CN107197151A - 自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备，自动对焦方法包括：控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到聚焦位置所在的第一区间；在第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置，第二步长小于所述第一步长；判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各位置计算所述聚焦位置，第二区间包含所述第一位置；及控制马达驱动镜头移动至所述聚焦位置。该自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备能够避免受到因极端环境造成的某一个位置对应的图像清晰度不准确(例如在不应该下降的时候下降)的影响，从而提高了对焦的精确性。

Description

自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备

技术领域

本发明涉及成像技术领域，特别是涉及一种自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术

自动对焦技术得到了越来越广泛的应用，该技术利用物体光反射的原理，通过调节马达来改变镜头的位置，以使得图像的清晰度达到最大，即使镜头到达聚焦位置。然而，传统的自动对焦方法在某些比较极端的场景下，比如暗光场景下，对于图像清晰度变化趋势的判断往往不是特别准确，从而导致对焦不准确，

发明内容

本发明提供一种自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备，可以改善传统自动对焦方法对于图像清晰度变化趋势的判断不准确的缺陷。

一种自动对焦方法，包括：

控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间；

在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置；所述第二步长小于所述第一步长；

判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置；所述第二区间包含所述第一位置；及

控制所述马达驱动所述镜头移动至所述聚焦位置。

在其中一个实施例中，在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置为：

在所述第一区间内控制马达以所述第二步长驱动镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第一清晰度值。

在其中一个实施例中，所述第一清晰度值为聚焦评价值。

在其中一个实施例中，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置包括：

根据所述第二区间内的各所述位置及对应的所述第一清晰度值拟合出所述第一清晰度值随所述位置变化的二次函数；及

找到所述二次函数的顶点，并根据所述顶点得到所述聚焦位置。

在其中一个实施例中，在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势为：

在所述镜头移动至第一位置之后的连续两个位置处都处于下降趋势。

在其中一个实施例中，控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间包括：

控制所述马达以所述第一步长驱动所述镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第二清晰度值；及

判断所述第二清晰度值在所述镜头到达第二位置之前均处于上升趋势，并在所述镜头移动至所述第二位置之后的位置处于下降趋势时，将介于所述第二位置与第三位置之间的位置范围作为所述第一区间；所述第三位置位于所述第二位置之后并与所述第二位置相邻。

在其中一个实施例中，所述第二清晰度值为聚焦评价值。

一种自动对焦装置，包括：

第一次对焦模块，用于控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间；

第二次对焦模块，用于在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置；所述第二步长小于所述第一步长；

聚焦位置计算模块，用于判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置；所述第二区间包含所述第一位置；及

聚焦移动模块，用于控制所述马达驱动所述镜头移动至所述聚焦位置。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法。

上述自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备中，在进行粗略对焦后找到聚焦位置所在的第一区间，之后在第一区间内进行精细对焦，且如果判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各位置计算所述聚焦位置。因此，上述自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备，在精细对焦过程中，只有在确定从第一位置之后至少连续两个位置处的图像清晰度都处于下降趋势时，才确定聚焦位置，从而能够避免受到因极端环境造成的某一个位置对应的图像清晰度不准确(例如在不应该下降的时候下降)的影响，从而提高了对焦的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例的附图。

图1为一实施方式提供的自动对焦方法的流程图；

图2为一个实施例中执行图1所示实施方式的自动对焦方法的电子设备的内部结构示意图；

图3为图1所示实施方式的自动对焦方法的步骤S100中的其中一个实施例流程图；

图4为图1所示实施方式的自动对焦方法的步骤S300中的其中一个实施例流程图；

图5为图1所示实施方式的自动对焦方法的其中一个实施例的图像的聚焦评价值与镜头位置之间的变换关系示意图；

图6为另一实施方式提供的自动对焦装置的框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种自动对焦方法，如图1所示，可以由手机、平板电脑、个人数字助理、穿戴式设备、照相机等电子设备来实现。图2为一个实施例中电子设备的内部结构示意图。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、非易失性存储介质、摄像装置及内存储器。其中，电子设备的非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种人脸图像降噪方法。该处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个电子设备的运行。电子设备中的摄像装置可以拍摄图像。其中，摄像装置包括镜头、马达、驱动单元及感光元件等结构。驱动单元在处理器的控制下，可以控制马达运行，进而通过马达驱动镜头移动，以实现对焦。感光元件将由光线组成的图像转换为电信号。电子设备中的内存储器为非易失性存储介质中的计算机可读指令的运行提供环境。本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

接下来将介绍图1所示实施方式的自动对焦方法，包括以下内容。

步骤S100，控制马达以第一步长扫描聚焦位置，并找到聚焦位置所在的第一区间。

该步骤为粗略对焦(即pre scan)的过程。其中，马达也叫电机，例如为步进马达。马达的整个行程可以分为若干步，例如800步。第一区间，是指包含聚焦位置在内的镜头在粗略对焦过程中遍历过的位置范围，换言之，第一区间内存在图像最清晰的位置。第一步长属于步长，马达每运行一个第一步长，在马达的驱动下镜头就移动至一个新的位置，由此即可根据镜头在不同位置处拍摄的图像的清晰度来寻找聚焦位置(即peak点)。并且，由于第一步长较大，因此通过步骤S100最终找到包含聚焦位置在内的第一区间。

步骤S200，在第一区间内控制马达以第二步长扫描聚焦位置。第二步长小于第一步长。

从该步骤开始，进行精细对焦(即fine search)过程。第二步长同样属于步长，与第一步长的区别在于第二步长小于第一步长。具体地，马达以第二步长扫描的方向与以上述第一步长扫描的方向相反。

步骤S300，判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算出聚焦位置。其中，第二区间包含第一位置。

该步骤中，图像是指镜头采集的图像。图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，是指镜头由靠近第一位置的位置逐渐移动至第一位置的过程中，拍摄的图像是越来越清晰的，并在第一位置处图像的清晰度最高。图像的清晰度在镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势，是指镜头从第一位置开始至少连续移动两个位置时，图像的清晰度越来越差。因此，镜头在步骤S300的整个移动过程中，第一位置的图像清晰度最高。另外，第二区间，是指包含聚焦位置在内的镜头在精细对焦过程中遍历过的位置范围，并且第二区间位于第一区间内。根据第二区间内的各所述位置计算出聚焦位置，例如可以根据第二区间内图像的清晰度与各位置之间的关系来计算出聚焦位置。

步骤S400，控制马达驱动镜头移动至聚焦位置。

该步骤结束后，对焦完毕，这时镜头即可拍摄到最清晰的图像。

由于在极端场景下，图像的清晰度可能会在不应该下降的时候下降，即存在噪声干扰，因此，本实施方式在精细对焦过程中，确认图像的清晰度在镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，才计算聚焦位置，从而能够避免受到上述噪声干扰的影响，提高了对焦的精确度。

在一个实施例中，上述步骤S100包括以下内容，请参考图3。

步骤S110，控制马达以第一步长驱动镜头移动，并在镜头每移动一次后计算图像的第二清晰度值。

第二清晰度值例如为聚焦评价值(FV，Focus Value)。具体地，可以利用聚焦评价函数来计算图像的聚焦评价值。其中，聚焦评价函数例如为Laplace函数、Brenner函数、Robert函数或平方梯度函数等函数。该步骤中，镜头每移动一次后，就实时拍摄一帧图像，并计算该帧图像的第二清晰度值。

步骤S120，判断第二清晰度值在镜头到达第二位置之前均处于上升趋势，并在镜头移动至第二位置之后的位置处于下降趋势时，将介于第二位置与第三位置之间的位置范围作为上述第一区间。其中，第三位置位于第二位置之后并与第二位置相邻。

具体地，判断第二清晰度值在镜头到达第二位置之前均处于上升趋势，在镜头从第二位置移动至第三位置后处于下降趋势时，将介于第二位置和第三位置之间的位置范围作为第一区间。

请参考图5，对上述步骤进行举例说明。在粗略对焦过程中，镜头由位置A开始移动，并且，在镜头依次移动至位置A、位置B、位置C、位置D的过程中，图像的聚焦评价值是逐渐上升的。但是，镜头从位置D移动至位置E后，位置E的聚焦评价值低于位置D的聚焦评价值，即图像的清晰度开始下降，因此认为镜头在从位置D移动到位置E的过程中经过了聚焦位置，故在图5所示的实施例中，位置D为上述第二位置，位置D到位置E之间的位置范围为上述第一区间。位置E为上述第三位置。

在一个实施例中，上述步骤S200为：在第一区间内控制马达以第二步长驱动镜头移动，并在镜头每移动一次后计算图像的第一清晰度值。

其中，第一清晰度值例如为聚焦评价值。具体地，可以利用聚焦评价函数来计算图像的聚焦评价值。其中，聚焦评价函数例如为Laplace函数、Brenner函数、Robert函数或平方梯度函数等函数。因此，在精细对焦过程中，镜头每移动到一个位置，就实时拍摄一帧图像，并计算该帧图像的第一清晰度值，从而便于寻找聚焦位置。

在一个实施例中，上述步骤S300中在镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势为：在镜头移动至第一位置之后的连续两个位置处都处于下降趋势。因此，这时，步骤S300为：判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在镜头移动至第一位置之后的连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各位置计算聚焦位置。

请继续参加图5，基于上述步骤S100至步骤S300的具体实现方式，继续进行举例说明。当确定第一区间为介于位置D至位置E之间的位置范围后，在精细对焦过程中，镜头则按照与粗略对焦前进方向相反的方向从位置E开始往回进行扫描。镜头从位置E移动至位置F、位置G后，图像的聚焦评价值是逐渐上升的。但是，镜头由位置G移动至位置H、位置I后，图像的聚焦评价值则处于下降趋势。因此，在图5所示的实施例中，位置G为上述第一位置，位置F为位于第一位置前的位置，位置H、位置I是位于第一位置之后的连续两个位置。

可以理解的是，步骤S300的具体实现方式不限于上述情况，例如在对焦总时长允许的前提下，还可以是：判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在镜头移动至第一位置之后的连续三个或其他数量的位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各位置计算聚焦位置。

在一个实施例中，上述步骤S300中的根据第二区间内的各位置计算聚焦位置包括以下内容，请参考图4。

步骤S310，根据第二区间内的各位置及对应的第一清晰度值拟合出第一清晰度值随位置变化的二次函数。

该步骤中，二次函数记为y＝f(x)，其中，x为位置，y为第一清晰度值。由于已知第二区间内的各位置及对应的第一清晰度值，从而可以利用传统的拟合方法(例如最小二乘法)拟合出二次函数。请参考图5，第二区间例如包括位置G、位置H及位置I，那么由这三个位置及对应的三个聚焦评价值即可拟合二次函数，并且，拟合的二次函数类似于图5所示，即开口向下的抛物线。

步骤S320，找到二次函数的顶点，并根据顶点得到聚焦位置。

根据图像清晰度的变化规律可知步骤S310得到的二次函数类似于抛物线，并且开口朝下，因此顶点为函数值(即聚焦评价值)最大的点，故可以将顶点的横坐标(即位置)作为聚焦位置。

另一实施方式提供了一种自动对焦装置，包括以下内容，请参考图6。

第一次对焦模块100，用于控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间。

第二次对焦模块200，用于在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置；所述第二步长小于所述第一步长。

聚焦位置计算模块300，用于判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置；所述第二区间包含所述第一位置。及

聚焦移动模块400，用于控制所述马达驱动所述镜头移动至所述聚焦位置。

在一个实施例中，第二次对焦模块200用于在所述第一区间内控制马达以所述第二步长驱动镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第一清晰度值。

在一个实施例中，所述第一清晰度值为聚焦评价值。

在一个实施例中，所述聚焦位置计算模块300包括：

拟合单元，用于根据所述第二区间内的各所述位置及对应的所述第一清晰度值拟合出所述第一清晰度值随所述位置变化的二次函数。及

聚焦位置确定单元，用于找到所述二次函数的顶点，并根据所述顶点得到所述聚焦位置。

在一个实施例中，聚焦位置计算模块300用于判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置。

在一个实施例中，第一次对焦模块100包括：

移动控制单元，用于控制所述马达以所述第一步长驱动所述镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第二清晰度值。及

区间确定单元，用于判断所述第二清晰度值在所述镜头到达第二位置之前均处于上升趋势，并在所述镜头移动至所述第二位置之后的位置处于下降趋势时，将介于所述第二位置与第三位置之间的位置范围作为所述第一区间；所述第三位置位于所述第二位置之后并与所述第二位置相邻。

在一个实施例中，所述第二清晰度值为聚焦评价值。

上述自动对焦装置中各个模块的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将自动对焦装置按照需要划分为不同的模块，以完成上述自动对焦装置的全部或部分功能。

需要说明的是，上述实施方式提供的自动对焦装置与上述自动对焦方法一一对应，这里就不再赘述。

另一实施方式还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式提供的自动对焦方法。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等。

另一实施方式还提供了一种电子设备，该电子设备可以为包括手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑、穿戴式设备、照相机等任意终端设备。该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器是控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据。在本发明实施方式中，处理器780可以执行存储在存储器上的计算机程序时实现上述实施方式提供的自动对焦方法。

需要说明的是，图1、图3及图4为本发明实施方式各实施例的方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1、图3及图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图1、图3及图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动对焦方法，包括：

控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间；

在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置；所述第二步长小于所述第一步长；

判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置；所述第二区间包含所述第一位置；及

控制所述马达驱动所述镜头移动至所述聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置为：

在所述第一区间内控制马达以所述第二步长驱动镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第一清晰度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一清晰度值为聚焦评价值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置包括：

根据所述第二区间内的各所述位置及对应的所述第一清晰度值拟合出所述第一清晰度值随所述位置变化的二次函数；及

找到所述二次函数的顶点，并根据所述顶点得到所述聚焦位置。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势为：

在所述镜头移动至第一位置之后的连续两个位置处都处于下降趋势。

6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间包括：

控制所述马达以所述第一步长驱动所述镜头移动，并在所述镜头每移动一次后计算所述图像的第二清晰度值；及

判断所述第二清晰度值在所述镜头到达第二位置之前均处于上升趋势，并在所述镜头移动至所述第二位置之后的位置处于下降趋势时，将介于所述第二位置与第三位置之间的位置范围作为所述第一区间；所述第三位置位于所述第二位置之后并与所述第二位置相邻。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二清晰度值为聚焦评价值。

8.一种自动对焦装置，其特征在于，包括：

第一次对焦模块，用于控制马达以第一步长扫描聚焦位置，找到所述聚焦位置所在的第一区间；

第二次对焦模块，用于在所述第一区间内控制所述马达以第二步长扫描聚焦位置；所述第二步长小于所述第一步长；

聚焦位置计算模块，用于判断图像的清晰度在镜头到达第一位置之前处于上升趋势，并在所述镜头移动至第一位置之后的至少连续两个位置处都处于下降趋势时，根据第二区间内的各所述位置计算所述聚焦位置；所述第二区间包含所述第一位置；及

聚焦移动模块，用于控制所述马达驱动所述镜头移动至所述聚焦位置。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项权利要求所述的方法。