CN106231201A - 自动对焦方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动对焦方法及装置，涉及投影技术领域。自动对焦方法包括S1，获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，所述转动角度信息包括转动角度；S2，提取出所述图像数据中的特征图像；S3，计算所述特征图像的清晰度；S4，重复步骤S1‑S3找到清晰度最高的特征图像；S5，控制驱动电机转动至所述清晰度最高的特征图像对应的转动角度。本发明提供的自动对焦方法及装置可实现投影仪的自动对焦，且对焦精度高，整个过程中无需用户手动操作，提升用户体验。

Description

自动对焦方法及装置

技术领域

本发明涉及投影技术领域，具体而言，涉及一种自动对焦方法及装置。

背景技术

投影仪是用于将图像投影到诸如屏幕之类的目标上的装置，现有的投影仪中，大都是通过手动对焦，对焦时系统中会预先设定一个参照图片，然后用户通过投影仪滑轮或者遥控器进行手动对焦。

然而采用这样的对焦方式，对焦精度不高，每次对焦都需要用户打开对焦界面，十分繁琐，已致用户体验度不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种自动对焦的方法及装置以实现投影仪的自动高精度对焦，提升用户体验。

本发明实施例提供了一种自动对焦方法，该自动对焦方法包括：

S1，获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，所述转动角度信息包括转动角度；

S2，提取出所述图像数据中的特征图像；

S3，计算所述特征图像的清晰度；

S4，重复步骤S1-S3找到清晰度最高的特征图像；

S5，控制驱动电机转动至所述清晰度最高的特征图像对应的转动角度。

优选地，所述提取出所述图像数据中的特征图像的步骤包括：

对所述图像数据进行二值化处理；

提取二值化处理后的所述图像数据的图像轮廓；

提取出所述图像轮廓中的特征图像。

优选地，在所述对所述图像数据进行二值化处理的步骤之前，所述方法还包括：

对所述图像数据进行滤波处理。

优选地，所述找到清晰度最高的特征图像的步骤包括：

找到清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像；

将所述清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像定义为所述清晰度最高的特征图像。

优选地，在所述获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据的步骤之前，所述方法还包括：

将所述驱动电机的转动角度归零。

本发明实施例还提供了一种自动对焦装置，该自动对焦装置包括：

数据获取单元，用于获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，所述转动角度信息包括转动角度；

特征图像提取单元，用于提取出所述图像数据中的特征图像；

清晰度计算单元，用于计算所述特征图像的清晰度；

查找单元，用于找到清晰度最高的特征图像；

驱动电机控制单元，用于控制驱动电机转动至所述清晰度最高的特征图像对应的转动角度。

优选地，所述特征图像提取单元包括：

二值化处理子单元，用于对所述图像数据进行二值化处理；

图像轮廓提取子单元，用于提取二值化处理后的所述图像数据的图像轮廓；

特征图像提取子单元，用于提取出所述图像轮廓中的特征图像。

优选地，所述特征图像提取单元还包括：

滤波子单元，用于对所述图像数据进行滤波处理。

优选地，所述查找单元包括：

查找子单元，用于找到清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像；

定义子单元，用于将所述清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像定义为所述清晰度最高的特征图像。

优选地，自动对焦装置还包括：

驱动电机归零单元，用于将所述驱动电机的转动角度归零。

对于现有技术，本发明提供的自动对焦方法及装置具有如下的有益效果：

本发明提供的自动对焦方法及装置，可通过提取摄像头上传的图像数据中的特征图像计算出该特征图像的清晰度，然后找到清晰度最高的特征图像，并控制驱动电机转动至清晰度最高的特征图像对应的转动角度，从而可实现投影仪的自动对焦，且对焦精度高，整个过程中无需用户手动操作，提升用户体验。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的自动对焦方法的流程图。

图2是本发明较佳实施例提供的自动对焦装置的功能模块示意图。

主要元件符号说明

数据获取单元100，特征图像提取单元200，滤波子单元210，二值化处理子单元220，图像轮廓提取子单元230，特征图像提取子单元240，清晰度计算单元300，查找单元400，查找子单元410，定义子单元420，驱动电机控制单元500，驱动电机归零单元600。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，是本发明较佳实施例提供的自动对焦方法的流程图，下面将对图1所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S101，将驱动电机的转动角度归零。

本发明实施例提供的自动对焦方法应用于自动对焦装置，用于对对投影仪进行自动对焦，投影仪设置有用于调节焦距的驱动电机。

该自动对焦装置可以为服务器或电脑、手机等智能终端也可以为与投影仪一体设置的智能终端。在对投影仪进行自动对焦时，可通过图像采集设备采集投影仪投影到屏幕上的图像数据并上传给自动对焦装置，同时可通过角度传感器检测驱动电机的转动角度并反馈给自动对焦装置(当驱动电机为步进电机时，则不需要设置角度传感器，为方便描述本实施例中驱动电机采用步进电机)。

在对投影仪进行自动对焦之前，首先自动对焦装置控制投影仪上的驱动电机转动，调节投影仪上的两个透镜的距离，使投影仪的两个透镜的距离保持在最近(或最远)的距离，此时即为驱动电机的转动角度归零。

步骤S102，获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据。

驱动电机的转动角度归零后，控制驱动电机向与转动角度归零时相反的方向转动，在转动的过程中摄像机获取当前投影到屏幕上的图像数据并上传给自动对焦装置，同时自动对焦装置还获取当前时刻驱动电机的转动角度信息，转动角度信息包括驱动电机的转动角度(可通过检测向驱动电机输入的脉冲数确定驱动电机的转动角度)，并将当前的图像数据与当前的转动角度对应关系。

步骤S103，提取出图像数据中的特征图像。

获取到当前的图像数据后，自动对焦装置对获取到的图像数据进行滤波处理。

滤波处理可以采用高斯滤波、均值滤波、中值滤波和双边滤波等。较佳的，本实施例中滤波处理优选采用均值滤波或中值滤波。

以均值滤波为例，其采用的主要方法为邻域平均法，用均值代替原图像中的各个像素值，即对待处理的当前像素点(x，y)，选择一个模板，该模板由其近邻的若干像素组成，求模板中所有像素的均值，再把该均值赋予当前像素点(x，y)，计算公式为g(x，y)＝1/m∑f(x，y)。其中，m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数，g(x，y)为当前点的灰度值，f(x，y)为当前点及其近邻的若干像素点的灰度值的总和。这样的方法可以平滑图像，去除图像数据中的干扰信号，且运算速度快，算法简便。

滤波完成后，对滤波后的图像数据进行二值化处理。较佳的，二值化处理可以采用灰度平均值值法或迭代阈值算法。

灰度平均值值法是用整幅图像的灰度平均值作为二值化的阈值。计算公式为Threshold＝Sum/Amount，其中h(g)表示当前点的亮度值(灰度值)，Amount表示总的像素点数量，Sum表示所有像素点的总亮度值，Threshold表示二值化的阈值，二值化值小于该阈值的二值化值则认为是0，大于或等于该阈值的二值化值则认为是255。

迭代阈值算法则是先假定一个阈值，然后计算在该阈值下的前景和背景的中心值，当前景和背景中心值得平均值和假定的阈值相同时，则迭代中止，并以此值为阈值进行二值化，在此不再做详细说明。

二值化处理完成后，再提取二值化处理后的图像数据的图像轮廓。图像轮廓提取公式为G_x＝|I(x,y)-I(x+1,y+1)|，G_y＝|I(x,y+1)-I(x+1,y)|，然后取其中最大的值作为坐标点为(x，y)的像素点的亮度值，其中，I(x,y)表示坐标点为(x，y)的像素点的亮度值，I(x+1,y+1)表示坐标点为(x+1，y+1)的像素点的亮度值，I(x,y+1)表示坐标点为(x，y+1)的像素点的亮度值，I(x+1,y)表示坐标点为(x+1，y)的像素点的亮度值。

提取出图像数据的图像轮廓后在通过图像轮廓识别方法，提取出图像轮廓中的特征图像，该特征图像为预先设定好的图像(如方形、圆形或字符等等)，在打开投影仪时该预先设定好的图像会被投影仪投影在屏幕上。

随着驱动电机的转动，投影仪的两个透镜的距离逐渐增加(或减小)，投影在屏幕上的图像从最模糊的状态逐渐变得清晰。当投影在屏幕上的图像十分模糊时，无法提出图像数据中的图像轮廓。此时自动对焦装置再次对最新获得的摄像机上传的图像数据进行特征图像提取，并记录最新获得的驱动电机转动角度信息，直到提取出图像数据中的特征图像。

步骤S104，计算特征图像的清晰度。

提取出图像数据中的特征图像后，截取其中部分区域，采用平方梯度函数对截取的部分区域进行清晰度计算，得到特征图像的清晰度，计算公式为其中，I(x,y)表示坐标为(x，y)的像素点的亮度值，I(x,y+1)表示坐标为(x,y+1)的像素点的亮度值，M表示截取区域的水平宽度，N表示截取区域的垂直高度，假定截取区域宽为100个像素点，高50个像素点，那么M＝100，N＝50。特征图像的清晰度f(I)的值越大则表示该特征图像的清晰度越高。

步骤S105，找到清晰度最高的特征图像。

当得到特征图像的清晰度后，自动对焦装置会继续重复执行上述步骤S102-S104，得到多个特征图像的清晰度。

随着驱动电机的转动，投影仪的两个透镜的距离逐渐增加(或减小)，投影在屏幕上的图像也逐渐变得清晰，当两个透镜的距离达到某一值时，投影在屏幕上的图像清晰度最高，随时驱动电机的继续转动，投影在屏幕上的图像又开始逐渐变得模糊。因此，在此过程中，特征图像的清晰度会逐渐增加，在达到峰值后逐渐降低。

因此，自动对焦装置会在每得到一个特征图像的清晰度后，将该特征图像的前一个特征图像(为方便描述，以下简称为在前特征图像)的清晰度分别与当前特征图像的清晰度以及在前特征图像的前一个特征图像的清晰度相比较。如果在前特征图像的清晰度分别大于当前特征图像的清晰度以及在前特征图像的前一个特征图像的清晰度，则说明该在前特征图像的清晰度达到峰值，那么将该在前特征图像定义为清晰度最高的特征图像。

步骤S106，控制驱动电机转动至清晰度最高的特征图像对应的转动角度。

自动对焦装置在获得摄像头上传的图像数据时，同时获取当前时刻与之对应的转动角度信息。因此，当找到清晰度最高的特征图像时，该清晰度最高的特征图像对应有一转动角度信息。此时，自动对焦装置向驱动电机发送控制信号，控制驱动电机转动至该转动角度信息对应的转动角度。自此，完成整个对焦过程，投影仪的对焦精度最高，投影在屏幕上的画面质量最佳。

请参阅图2，是发明较佳实施例提供的动对焦装置的功能模块示意图。如图2所示，动对焦装置包括有驱动电机归零单元600、数据获取单元100、特征图像提取单元200、清晰度计算单元300、查找单元400和驱动电机控制单元500。

驱动电机归零单元600用于将驱动电机的转动角度归零。可以理解的，驱动电机归零单元600可以用于执行上述步骤S101。

数据获取单元100用于获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，转动角度信息包括转动角度。可以理解的，数据获取单元100可以用于执行上述步骤S102。

特征图像提取单元200用于提取出图像数据中的特征图像。可以理解的，特征图像提取单元200可以用于执行上述步骤S103。

其中，特征图像提取单元200包括有滤波子单元210、二值化处理子单元220、图像轮廓提取子单元230和特征图像提取子单元240。滤波子单元210用于对图像数据进行滤波处理，二值化处理子单元220用于对滤波后的图像数据进行二值化处理，图像轮廓提取子单元230用于提取二值化处理后的图像数据的图像轮廓，特征图像提取子单元240用于提取出图像轮廓中的特征图像。

清晰度计算单元300用于计算特征图像的清晰度。可以理解的，清晰度计算单元300可以用于执行上述步骤S104。

查找单元400用于找到清晰度最高的特征图像。可以理解的，查找单元400可以用于执行上述步骤S105。

其中，查找单元400包括有查找子单元410和定义子单元420，查找子单元410用于找到清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像，定义子单元420用于将清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像定义为清晰度最高的特征图像。

驱动电机控制单元500用于控制驱动电机转动至清晰度最高的特征图像对应的转动角度。可以理解的，驱动电机控制单元500可以用于执行上述步骤S106。

综上，本发明实施例提供的自动对焦方法及装置，可通过提取摄像头上传的图像数据中的特征图像计算出该特征图像的清晰度，然后找到清晰度最高的特征图像，并控制驱动电机转动至清晰度最高的特征图像对应的转动角度，从而可实现投影仪的自动对焦，且对焦精度高，整个过程中无需用户手动操作，提升用户体验。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动对焦方法，其特征在于，包括：

S1，获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，所述转动角度信息包括转动角度；

S2，提取出所述图像数据中的特征图像；

S3，计算所述特征图像的清晰度；

S4，重复步骤S1-S3找到清晰度最高的特征图像；

S5，控制驱动电机转动至所述清晰度最高的特征图像对应的转动角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取出所述图像数据中的特征图像的步骤包括：

对所述图像数据进行二值化处理；

提取二值化处理后的所述图像数据的图像轮廓；

提取出所述图像轮廓中的特征图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对所述图像数据进行二值化处理的步骤之前，所述方法还包括：

对所述图像数据进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述找到清晰度最高的特征图像的步骤包括：

找到清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像；

将所述清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像定义为所述清晰度最高的特征图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据的步骤之前，所述方法还包括：

将所述驱动电机的转动角度归零。

6.一种自动对焦装置，其特征在于，包括：

数据获取单元，用于获得驱动电机的转动角度信息和摄像头上传的图像数据，所述转动角度信息包括转动角度；

特征图像提取单元，用于提取出所述图像数据中的特征图像；

清晰度计算单元，用于计算所述特征图像的清晰度；

查找单元，用于找到清晰度最高的特征图像；

驱动电机控制单元，用于控制驱动电机转动至所述清晰度最高的特征图像对应的转动角度。

7.根据权利要求6所述的自动对焦装置，其特征在于，所述特征图像提取单元包括：

二值化处理子单元，用于对所述图像数据进行二值化处理；

图像轮廓提取子单元，用于提取二值化处理后的所述图像数据的图像轮廓；

特征图像提取子单元，用于提取出所述图像轮廓中的特征图像。

8.根据权利要求7所述的自动对焦装置，其特征在于，所述特征图像提取单元还包括：

滤波子单元，用于对所述图像数据进行滤波处理。

9.根据权利要求6所述的自动对焦装置，其特征在于，所述查找单元包括：

查找子单元，用于找到清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像；

定义子单元，用于将所述清晰度高于相邻两个特征图像的清晰度的特征图像定义为所述清晰度最高的特征图像。

10.根据权利要求6所述的自动对焦装置，其特征在于，还包括：

驱动电机归零单元，用于将所述驱动电机的转动角度归零。