预设的第二规则获取聚焦估计值达到最大值的目标聚焦位置；

移动模块，用于调用驱动装置将镜头移动到所述目标聚焦位置。