CN107885011B - 一种快速自动调焦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种快速自动调焦方法，包括如下步骤：第一次开机时，自动匹配镜头类型，计算zoom、focus相关参数并保存；加载通用驱动，加载zoom和focus的映射表；算法初始化，镜头位置初始化；计算当前FV值，进入守望状态；判断是否产生PTZ事件；判断是否为调焦事件；调节焦距，然后进入自动对焦过程。本发明引入了zoom与focus映射表，可以快速找到zoom需要的位置，提高了对焦速度；同时本发明改善了对焦值FV的计算方法，兼容了机械原因造成的误差，提高了对焦精准度；本发明快速对焦的同时，可以操作PTZ其他功能。

Description

一种快速自动调焦方法
技术领域
本发明涉及摄像头模组的自动调焦领域，尤其是提供一种快速自动调焦方法。
背景技术
清晰的图像方能正确的反映所观察事物，使人们得到准确信息。成像系统是图像采集的有效工具，然而成像系统离焦将导致图像模糊，为此需要调焦使得系统正焦方能得到清晰的图像。目前随着手机摄像头模组的调焦自动化设备的应用，如何提高自动调焦设备的调焦效率，将是自动调焦设备能否广泛使用的关键。自动调焦就是先评价系统的离焦量，然后根据离焦量控制调焦单元调节到正焦的过程。现有的调焦方法存在如下缺陷：
(1)对焦速度慢。
(2)机械电机来回步数不一致，存在误差较大，经常对焦不清楚。
(3)对焦时，无法操作其他PTZ功能。
(4)同类产品界面功能不够易用，交互不够友好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种快速自动调焦方法，可有效提高对焦速度及精准度，适用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速自动调焦方法，包括如下步骤：
第一次开机时，自动匹配镜头类型，计算zoom、focus相关参数并保存；
加载通用驱动，加载zoom和focus的映射表；
算法初始化，镜头位置初始化；
计算当前FV值，进入守望状态；
判断是否产生PTZ事件；
判断是否为调焦事件；
调节焦距，然后进入自动对焦过程。
作为进一步的优选实施方案，所述判断是否产生PTZ事件，若是则继续判断是否是调焦事件。
作为进一步的优选实施方案，所述判断是否为调焦事件，若是则进行调节焦距的操作，若否则判断是否为自动对焦事件。
作为进一步的优选实施方案，所述判断是否为自动对焦事件，若是则进入自动对焦过程，若否则返回计算当前FV值的步骤。
作为进一步的优选实施方案，进入自动对焦过程前先初始化对焦环境。
作为进一步的优选实施方案，自动对焦完成后初始化守望。
作为进一步的优选实施方案，所述自动对焦过程为三次对焦。
作为进一步的优选实施方案，所述三次对焦中，第一次对焦采用粗调，即使用较大的步数进行调焦，同时使用较大的过冲阈值作为搜索山峰的依据；第二次在第一次搜索的山峰进行逼近，采用比较小的步数和过冲阈值作为峰值位置的判定条件，可以比较精确地定位峰值的位置；第三次对焦重复第二次，在过冲之后返回到第二次搜寻到的峰值，即可完成对焦。
作为进一步的优选实施方案，所述对焦评估值FV的计算采用平方和模式，即通过统计图像每一行经过滤波的总和，再做一个平方和计算，这样算出来的FV在清晰点拥有更为陡峭的尖峰，在处理局部精确对焦的时候会有更加好的效果。
本发明的积极效果：
1.引入了zoom与focus映射表，可以快速找到zoom需要的位置，提高了对焦速度。
2.改善了对焦值FV的计算方法，兼容了机械原因造成的误差，提高了对焦精准度。
3.快速对焦的同时，可以操作PTZ其他功能。
4.平台无关性、适应不同的硬件结构、不同驱动方式的兼容性。
5.友好的界面交互性，功能易用。
附图说明
图1是本发明所述快速自动调焦方法的流程图；
图2是本发明所述快速自动调焦方法的不同对焦阶段的状态图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1，本发明优选实施例提供一种快速自动调焦方法，包括如下步骤：
第一次开机时，自动匹配镜头类型，计算zoom、focus相关参数并保存；
加载通用驱动，加载zoom和focus的映射表，该映射表是根据镜头类型结构生成的一份对焦清晰的大概映射值，用于调节zoom的时候可以快速响应找到大致的清晰点位置；
算法初始化，镜头位置初始化；
计算当前FV值，进入守望状态；
判断是否产生PTZ事件，若是则继续判断是否是调焦事件；
判断是否为调焦事件，若是则进行调节焦距的操作，然后进入自动对焦过程；若否则判断是否为自动对焦事件；
所述判断是否为自动对焦事件，若是则进入自动对焦过程，若否则返回计算当前FV值的步骤。
进入自动对焦过程前先初始化对焦环境。
自动对焦完成后初始化守望。
其中，所述对焦评估值FV的计算采用平方和模式，即通过统计图像每一行经过滤波的总和，再做一个平方和计算，这样算出来的FV在清晰点拥有更为陡峭的尖峰，在处理局部精确对焦的时候会有更加好的效果。我们知道，FV值的好坏和滤波参数关系非常大，良好的滤波参数得到的FV值是相对平滑的一个波峰曲线，在进行自动对焦的时候可以避免误判，增加精确率。本发明采用平方和模式计算FV值，相对于现有的普通计算模式，本发明可以获取更加灵敏的FV，并且图像在清晰点位置更加容易判断，减少误判的情况。
所述自动对焦过程为三次对焦，所述三次对焦中，第一次对焦采用粗调，即使用较大的步数进行调焦，同时使用较大的过冲阈值作为搜索山峰的依据；第二次在第一次搜索的山峰进行逼近，采用比较小的步数和过冲阈值作为峰值位置的判定条件，可以比较精确地定位峰值的位置；第三次对焦重复第二次，在过冲之后返回到第二次搜寻到的峰值，即可完成对焦，同时完成了往返误差消除，没有采用第三次所搜寻的位置作为返回位置便是为了消除误差。
电动变焦最困难和复杂的地方就是其存在往返误差，往前走n步，再往后走n步，位置就会出现一些偏差，这个由机械原因造成，无法消除，该问题造成难于精确对焦，容易出现失焦。因此，在实际的对焦的过程中，如何消除该误差是非常关键的因素。为了消除误差，本发明提出一种误差消除方法：假设向前走N步再回来N步所产生的误差与往后走N步再返回N步所产生的误差是一致的(N>4)，我们利用该特性，进行往返自动对焦来消除误差，在实际使用过程中，该方法得到很好的验证，自动对焦的精度也非常良好。下面对所述误差消除方法做详细说明：
假设对焦的最高点为P，左边有一点Q1，右边有一点Q2，Q1和Q2是基于P点对称的两个点，且Q1、P和Q2是理论和实际相对应的点。第一次对焦从Q1往前一直找到Q2，发现已经经过最佳点P，因此准备回到最佳点，这时候返回点P1，P1和理论P值是相同的，但是由于机械误差，他们存在实际误差deltaP1＝P1-P。第二次对焦，从P1向Q1走，实际需要走路程是P-Q1+deltaP1，因此需要返回的值必须大于理论路程P-Q1，才能真正返回到最高点P。
所以，在对焦过程中，第一次对焦Q1、P、Q2代码值都是和实际对应的，当从Q2返回到P点的时候产生了误差，这时候P点和实际值相差deltaP1；第二次对焦的时候返回到Q1点，代码走的路程和实际是一致的，都是P-Q1+deltaP1，因此返回P-Q1+deltaP1路程才能够返回到实际的最高点P点，这时候由于上一次的误差和这一次的误差近似相同，因此我们只要返回到上一次对焦的P点，就可以自动消除返程误差了。
爬山法是本发明对焦过程的基础部分，现有的爬山法在对焦过程中会有很多的局限性，而且由于图像对焦评估值FV(focus value)容易受到滤波参数和外界环境因素影响，导致局部山峰会有好几座，因此会对对焦造成比较大的干扰，针对该问题，本发明一方面优化滤波参数，减少图像噪声的干扰，另外一个方面优化了爬山算法，通过采用三次往返爬山并调节三次爬山算法过冲阈值来逐次逼近正确的峰顶，第一次的过冲阈值会比较大，滤掉一些波动干扰形成的局部小山峰，后两次由于在爬山过程中，因此噪声影响不大，采用比较小的阈值来提升算法的精度，同时结合本发明的误差消除法，在最后一次爬山的时候返回到前一次的峰值位置，消除了由于机械误差引起的不准问题，使得实际返回的位置便是我们所希望的位置。
本发明通过对对焦的过程进行细分，用几个状态图来代表不同的对焦阶段(如图2所示)，通过灵活的状态切换，可以在自动对焦过程中去再次调焦和其他PTZ操作，最大限度地提升了用户的操作灵活性和方便性，同时也可以保证最终的对焦精度。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种快速自动调焦方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一次开机时，自动匹配镜头类型，计算zoom、focus相关参数并保存；
加载通用驱动，加载zoom和focus的映射表；
算法初始化，镜头位置初始化；
计算当前FV值，进入守望状态；
判断是否产生PTZ事件；
判断是否为调焦事件；
调节焦距，然后进入自动对焦过程；
所述自动对焦过程为三次对焦，所述三次对焦中，第一次对焦采用粗调，即使用较大的步数进行调焦，同时使用较大的过冲阈值作为搜索山峰的依据；第二次在第一次搜索的山峰进行逼近，采用比较小的步数和过冲阈值作为峰值位置的判定条件，可以比较精确地定位峰值的位置；第三次对焦重复第二次，在过冲之后返回到第二次搜寻到的峰值，即可完成对焦；
其中，所述判断是否产生PTZ事件，若是则再继续判断是否是调焦事件；所述判断是否为调焦事件，若是则进行后续调节焦距的操作，若否则判断是否为自动对焦事件；所述判断是否为自动对焦事件，若是则进入自动对焦过程，若否则返回计算当前FV值的步骤。
2.根据权利要求1所述的一种快速自动调焦方法，其特征在于：进入自动对焦过程前先初始化对焦环境。
3.根据权利要求2所述的一种快速自动调焦方法，其特征在于：自动对焦完成后初始化守望。
4.根据权利要求1所述的一种快速自动调焦方法，其特征在于：所述对焦评估值FV的计算采用平方和模式，即通过统计图像每一行经过滤波的总和，再做一个平方和计算。
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