CN108513115B - 一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。本发明投影系统中的动态对焦窗口选择方法包括：将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口；通过去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值；根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。

Description

一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置

技术领域

本发明涉及动态对焦技术领域，尤其涉及一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置。本申请要求2018年3月14日提交的中国专利(专利申请号为201810209818.2)的权益，在此将上述申请的全部内容引用并入本文。

背景技术

数字投影系统中的自动对焦技术有主动和被动两类：主动式和被动式自动对焦。被动式自动对焦使用图像传感器获取马达在不同位置(变焦透镜在不同焦距)时投影到屏幕上的图像，通过一定的图像处理判断马达应该移动的方向，直到图像达到最佳的清晰度或预先设定条件。主动式自动对焦不用多次驱动马达和采集图像，距离传感器响应快，通常对焦速度比较快，但其对焦过程时，对焦完成后投影屏上图像可能达不到理想的清晰度。而被动式自动对焦则完全以图像清晰度为目标，能达到更佳的对焦结果。

现有被动式自动对焦技术通常是在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，完全没有考虑到投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致了图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

发明内容

本发明实施例公开了一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法包括：

S1：将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

S2：通过包括去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算所述每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

S3：根据预先设置的优先权系数对所有所述备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

可选地，所述步骤S2具体包括：判断每一个所述备选对焦窗口I_w是否大于预设尺寸，当所述备选对焦窗口尺寸大于预设尺寸时，图像清晰度函数值通过预置第一公式计算；

否则，图像清晰度函数值通过预置第二公式计算；

其中，预置第一公式为：FM＝|FFT(I_W)|*B；

预置第二公式为：

其中，B是去噪声处理和图像清晰度函数相结合的带通滤波函数，B＝D*G，b＝FT^{- 1}B，D是去噪声处理的低通滤波函数，G是图像清晰度函数值的高通滤波函数。

可选地，所述步骤S3具体包括：

S301：根据所述备选对焦窗口在所述投影区域的位置设置不同的优先权系数；

S302：分别将所述优先权系数与对应的所述备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到所述备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

S303：选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

可选地，所述步骤S3后还包括步骤S4：若所述自动对焦窗口为两个或两个以上，对相邻的所述自动对焦窗口进行合并。

本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置，包括：

划分单元，用于将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

计算单元，用于通过包括去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算所述每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

选择单元，用于根据预先设置的优先权系数对所有所述备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

可选地，所述计算单元具体用于：判断每一个所述备选对焦窗口I_w是否大于预设尺寸，当所述备选对焦窗口尺寸大于预设尺寸时，图像清晰度函数值通过预置第一公式计算；

否则，图像清晰度函数值通过预置第二公式计算；

其中，预置第一公式为：FM＝|FFT(I_W)|*B；

预置第二公式为：

其中，B是去噪声处理和图像清晰度函数相结合的带通滤波函数，B＝D*G，b＝FT^{- 1}B，D是去噪声处理的低通滤波函数，G是图像清晰度函数值的高通滤波函数。

可选地，所述选择单元具体包括：

设置子单元，用于根据所述备选对焦窗口在所述投影区域的位置设置不同的优先权系数；

调整子单元，用于分别将所述优先权系数与对应的所述备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到所述备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

选择子单元，用于选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

可选地，所述选择单元后还设置有合并单元，用于对相邻的两个或两个以上自动对焦窗口进行合并。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例公开了一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置，其中，本发明投影系统中的动态对焦窗口选择方法包括：将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口；通过去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值；根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。

本实施例中，通过将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口，并通过去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值，然后根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置的另一个实施例的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法中去噪声和图像清晰度函数相结合的带通滤波器和有噪声图像的频谱曲线图；

图6为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法中不同候选区域位置设定不同优先权曲线示意图；

图7为本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法选择调整后的图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口的示意图；

图8为现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取多个固定对焦窗口的示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法和装置，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法的一个实施例包括：

101、将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

需要说明的是，从投影区域与图像传感器的交集和投影系统输入图像中交集的区域确定对焦窗口选择的候选图像区域，并按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口。

102、通过包括去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

本实施例中，将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，通过对投影系统输入图像的频域或空域分析，选择图像中频域功率在特定频域区间最大的一个或几个区域为对焦窗口，从而最大程度减小噪声对图像清晰度函数的影响，并有效提高自动对焦的成功率和精确度。

103、根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

本实施例中，通过将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口，并通过去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值，然后根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。请参阅图5，为去噪声和图像清晰度函数相结合的带通滤波器和有噪声图像的频谱曲线图。将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

除此之外，本实施例中，由于动态对焦窗口选择的选择本身需要一定的计算，其计算量比现有技术高。但是，由于投影仪使用时一般只会偶尔移动，自动对焦只需在投影仪移动的情况下才调用一次。此外现有处理器的计算能力已经足以承担动态对焦窗口选择涉及的计算。由于这一技术可以减小被动式自动对焦中需要采集的图像量，从而减小马达移动次数，因此整个自动对焦的速度反而更快。

上面是对投影系统中的动态对焦窗口选择方法的过程进行的描述，下面将对投影系统中的动态对焦窗口选择方法的过程进行详细的描述，请参阅图2，本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法的另一个实施例包括：

201、将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

需要说明的是，从投影区域与图像传感器的交集和投影系统输入图像中交集的区域确定对焦窗口选择的候选图像区域，并按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口。

202、判断每一个备选对焦窗口I_w是否大于预设尺寸，当备选对焦窗口尺寸大于预设尺寸时，图像清晰度函数值通过预置第一公式计算；否则，图像清晰度函数值通过预置第二公式计算；

需要说明的是，预置第一公式为：FM＝|FFT(I_W)|*B；

预置第二公式为：

其中，B是去噪声处理和图像清晰度函数相结合的带通滤波函数，B＝D*G，b＝FT^{- 1}B，D是去噪声处理的低通滤波函数，G是图像清晰度函数值的高通滤波函数。

203、根据备选对焦窗口在投影区域的位置设置不同的优先权系数；

需要说明的是，可以根据备选对焦窗口中心在候选图像区域的位置给不同优先权。比如，对横向位置，可以中心优先，边缘优先，左边优先，右边优先等(图6演示了其中3种情况)；对纵向位置，可以中心优先，边缘优先，上边优先，下边优先等。对于不同的位置，设置不同的优先权系数。、

204、分别将优先权系数与对应的备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

本实施例中，分别将优先权系数与对应的备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值最后最终比较的参数值。

205、选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口；

请参阅图7，为选择调整后的图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口的对焦情况，显然，这样的对焦窗口明显比图8中的固定对焦窗口好。

206、若自动对焦窗口为两个或两个以上，对相邻的自动对焦窗口进行合并。

本实施例中，通过将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口，并通过去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值，然后根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置的一个实施例包括：

划分单元301，用于将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

计算单元302，用于通过包括去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

选择单元303，用于根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口；

本实施例中，通过划分单元301将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口，并通过计算单元302去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值，然后通过选择单元303根据预先设置的优先权系数对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置的一个实施例包括：

划分单元401，用于将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

计算单元402，用于通过包括去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

选择单元403具体包括：

设置子单元4031，用于根据备选对焦窗口在投影区域的位置设置不同的优先权系数；

调整子单元4032，用于分别将优先权系数与对应的备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

选择子单元4033，用于选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口；

合并单元404，用于对相邻的两个或两个以上自动对焦窗口进行合并。

本实施例中，通过划分单元401将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口，并通过计算单元402去噪声处理和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算每一个备选对焦窗口的图像清晰度函数值，然后根据设置子单元4031预先设置的优先权系数在调整子单元4032对所有备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行调整并通过选择子单元4033选择图像清晰度函数值最大的备选对焦窗口为自动对焦窗口。最后，通过合并单元404对相邻的两个或两个以上自动对焦窗口进行合并。将现有的数字投影系统被动式自动对焦中的去噪声处理和图像清晰度函数计算两个环节结合在一起，解决了现有被动式自动对焦技术在投影视场中选取固定的一个或几个对焦窗口，没有考虑投影图像内容本身对图像清晰度函数的影响，导致的图像中的噪声会对图像清晰度函数产生影响，降低了自动对焦的成功率和精确度的问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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全部或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-OnlyMemory)、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。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法，其特征在于，包括：

S1：将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

S2：通过包括去噪声处理函数和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算所述每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

S3：根据预先设置的优先权系数对所有所述备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口；

所述步骤S2具体包括：判断每一个所述备选对焦窗口I_w的尺寸是否大于预设尺寸，当所述备选对焦窗口的尺寸大于预设尺寸时，图像清晰度函数值通过预置第一公式计算；

否则，图像清晰度函数值通过预置第二公式计算；

其中，预置第一公式为：

;

预置第二公式为：

;

其中，B是去噪声处理函数和图像清晰度函数相结合的带通滤波函数，B=D*G，b=FT ^-1(B)，D是去噪声处理的低通滤波函数，G是图像清晰度函数值的高通滤波函数，FM为图像清晰度函数值，FFT(.)为快速傅里叶变换，

为卷积运算。

2.根据权利要求1所述的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法，其特征在于，

所述步骤S3具体包括：

S301：根据所述备选对焦窗口在所述投影区域的位置设置不同的优先权系数；

S302：分别将所述优先权系数与对应的所述备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到所述备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

S303：选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

3.根据权利要求1所述的一种投影系统中的动态对焦窗口选择方法，其特征在于，

所述步骤S3后还包括步骤S4：若所述自动对焦窗口为两个以上，对相邻的所述自动对焦窗口进行合并。

4.一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置，其特征在于，包括：

划分单元，用于将图像传感器视场与投影区域重合的区域按网格状划分为不少于一个备选对焦窗口I_w；

计算单元，用于通过包括去噪声处理函数和图像清晰度函数结合的带通滤波函数计算所述每一个备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值；

选择单元，用于根据预先设置的优先权系数对所有所述备选对焦窗口I_w的图像清晰度函数值进行调整并选择图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口；

所述计算单元具体用于：判断每一个所述备选对焦窗口I_w的尺寸是否大于预设尺寸，当所述备选对焦窗口的尺寸大于预设尺寸时，图像清晰度函数值通过预置第一公式计算；

否则，图像清晰度函数值通过预置第二公式计算；

其中，预置第一公式为：

;

预置第二公式为：

;

其中，B是去噪声处理函数和图像清晰度函数相结合的带通滤波函数，B=D*G，b=FT ^-1(B)，D是去噪声处理的低通滤波函数，G是图像清晰度函数值的高通滤波函数，FM为图像清晰度函数值，FFT(.)为快速傅里叶变换，

为卷积运算。

5.根据权利要求4所述的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置，其特征在于，所述选择单元具体包括：

设置子单元，用于根据所述备选对焦窗口在所述投影区域的位置设置不同的优先权系数；

调整子单元，用于分别将所述优先权系数与对应的所述备选对焦窗口的图像清晰度函数值进行相乘，得到所述备选对焦窗口的调整后的图像清晰度函数值；

选择子单元，用于选择调整后的图像清晰度函数值最大的一个或几个备选对焦窗口为自动对焦窗口。

6.根据权利要求4所述的一种投影系统中的动态对焦窗口选择装置，其特征在于，

所述选择单元后还设置有合并单元，用于对相邻的两个以上自动对焦窗口进行合并。

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