CN108254995A - 一种大变倍镜头自动对焦方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大变倍镜头自动对焦方法及系统，该方法包括以下步骤：获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。本发明通过广角对焦处理来实现近处的景物对焦，通过选择清晰对焦处理或模糊对焦处理，从而提高对焦速度和准确度，减少对焦过程中图像模糊的时间。所以该自动对焦方法既能对焦远近景物，又能减少对焦期间图像模糊的时间，满足了客户的要求和方便了客户的使用，可广泛应用于镜头控制技术领域。

Description

一种大变倍镜头自动对焦方法及系统

技术领域

本发明涉及镜头控制技术领域，尤其涉及一种大变倍镜头自动对焦方法及系统。

背景技术

名词解释：far端为对焦最远极限端，near端为对焦最近极限端，tele端为长焦极限位置端，wide端为短焦极限位置端。

因为大变倍光学镜头长焦端的景深比较浅，所以使得手动对焦的准确度低、耗时长以及操作困难，因此一种快速而准确的自动对焦控制系统对用户便捷地使用大变倍光学镜头来说很重要。

在专利检索到关于自动对焦方法描述中，大部分都是使用步进电机控制镜头移动来对焦，而使用直流电机的比较少。相对于步进电机，直流电机难以精确地定位镜头位置和精确地控制移动步距，而且转向空转的间隙更大，所以如何通过直流电机精准地控制镜头移动来对焦是很有意义的。

传统的通过直流电机来进行大变倍光学镜头自动对焦法方法是：在长焦端一定范围内进行全域搜索，具体做法是，首先将对焦镜组快速移动到对焦无穷远端的极限位置，然后分步往对焦近端移动，每移动一步均计算并记录该位置对应的图像清晰度(以下简称为cv)。当镜头移动的步数到达预设的步数后，搜索过程完成，接下来采用与搜索相反的方向使对焦镜组移动到最大cv对应的位置。为了消除转向空转间隙，需要将对焦镜组在达到最大cv对应的位置时，保持原运动方向继续移动一定步数，最后掉头按照搜索的方向一次移动该步数。

传统的自动对焦方法的缺点主要有以下三个：1)搜索的步长小，搜索速度很慢，为了缩短搜索时间，传统自动对焦方法不会让对焦镜组在全范围内进行搜索，而只是搜索长焦端的一小段范围，因此无法对焦近处的景物；2)即使自动对焦开始前对焦镜组位置已经很接近最大清晰点位置，图像比较清晰，仍然需要走完整个对焦流程后才回到最大清晰点位置，造成了对焦期间图像模糊的时间很长。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明方法的目的是提供一种可以对焦远近景物和减少对焦期间图像模糊的时间的自动对焦方法。

本发明系统的目的是提供一种可以对焦远近景物和减少对焦期间图像模糊的时间的自动对焦系统。

本发明方法所采用的技术方案是：

一种大变倍镜头自动对焦方法，包括以下步骤：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

进一步，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S11、将对焦镜组以第一步长向第一移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S12；

S12、计算图像清晰度值的下降值和下降次数，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第一阈值或下降次数是否超过预设第一次数阈值，若是，继续执行S13；反之，返回执行S11；

S13、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S14；反之，反转对焦镜组的第一移动方向并返回执行S11；

S14、将图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步，移动搜索开始时的第一移动方向为本次搜索前对焦镜组最后一次移动的方向。

进一步，所述将对焦镜组进行模糊对焦处理的步骤包括以下步骤：

粗略搜索步骤：对焦镜组以第二步长在大变倍镜头的far端和near端间进行移动搜索，获取对焦清晰点的粗略位置；

清晰搜索步骤：根据对焦清晰点的粗略位置获取清晰搜索范围区间，接着在清晰搜索范围区间内以第一步长进行移动搜索，进行清晰对焦，获取最终对焦清晰位置；

将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步，所述粗略搜索步骤具体包括以下步骤：

S21、将对焦镜组以第二步长向far端方向进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S22；

S22、计算图像清晰度值的下降值，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第二阈值，若是，直接执行S24；反之，继续执行S23；

S23、返回执行步骤S21直至对焦镜组移动到far端后，反转对焦镜组搜索方向并返回执行骤S21直到对焦镜组移动到near端；

S24、将获取的最高图像清晰度值对应的位置作为对焦清晰点的粗略位置。

进一步，所述清晰搜索步骤具体包括以下步骤：

选出粗略搜索步骤中的对焦清晰点的粗略位置点d，以点d为中心并根据第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，并选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索步骤中的移动方向，接着根据移动方向获取初始清晰搜索位置，最后将对焦镜组移动到初始清晰搜索位置上；

将对焦镜组以第一步长从初始清晰搜索位置开始进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，直到搜索到清晰搜索范围区间的终点；

选出清晰搜索范围区间内图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置。

进一步，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S31、将对焦镜组以第二步长向第二移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并将记录的下降次数清零后，继续搜索；反之，继续执行S32；

S32、将下降次数自加1后，判断下降次数是否超过预设的第二次数阈值，若是，继续执行S33；反之，返回执行S31；

S33、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S34；反之，反转对焦镜组的第二移动方向并返回执行S31，同时将下降次数清零；

S34、在搜索范围内选择图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步，搜索开始时的第二移动方向为far端方向。

进一步，所述进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置的步骤具体包括以下步骤：

S141、基于获取的最高图像清晰度值对应的位置与移动方向，根据第四步长进行搜索，获取移动初始位置和移动终点位置，并将对焦镜组移动到移动初始位置；

S142、将对焦镜组以第一步长向获取的最高图像清晰度值对应的移动方向移动一步，等待电机完全停止运动后，计算并判断当前的图像清晰度值是否大于或等于预设的第三阈值，若是，停止移动，对焦完成；反之，继续执行S133；

S143、判断当前位置是否超出移动终点位置，若是，将对焦镜组移回移动初始位置后，直接移到最高图像清晰度值对应的位置；反之，返回执行S132。

进一步，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S11。

进一步，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S31。

本发明系统所采用的技术方案是：

一种大变倍镜头自动对焦系统，该系统包括：

存储器，用于存放程序；

处理器，用于执行所述程序以用于：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

本发明方法、系统的有益效果是：本发明通过广角对焦处理来实现近处的景物对焦，通过选择清晰对焦处理或模糊对焦处理来实现远景对焦，从而提高对焦速度和准确度，减少对焦过程中图像模糊的时间。所以该自动对焦方法既能对焦远近景物，又能减少对焦期间图像模糊的时间，满足了客户的要求和方便了客户的使用。

附图说明

图1是本发明一种大变倍镜头自动对焦方法的步骤流程图；

图2是将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤流程图；

图3是将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤流程图。

具体实施方式

一种大变倍镜头自动对焦方法，包括以下步骤：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S11、将对焦镜组以第一步长向第一移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S12；

S12、计算图像清晰度值的下降值和下降次数，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第一阈值或下降次数是否超过预设第一次数阈值，若是，继续执行S13；反之，返回执行S11；

S13、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S14；反之，反转对焦镜组的第一移动方向并返回执行S11；

S14、将图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，移动搜索开始时的第一移动方向为本次搜索前对焦镜组最后一次移动的方向。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行模糊对焦处理的步骤包括以下步骤：

粗略搜索步骤：对焦镜组以第二步长在大变倍镜头的far端和near端间进行移动搜索，获取对焦清晰点的粗略位置；

清晰搜索步骤：根据对焦清晰点的粗略位置获取清晰搜索范围区间，接着在清晰搜索范围区间内以第一步长进行移动搜索，进行清晰对焦，获取最终对焦清晰位置；

将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，所述粗略搜索步骤具体包括以下步骤：

S21、将对焦镜组以第二步长向far端方向进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S22；

S22、计算图像清晰度值的下降值，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第二阈值，若是，直接执行S24；反之，继续执行S23；

S23、返回执行步骤S21直至对焦镜组移动到far端后，反转对焦镜组搜索方向并返回执行骤S21直到对焦镜组移动到near端；

S24、将获取的最高图像清晰度值对应的位置作为对焦清晰点的粗略位置。

进一步作为优选的实施方式，所述清晰搜索步骤具体包括以下步骤：

选出粗略搜索步骤中的对焦清晰点的粗略位置点d，以点d为中心并根据第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，并选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索步骤中的移动方向，接着根据移动方向获取初始清晰搜索位置，最后将对焦镜组移动到初始清晰搜索位置上；

将对焦镜组以第一步长从初始清晰搜索位置开始进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，直到搜索到清晰搜索范围区间的终点；

选出清晰搜索范围区间内图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S31、将对焦镜组以第二步长向第二移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并将记录的下降次数清零后，继续搜索；反之，继续执行S32；

S32、将下降次数自加1后，判断下降次数是否超过预设的第二次数阈值，若是，继续执行S33；反之，返回执行S31；

S33、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S34；反之，反转对焦镜组的第二移动方向并返回执行S31，同时将下降次数清零；

S34、在搜索范围内选择图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，搜索开始时的第二移动方向为far端方向。

进一步作为优选的实施方式，所述进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置的步骤具体包括以下步骤：

S141、基于获取的最高图像清晰度值对应的位置与移动方向，根据第四步长进行搜索，获取移动初始位置和移动终点位置，并将对焦镜组移动到移动初始位置；

S142、将对焦镜组以第一步长向获取的最高图像清晰度值对应的移动方向移动一步，等待电机完全停止运动后，计算并判断当前的图像清晰度值是否大于或等于预设的第三阈值，若是，停止移动，对焦完成；反之，继续执行S133；

S143、判断当前位置是否超出移动终点位置，若是，将对焦镜组移回移动初始位置后，直接移到最高图像清晰度值对应的位置；反之，返回执行S132。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S11。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S31。

本发明方法一具体实施例

如图1所示，一种大变倍镜头自动对焦方法，包括以下步骤：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

所述长焦区间为预设值到长焦极限位置间的范围，所述预设值为长焦极限位置和短焦极限位置的中值，或者为长焦极限位置和短焦极限位置的三分之一位置值，再或者是长焦极限位置和短焦极限位置的黄金分割点值，在本实施例中选择长焦极限位置和短焦极限位置的中值到长焦极限位置间的范围作为长焦区间。在本实施例中通过图像清晰度值来判断图像是否清晰，当图像清晰度值大于或等于预定的阈值，则判断图像清晰；当图像清晰度值小于预定的阈值，则判断图像不清晰。

当变焦镜组位置位于长焦区间，且图像清晰时，即表明对焦镜组接近最佳对焦位置，此时采用清晰对焦处理，可以更快的完成对焦，提高对焦的效率。结合图2将对焦镜组进行清晰对焦处理做详细的步骤进行详细说明，该步骤具体包括：

A1、将对焦镜组以第一步长向第一移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行A2。在搜索过程中，对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后继续搜索。其中，移动搜索开始时的移动方向为本次搜索前对焦镜组最后一次移动的方向。

A2、计算图像清晰度值的下降值和下降次数，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第一阈值或下降次数是否超过预设第一次数阈值，若是，继续执行A3；反之，返回执行A1。

本实施例中所述的第一阈值为记录中最高图像清晰度值的20％，所述预设的第一次数阈值为4次。

A3、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行A4；反之，反转对焦镜组的第一移动方向并返回执行A1。

A4、将图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

A41、基于获取的最高图像清晰度值对应的位置与移动方向，根据第四步长进行搜索，获取移动初始位置和移动终点位置，并将对焦镜组移动到移动初始位置。所述第四步长为3倍转向空转值的距离。

A42、将对焦镜组以第一步长向获取的最高图像清晰度值对应的移动方向移动一步，等待电机完全停止运动后，计算并判断当前的图像清晰度值是否大于或等于预设的第三阈值，若是，停止移动，对焦完成；反之，继续执行A43。所述的第三阈值为获取的最大cv的95％。

A43、判断当前位置是否超出移动终点位置，若是，将对焦镜组移回移动初始位置后，直接移到最高图像清晰度值对应的位置；反之，返回执行A42。

根据获取的最高图像清晰度值对应的移动方向获取移动初始位置和移动终点位置，所述移动初始位置为以获取的图像清晰度值最高的位置为起始，向获取的移动方向的反方向移动3倍转向空转值的距离后的位置，所述移动终点位置为图像清晰度值最高的位置为起始向获取的移动方向移动3倍转向空转值的距离后的位置，所述的第三阈值为获取的最大cv的95％。

本操作的目的是消除转向空转，准确地移动到清晰点位置。因为对焦镜组的转向空转值在不同的位置上会有差异，转向空转值为通过多个位置点测试的方式得出全域范围内的平均转向空转值，若直接将此平均转向空转值应用于每个位置点时，则会出现一定程度上的偏差，影响对焦效果。除了转向空转外，还存在对焦镜组位置获取的抖动。由于电路干扰、位置获取元件的精度等原因，对焦镜组位置获取经常会出现抖动现象，即位置输出结果不稳定。这种不稳定的现象也会对对焦结果造成影响。为了消除这些造成影响的因素，本具体实施例通过上述A41至A43步骤有效的消除转向空转和抖动，使对焦镜组准确地移动到清晰点位置。

若变焦镜组位置位于长焦区间，且图像不清晰时，即对焦镜组偏离最佳对焦位置较远时，则采用模糊对焦处理，该处理步骤包括以下步骤：

B1、对焦镜组以第二步长在大变倍镜头的far端和near端间进行移动搜索，获取对焦清晰点的粗略位置。

B2、根据对焦清晰点的粗略位置获取清晰搜索范围区间，接着在清晰搜索范围区间内以第一步长进行移动搜索，进行清晰对焦，获取最终对焦清晰位置。

B3、将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

其中，步骤B1具体包括以下步骤：

B11、将对焦镜组以第二步长向far端方向进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行B12。

其中，第二步长远大于第一步长。

B12、计算图像清晰度值的下降值，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第二阈值，若是，直接执行B14；反之，继续执行B13。

其中，所述第二阈值为获取的最高图像清晰度值的20％。

B13、返回执行步骤B11直至对焦镜组移动到far端后，反转对焦镜组搜索方向并返回执行骤B11直到对焦镜组移动到near端。

B14、将获取的最高图像清晰度值对应的位置作为对焦清晰点的粗略位置。

步骤B2具体包括以下步骤：

B21、选出粗略搜索步骤中的对焦清晰点的粗略位置点d，以点d为中心并根据第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，并选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索步骤中的移动方向，接着根据移动方向获取初始清晰搜索位置，最后将对焦镜组移动到初始清晰搜索位置上。

B22、将对焦镜组以第一步长从初始清晰搜索位置开始进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，直到搜索到清晰搜索范围区间的终点。

B23、选出清晰搜索范围区间内图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置。

在粗略搜索步骤选出位置点d，以点d为中心，结合第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，所述第三步长s为5倍的第二步长。选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索过程中的移动方向，根据该方向在位置点d-s和位置点d+s中选出初始清晰搜索位置和终点清晰搜索位置，移动对焦镜组到初始清晰搜索位置上，以第一步长向移动方向移动搜索直至到终点清晰搜索位置，选取当中图像清晰度值对应的移动位置作为最终对焦清晰位置。

在步骤B3中，具体步骤与上述A41至A43步骤一样，其目的都是为了消除转向空转和抖动，使对焦镜组准确地移动到清晰点位置。

当变焦镜组不处于长焦区间时，而是处于短焦区间时，大变倍镜头的景深很大，移动对焦镜组相应的cv变化趋势缓慢，用户观察到的清晰度变化不大，所以选用广角对焦方法来对焦。如图3所示，对焦镜组进行广角对焦处理，具体步骤包括：

C1、将对焦镜组以第二步长向第二移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并将记录的下降次数清零后，继续搜索；反之，继续执行C2。在搜索过程中，对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后继续搜索。其中，搜索开始时的移动方向为far端方向。

C2、将下降次数自加1后，判断下降次数是否超过预设的第二次数阈值，若是，继续执行C3；反之，返回执行C1。

C3、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行C4；反之，反转对焦镜组的第二移动方向并返回执行C1，同时将下降次数清零。

C4、在搜索范围内选择图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

广角对焦算法使用大步搜索的方式进行，搜索过程中不断判断是否有新的最大cv出现，当超过指定步数不出现新的cv最大值时，认为搜索到的最大cv对应的位置位对焦镜组最终对焦清晰位置。搜索完之后，直接移动到搜索到的最终对焦清晰位置。由于短焦端的景深大，清晰点可接受范围远大于镜组的转向空转值，所以无需进行上述A41至A43步骤。

上述自动对焦方法通过广角对焦处理来实现近处的景物对焦，通过选择清晰对焦处理或模糊对焦处理来实现远处的景物对焦，从而提高对焦速度和准确度，减少对焦过程中图像模糊的时间。所以该自动对焦方法既能对焦远近景物，又能减少对焦期间图像模糊的时间，满足了客户的要求和方便了客户的使用。

另外，通过步骤A41至A43将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置上，有效的消除转向空转和抖动，使对焦镜组准确地移动到清晰点位置。

一种大变倍镜头自动对焦系统，该系统包括：

存储器，用于存放程序；

处理器，用于执行所述程序以用于：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S11、将对焦镜组以第一步长向第一移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S12；

S12、计算图像清晰度值的下降值和下降次数，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第一阈值或下降次数是否超过预设第一次数阈值，若是，继续执行S13；反之，返回执行S11；

S13、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S14；反之，反转对焦镜组的第一移动方向并返回执行S11；

S14、将图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，移动搜索开始时的第一移动方向为本次搜索前对焦镜组最后一次移动的方向。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行模糊对焦处理的步骤包括以下步骤：

粗略搜索步骤：对焦镜组以第二步长在大变倍镜头的far端和near端间进行移动搜索，获取对焦清晰点的粗略位置；

清晰搜索步骤：根据对焦清晰点的粗略位置获取清晰搜索范围区间，接着在清晰搜索范围区间内以第一步长进行移动搜索，进行清晰对焦，获取最终对焦清晰位置；

将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，所述粗略搜索步骤具体包括以下步骤：

S21、将对焦镜组以第二步长向far端方向进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S22；

S22、计算图像清晰度值的下降值，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第二阈值，若是，直接执行S24；反之，继续执行S23；

S23、返回执行步骤S21直至对焦镜组移动到far端后，反转对焦镜组搜索方向并返回执行骤S21直到对焦镜组移动到near端；

S24、将获取的最高图像清晰度值对应的位置作为对焦清晰点的粗略位置。

进一步作为优选的实施方式，所述清晰搜索步骤具体包括以下步骤：

选出粗略搜索步骤中的对焦清晰点的粗略位置点d，以点d为中心并根据第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，并选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索步骤中的移动方向，接着根据移动方向获取初始清晰搜索位置，最后将对焦镜组移动到初始清晰搜索位置上；

将对焦镜组以第一步长从初始清晰搜索位置开始进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，直到搜索到清晰搜索范围区间的终点；

选出清晰搜索范围区间内图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S31、将对焦镜组以第二步长向第二移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并将记录的下降次数清零后，继续搜索；反之，继续执行S32；

S32、将下降次数自加1后，判断下降次数是否超过预设的第二次数阈值，若是，继续执行S33；反之，返回执行S31；

S33、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S34；反之，反转对焦镜组的第二移动方向并返回执行S31，同时将下降次数清零；

S34、在搜索范围内选择图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

进一步作为优选的实施方式，搜索开始时的第二移动方向为far端方向。

进一步作为优选的实施方式，所述进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置的步骤具体包括以下步骤：

S141、基于获取的最高图像清晰度值对应的位置与移动方向，根据第四步长进行搜索，获取移动初始位置和移动终点位置，并将对焦镜组移动到移动初始位置；

S142、将对焦镜组以第一步长向获取的最高图像清晰度值对应的移动方向移动一步，等待电机完全停止运动后，计算并判断当前的图像清晰度值是否大于或等于预设的第三阈值，若是，停止移动，对焦完成；反之，继续执行S133；

S143、判断当前位置是否超出移动终点位置，若是，将对焦镜组移回移动初始位置后，直接移到最高图像清晰度值对应的位置；反之，返回执行S132。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S11。

进一步作为优选的实施方式，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤还包括以下步骤：

对焦镜组达到长焦极限位置或短焦极限位置时，反转对焦镜组的搜索方向后，继续执行S31。

上述系统通过广角对焦处理来实现近处的景物对焦，通过选择清晰对焦处理或模糊对焦处理来实现远处的景物对焦，从而提高对焦速度和准确度，减少对焦过程中图像模糊的时间。所以该自动对焦方法既能对焦远近景物，又能减少对焦期间图像模糊的时间，满足了客户的要求和方便了客户的使用。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。

2.根据权利要求1所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述将对焦镜组进行清晰对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S11、将对焦镜组以第一步长向第一移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S12；

S12、计算图像清晰度值的下降值和下降次数，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第一阈值或下降次数是否超过预设第一次数阈值，若是，继续执行S13；反之，返回执行S11；

S13、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S14；反之，反转对焦镜组的第一移动方向并返回执行S11；

S14、将图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

3.根据权利要求2所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，移动搜索开始时的第一移动方向为本次搜索前对焦镜组最后一次移动的方向。

4.根据权利要求1所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述将对焦镜组进行模糊对焦处理的步骤包括以下步骤：

粗略搜索步骤：对焦镜组以第二步长在大变倍镜头的far端和near端间进行移动搜索，获取对焦清晰点的粗略位置；

清晰搜索步骤：根据对焦清晰点的粗略位置获取清晰搜索范围区间，接着在清晰搜索范围区间内以第一步长进行移动搜索，进行清晰对焦，获取最终对焦清晰位置；

将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

5.根据权利要求4所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述粗略搜索步骤具体包括以下步骤：

S21、将对焦镜组以第二步长向far端方向进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并继续搜索；反之，继续执行S22；

S22、计算图像清晰度值的下降值，并判断图像清晰度值的下降值是否超过设定的第二阈值，若是，直接执行S24；反之，继续执行S23；

S23、返回执行步骤S21直至对焦镜组移动到far端后，反转对焦镜组搜索方向并返回执行骤S21直到对焦镜组移动到near端；

S24、将获取的最高图像清晰度值对应的位置作为对焦清晰点的粗略位置。

6.根据权利要求5所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述清晰搜索步骤具体包括以下步骤：

选出粗略搜索步骤中的对焦清晰点的粗略位置点d，以点d为中心并根据第三步长s选出清晰搜索范围区间[d-s,d+s]，并选择获取的最高图像清晰度值对应的移动方向作为清晰搜索步骤中的移动方向，接着根据移动方向获取初始清晰搜索位置，最后将对焦镜组移动到初始清晰搜索位置上；

将对焦镜组以第一步长从初始清晰搜索位置开始进行搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，直到搜索到清晰搜索范围区间的终点；

选出清晰搜索范围区间内图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置。

7.根据权利要求1所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述将对焦镜组进行广角对焦处理的步骤具体包括以下步骤：

S31、将对焦镜组以第二步长向第二移动方向进行移动搜索，并计算对焦镜组在移动的每个位置的图像清晰度值，判断图像清晰度值是否升高，若升高，获取最高的图像清晰度值、以及对应的对焦镜组的位置信息和移动方向，并将记录的下降次数清零后，继续搜索；反之，继续执行S32；

S32、将下降次数自加1后，判断下降次数是否超过预设的第二次数阈值，若是，继续执行S33；反之，返回执行S31；

S33、判断对焦镜组在该次搜索中是否进行过转向操作，若是，停止搜索并执行S34；反之，反转对焦镜组的第二移动方向并返回执行S31，同时将下降次数清零；

S34、在搜索范围内选择图像清晰度值最高的位置作为最终对焦清晰位置，将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置。

8.根据权利要求7所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，搜索开始时的第二移动方向为far端方向。

9.根据权利要求2所述的一种大变倍镜头自动对焦方法，其特征在于，所述进而将对焦镜组移动到最终对焦清晰位置的步骤具体包括以下步骤：

S141、基于获取的最高图像清晰度值对应的位置与移动方向，根据第四步长进行搜索，获取移动初始位置和移动终点位置，并将对焦镜组移动到移动初始位置；

S142、将对焦镜组以第一步长向获取的最高图像清晰度值对应的移动方向移动一步，等待电机完全停止运动后，计算并判断当前的图像清晰度值是否大于或等于预设的第三阈值，若是，停止移动，对焦完成；反之，继续执行S133；

S143、判断当前位置是否超出移动终点位置，若是，将对焦镜组移回移动初始位置后，直接移到最高图像清晰度值对应的位置；反之，返回执行S132。

10.一种大变倍镜头自动对焦系统，其特征在于，该系统包括：

存储器，用于存放程序；

处理器，用于执行所述程序以用于：

获取大变倍镜头的变焦镜组的位置信息，判断变焦镜组是否处于长焦区间，若处于长焦区间，采集该位置对应的图像，并根据该图像是否清晰，对应将对焦镜组进行清晰对焦处理或模糊对焦处理；否则，将对焦镜组进行广角对焦处理。