CN109510936B - 连续自动对焦方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连续自动对焦方法及系统。所述方法包括：每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；若检测出当前场景是新场景，则根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；若检测出当前场景稳定，则将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，则对当前稳定场景快速自动对焦，否则对当前稳定场景常规自动对焦。本发明能够提高连续自动对焦的速度。

Description

连续自动对焦方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种连续自动对焦方法及系统。

背景技术

随着移动终端的普及，拍照成为移动终端的必备功能，人们越来越多地使用移动终端拍照。为了获得好的拍照效果，尤其是场景中如果出现运动物体，移动终端通常都需要使用CAF(Continuous Auto Focus，连续自动对焦)模式。现有CAF的工作流程大致如下：每次自动对焦之前，根据当前场景第一连续多帧图像的RGB信息实时检测当前场景是否是新场景，如果是，则根据当前场景第二连续多帧图像的RGB信息继续检测当前场景是否已经稳定，如果已经稳定，则触发自动对焦，对当前稳定场景自动对焦。目前，常规自动对焦的流程主要分两步：粗扫描和细扫描，所谓粗扫描，是指对当前场景进行大步长的扫描，在扫描过程中通过不断比较对比度，找到一个对比度的峰值；所谓细扫描，是指在该峰值前后设置一个较小步长的细扫表，按照该细扫表进行扫描，找到细扫的峰值及其前、后值，然后通过一元二次抛物线确定最终的峰值，将该峰值对应的位置作为自动对焦的焦点。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：

在连续自动对焦CAF过程中，不论当前稳定场景与上一次自动对焦后的稳定场景是否有较大的变化，都要经过粗扫描和细扫描，从而确定自动对焦的焦点，对焦速度较慢。

发明内容

本发明提供的连续自动对焦方法及系统，能够提高连续自动对焦的速度。

第一方面，本发明提供一种连续自动对焦方法，包括：

每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；

比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；

若检测出当前场景是新场景，则根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；

若检测出当前场景稳定，则将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；

若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，则对当前稳定场景快速自动对焦，否则对当前稳定场景常规自动对焦。

可选地，若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，在对当前稳定场景快速自动对焦之前，所述方法还包括：

比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值；

若所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值，则对当前稳定场景快速自动对焦，否则对当前稳定场景常规自动对焦。

可选地，所述对当前稳定场景快速自动对焦包括：

对当前稳定场景进行细扫描，确定自动对焦的焦点。

可选地，所述直方图包括红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图之一或者这4种直方图的任意组合。

第二方面，本发明提供一种连续自动对焦系统，包括：

参考帧选择模块，用于每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；

运动状态检测模块，用于比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；

稳定状态检测模块，用于所述运动状态检测模块检测出当前场景是新场景时，根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；

第一比较模块，用于所述稳定状态检测模块检测出当前场景稳定时，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；

快速自动对焦模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，对当前稳定场景快速自动对焦；

常规自动对焦模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数小于或等于第一阈值时，对当前稳定场景常规自动对焦。

可选地，所述系统还包括：

第二比较模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值；

所述快速自动对焦模块，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值时，对当前稳定场景快速自动对焦；

所述常规自动对焦模块，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值大于或等于第二阈值时，对当前稳定场景常规自动对焦。

可选地，所述快速自动对焦模块，用于对当前稳定场景进行细扫描，确定自动对焦的焦点。

可选地，所述直方图包括红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图之一或者这4种直方图的任意组合。

本发明提供的连续自动对焦方法及系统，每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧，在检测出当前场景稳定后，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，通过比较稳定帧和参考帧的直方图和对比度，从而确定当前稳定场景与上一次自动对焦的稳定场景相比是否有较大变化，如果变化不大，则对当前场景快速自动对焦，如果有较大变化，如远焦到近焦或者近焦到远焦等，则对当前场景常规自动对焦，与现有技术相比，增加了自动对焦的类型选择，既提高了连续自动对焦的速度，又不会降低连续自动对焦的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例中一种连续自动对焦方法的流程图；

图2为本发明另一实施例中一种连续自动对焦方法的流程图；

图3为本发明一实施例中一种连续自动对焦系统的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中一种连续自动对焦系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，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。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种连续自动对焦方法，如图1所示，所述方法包括：

S11、每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧。

选择参考帧后，记录所述参考帧的RGB信息、直方图以及对比度，RGB信息包括1024个R值、1024个G值及1024个B值，分别计算所述参考帧的1024个R值、1024个G值、1024个B值的平均值。

S12、比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景。

将当前场景中的当前帧及其之后连续多帧的R值、G值、B值(各1024个)分别与所述参考帧的R值、G值、B值的平均值进行差值计算，若算出来的R值差值超过参考帧R值平均值的指定百分比，R计数加1，若算出来的G值差值超过参考帧G值平均值的指定百分比，G计数加1，若算出来的B值差值超过参考帧B值平均值的指定百分比，B计数加1，当R计数、G计数、B计数其中有一个数超过指定数量时，满足条件的帧数加1，当满足条件的总帧数(可以是连续的，也可以是不连续的)超过指定数量后，则认为当前场景是新场景。若检测出当前场景是新场景，执行步骤S13。

S13、根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定。

选择所述第一连续多帧图像的下一帧作为第一当前帧，例如第一连续多帧从所述当前帧开始算起一共是10帧，则将第11帧作为第一当前帧，记录所述第一当前帧的RGB信息，比较所述第一当前帧与该帧上一帧的RGB信息的差异，由于之前已经记录过所述第一当前帧的上一帧(即所述第一连续多帧的最后一帧)的RGB信息，计算所述第一当前帧的上一帧的1024个R值、1024个G值、1024个B值的平均值，将所述第一当前帧的R值、G值、B值(各1024个)分别与上一帧的对应位置(32*32数据块相对应的位置)的R值、G值、B值进行差值计算，若算出来的R值差值超过上一帧R值平均值的指定百分比，R计数加1，若算出来的G值差值超过上一帧G值平均值的指定百分比，G计数加1，若算出来的B值差值超过上一帧B值平均值的指定百分比，B计数加1，当R计数、G计数、B计数都小于指定数量时，则所述第一当前帧满足稳定条件，满足条件的帧数加1，按照此方法依次比较所述第一当前帧之后的连续多帧分别与各帧上一帧的RGB信息的差异，当连续满足稳定条件的总帧数(必须是连续的)超过指定数量后，则认为当前场景稳定，可以触发自动对焦。若检测出当前场景稳定，执行步骤S14。

S14、将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数是否大于第一阈值。

若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，说明当前稳定场景与上一次自动对焦后的稳定场景相比，变化不大，执行步骤S16，若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数小于或等于第一阈值，说明当前稳定场景与上一次自动对焦后的稳定场景相比，变化较大，执行步骤S17。

S16、对当前稳定场景快速自动对焦。

对当前稳定场景跳过粗扫描，直接进行细扫描，最终确定自动对焦的焦点。

S17、对当前稳定场景常规自动对焦。

对当前稳定场景先进行粗扫描，再进行细扫描，最终确定自动对焦的焦点。

本实施例中对所述第一阈值以及第一连续多帧、第二连续多帧的帧数不做具体限定，可以根据实际的使用场景的精度要求，具体设置。

本发明实施例提供的连续自动对焦方法，每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧，在检测出当前场景稳定后，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，通过比较稳定帧和参考帧的直方图的相关系数，从而确定当前稳定场景与上一次自动对焦的稳定场景相比是否有较大变化，如果变化不大，则对当前场景快速自动对焦，如果有较大变化，如远焦到近焦或者近焦到远焦等，则对当前场景常规自动对焦，既提高了连续自动对焦的速度，又不会降低连续自动对焦的准确性。

进一步地，如图2所示，在图1的基础上，为了提高检测的准确性，当所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，在对当前稳定场景快速自动对焦之前，所述方法还包括：

S15、比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值是否小于第二阈值。

若所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值，说明当前稳定场景与上一次自动对焦后的稳定场景相比，变化不大，执行步骤S16，若所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值大于或等于第二阈值，说明当前稳定场景与上一次自动对焦后的稳定场景相比，变化较大，执行步骤S17。

本实施例中对所述第二阈值不做具体限定，可以根据实际的使用场景的精度要求，具体设置。

在上述实施例中，所述直方图可以采用红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图的任意一种，也可以采用这四种直方图的任意组合。不同颜色通道直方图的横轴(0到255)代表那个通道颜色的色阶亮度，0表示黑，255表示白，纵轴代表对应亮度的传感器图像上像素的数量，即某一亮度下的峰值越高，表示在这个亮度下的像素越多。而亮度直方图是这样得到的：把同一像素上的绿色、红色和蓝色色阶亮度加权平均，绿色乘以59％，红色乘以30％，蓝色乘以11％，再相加(总共是100％)得到加权的亮度值；按照这个加权的亮度值画出的直方图，就是亮度直方图。横轴是加权亮度，纵轴是对应加权亮度的像素数目。

本发明实施例还提供一种连续自动对焦系统，如图3所示，所述系统包括：

参考帧选择模块31，用于每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；

运动状态检测模块32，用于比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；

稳定状态检测模块33，用于所述运动状态检测模块32检测出当前场景是新场景时，根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；

第一比较模块34，用于所述稳定状态检测模块33检测出当前场景稳定时，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；

快速自动对焦模块36，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，对当前稳定场景快速自动对焦；

常规自动对焦模块37，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数小于或等于第一阈值时，对当前稳定场景常规自动对焦。

本发明实施例提供的连续自动对焦系统，每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧，在检测出当前场景稳定后，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，通过比较稳定帧和参考帧的直方图的相关系数，从而确定当前稳定场景与上一次自动对焦的稳定场景相比是否有较大变化，如果变化不大，则对当前场景快速自动对焦，如果有较大变化，如远焦到近焦或者近焦到远焦等，则对当前场景常规自动对焦，既提高了连续自动对焦的速度，又不会降低连续自动对焦的准确性。

进一步地，如图4所示，在图3的基础上，所述系统还包括：

第二比较模块35，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值；

此时，所述快速自动对焦模块36，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值时，对当前稳定场景快速自动对焦；

所述常规自动对焦模块37，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值大于或等于第二阈值时，对当前稳定场景常规自动对焦。

可选地，在上述实施例中，所述快速自动对焦模块36，用于对当前稳定场景进行细扫描，确定自动对焦的焦点。所述直方图可以采用红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图的任意一种，也可以采用这四种直方图的任意组合。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种连续自动对焦方法，其特征在于，包括：

每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；

比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；

若检测出当前场景是新场景，则根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；

若检测出当前场景稳定，则将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；

若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，则对当前稳定场景直接进行细扫描以确定自动对焦的焦点，否则对当前稳定场景先进行粗扫描，后进行细扫描以确定自动对焦的焦点；

其中所述粗扫描是对当前场景进行大步长的扫描，在扫描过程中通过不断比较对比度，找到一个对比度的峰值；所述细扫描是在该对比度峰值前后设置一个较小步长的细扫表，按照该细扫表进行扫描，找到细扫的峰值及其前、后值，然后通过一元二次抛物线确定最终的峰值，将该峰值对应的位置作为自动对焦的焦点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值，在对当前稳定场景直接进行细扫描以确定自动对焦的焦点之前，所述方法还包括：

比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值；

若所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值，则对当前稳定场景直接进行细扫描以确定自动对焦的焦点，否则对当前稳定场景先进行粗扫描，后进行细扫描以确定自动对焦的焦点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述直方图包括红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图之一或者这4种直方图的任意组合。

4.一种连续自动对焦系统，其特征在于，包括：

参考帧选择模块，用于每次自动对焦之前，选择上一次自动对焦的稳定场景中的一帧图像作为参考帧；

运动状态检测模块，用于比较当前场景中的第一连续多帧图像与所述参考帧的RGB信息，检测当前场景是否是新场景；

稳定状态检测模块，用于所述运动状态检测模块检测出当前场景是新场景时，根据所述第一连续多帧图像之后的第二连续多帧图像的RGB信息检测当前场景是否稳定；

第一比较模块，用于所述稳定状态检测模块检测出当前场景稳定时，将当前稳定场景中的一帧图像作为稳定帧，比较所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数；

快速自动对焦模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，对当前稳定场景直接进行细扫描以确定自动对焦的焦点；

常规自动对焦模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数小于或等于第一阈值时，对当前稳定场景先进行粗扫描，后进行细扫描以确定自动对焦的焦点；

其中所述粗扫描是对当前场景进行大步长的扫描，在扫描过程中通过不断比较对比度，找到一个对比度的峰值；所述细扫描是在该对比度峰值前后设置一个较小步长的细扫表，按照该细扫表进行扫描，找到细扫的峰值及其前、后值，然后通过一元二次抛物线确定最终的峰值，将该峰值对应的位置作为自动对焦的焦点。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二比较模块，用于所述稳定帧与所述参考帧的直方图的相关系数大于第一阈值时，比较所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值；

所述快速自动对焦模块，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值小于第二阈值时，对当前稳定场景直接进行细扫描以确定自动对焦的焦点；

所述常规自动对焦模块，还用于所述稳定帧与所述参考帧的对比度的差值大于或等于第二阈值时，对当前稳定场景先进行粗扫描，后进行细扫描以确定自动对焦的焦点。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述直方图包括红色通道直方图、绿色通道直方图、蓝色通道直方图及亮度直方图这4种直方图之一或者这4种直方图的任意组合。

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