CN110290313B - 一种引导自动对焦设备失焦的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种引导自动对焦设备失焦的方法，包括确定失焦区域，并计算失焦区域内目标失焦物体的灰度值；设计引导失焦体，将自动对焦设备的焦点引离到引导失焦体上，从而使自动对焦设备拍摄出失焦的图像；所述设计引导失焦体，包括以下步骤：确定失焦原则，根据失焦原则获取引导失焦体应表现的灰度值；根据引导失焦体的灰度值将图像转换为伪彩色图；最终确定引导失焦体的颜色及形状；根据上述步骤中的伪彩色图确定引导失焦体本身的颜色及形状。本发明将对禁拍物体拍摄时的对焦焦点引离禁拍物体，使所拍摄图片是失焦且模糊的，实现了对隐私、机密或信息的保护。

Description

一种引导自动对焦设备失焦的方法
技术领域
本发明涉及数字图像技术领域，具体涉及一种引导自动对焦设备失焦的方法。
背景技术
由于摄像机技术的高速发展，高清晰、体积小的摄像机，手机等具有拍照功能的移动设备越来越普及，而诸如军事基地、美术馆、博物馆等禁拍区域人员流动较大，且对拍摄基本是明令禁止的，但是仍有人对其进行不文明拍摄，造成泄露隐私、机密或信息的情况时有发生；仅靠人力、监控很难杜绝此现象的发生，
目前，国内外对于自动失焦的研究处于起步阶段，没有相对成熟、可以投入使用的研究结果。市面上的主流自动对焦设备所用的对焦方式主要分为反差式自动对焦和相位检测式自动对焦，其中反差式自动对焦主要应用于广泛应用于相机、手机、摄像头等微型拍照设备，能在体积小的基础上实现又快速又清晰的对焦，更加大了人力监控的难度。反差式自动对焦的原理如下：通过驱动对焦镜片的移动，采集到不同焦距下的画面。每改变一次焦距就能采集到不同清晰度的画面，对焦镜片不断移动调整焦距直至采集到最清晰的画面，对焦完成，镜头回到初始位置。不同的自动对焦设备搭载不同的聚焦评价函数来评判对焦是否完成，但不同的评价函数的评价结果是大致相同的。因此，为了加大文物、艺术品、军事禁地的保护力度，需要一种自动失焦方法。
发明内容
本发明为解决现有技术中没有从对焦设备出发采取防拍保护措施的问题，提供一种引导自动对焦设备失焦的方法，将对禁拍物体拍摄时的对焦焦点引离禁拍物体，从而使所拍摄图片是失焦且模糊的，实现了对隐私、机密或信息的保护。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种引导自动对焦设备失焦的方法，包括以下步骤：
步骤1：确定失焦区域，并计算失焦区域内目标失焦物体的灰度值；
步骤2：设计引导失焦体，将自动对焦设备的焦点引离到引导失焦体上，从而使自动对焦设备拍摄出失焦的图像；
所述设计引导失焦体，包括以下步骤：
步骤2.1：确定失焦原则，根据失焦原则获取引导失焦体应表现的灰度值；
步骤2.2：根据引导失焦体的灰度值将图像转换为伪彩色图；
步骤2.3：最终确定引导失焦体的颜色及形状；
根据上述步骤中的伪彩色图确定引导失焦体本身的颜色及形状。
进一步地，所述步骤1具体包括：所述目标失焦物体的灰度值包括：在不同光线、不同角度下的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；
并分别计算出平均灰度值、最大灰度值、目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为A1、B1和C1。
进一步地，所述步骤2.1具体包括：所述失焦原则为：对于自动对焦设备的三种聚焦评价函数，三种聚焦评价函数取最大值时对焦成功，其最大值分别对应为平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；
使引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为A2、B2和C2，且同时满足A1＞＞A2，B1＞＞B2，C1＞＞C2；
从上述条件获取引导失焦体应表现的灰度值。
进一步地，所述三种聚焦评价函数包括梯度函数、方差函数和锐度函数。
进一步地，所述步骤2.2具体包括：将引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值的大小在灰度图中的视觉表现进行绘制，并将灰度图转变成RGB图，RGB图中表现出了引导失焦体的色彩、深浅及明暗的变化；此RGB图即为伪彩色图。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明针对市面上常见的反差式自动对焦设备提出的失焦方法，根据对现有的主流设备自动对焦系统的原理研究，自动对焦系统的聚焦评价函数有且仅有一个极值，该极值对应聚焦位置，清晰对焦的图像比模糊对焦的图像具有更大的锋利性，锋利性最大值为正确聚焦的位置，根据不同拍摄设备的对焦算法有不同的计算锋利性方式；鉴于此设计一种引导失焦体，在拍照对焦的过程中，将对焦设备的对焦点从目标失焦物体引离到引导失焦体上，从而使对焦设备拍摄出失焦的图像；设计引导失焦体是对灰度值的设计，通过一系列运算得出引导失焦体的形状和颜色，将设计好引导失焦体放置在合适的地点，即可达到失焦的作用，采用这种方法不需要人为阻止即可有效的保护禁拍区域及禁拍物体，大大的节省了人力资源，有效的防止不文明拍摄。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种引导自动对焦设备失焦的方法，包括以下步骤：
步骤1：确定失焦区域，并计算失焦区域内目标失焦物体的灰度值；
所述步骤1具体包括：所述目标失焦物体的灰度值包括：在不同光线、不同角度下的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；
并分别计算出平均灰度值、最大灰度值、目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为A1、B1和C1。
应当说明的是，所述目标失焦物体是指需要保护、且不能被未经允许的人员拍摄并外传的物品，比如，美术作品、雕塑、文物等；所述失焦区域，是指目标失焦物体所处的、能够对其拍照的适当区域；通过在不同光线下的多方位拍照取样，并根据所拍摄图片将目标失焦物体中各像素点的颜色表示为RGB(R，G，B)，由此计算其灰度值。
常用的计算灰度值的方法有以下几种：(1)浮点算法(Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11)；(2)整数算法(Gray＝R*30+G*59+B*11)/100；(3)移位算法：(Gray＝R*28+G*151+B*77)>>8；(4)平均值算法：(Gray＝R+G+B)/3；(5)仅取绿色算法：Gray＝G。由于灰度值是不变的，所以在本发明中任意选取一种计算方法即可，因为无论选取哪种计算方法都不会对引导失焦体的设计产生影响，应根据实际情况具体确定。
步骤2：设计引导失焦体，将自动对焦设备的焦点引离到引导失焦体上，从而使自动对焦设备拍摄出失焦的图像；
所述设计引导失焦体，包括以下步骤：
步骤2.1：确定失焦原则，根据失焦原则获取引导失焦体应表现的灰度值；
所述步骤2.1具体包括：所述失焦原则为：对于自动对焦设备的三种聚焦评价函数，三种聚焦评价函数取最大值时对焦成功，其最大值分别对应为平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；
使引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为A2、B2和C2，且同时满足A1＞＞A2，B1＞＞B2，C1＞＞C2；
从上述条件获取引导失焦体应表现的灰度值。
所述三种聚焦评价函数包括梯度函数、方差函数和锐度函数。
聚焦评价函数的一般形式为：S(k)＝F(fk(x，y))；k＝1，2，3…；其中，fk(x，y)是调焦过程中不同焦距的序列图像(帧)的灰度值，该函数有且仅有一个极值，对应于聚焦点，结合自动对焦设备的工作过程：随着对焦镜片的移动，S(k)的值不断上升，当S(k)的值最大时，自动对焦设备认为对焦完成，结束对焦过程。
其中，方差函数的表达式为：svar(k)＝∑x∑yfk(x，y-μ)，其中，μ为整幅图像的平均灰度值；由该函数清晰聚焦的图像比模糊聚焦的图像有更大的灰度差异；
梯度函数也称为能量梯度评价函数，该函数的表达式为：svar(k)＝∑x∑y|fk(x，y)-fk(x，y-1)|-|fk(x，y)-fk(x-1，y)|；即由该函数清晰聚焦的图像比模糊聚焦的图像包含了更多的灰度变化；
锐度函数也称为锐度评价函数，由该函数清晰对焦的图像在焦点与背景的交界处拥有更锐利的边缘；在设计引导失焦体的灰度值时，要保证上述三个聚焦评价函数均处于最大值，才能保证自动对焦设备在对焦的过程中，将对焦点引离到引导失焦体上。
步骤2.2：根据引导失焦体的灰度值将图像转换为伪彩色图；
所述步骤2.2具体包括：将引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值的大小在灰度图中的视觉表现进行绘制，并将灰度图转变成RGB图，RGB图中表现出了引导失焦体的色彩、深浅及明暗的变化；此RGB图即为伪彩色图。
由RGB图的性质可知：原点到白色顶点的中轴线是灰度线，r、g、b三分量相等，强度可以由三分量的向量表示；用RGB来理解色彩、深浅、明暗变化；1.色彩变化：三个坐标轴RGB最大分量顶点与黄紫青色顶点的连线；2.深浅变化：RGB顶点和CMY顶点到原点和白色顶点的中轴线的距离；3.明暗变化：中轴线的点的位置，到原点则偏暗，到白色顶点则偏亮。
由此可以得到引导失焦体的色彩、深浅、明暗；与真彩色图不同的是，伪彩色图每个像素3ed的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作彩色查找表(color look-up table，CLUT)的表项入口地址，查找一个显示图像时使用的R，G，B强度值。因此，真彩色图转灰度图是不可逆的过程，且伪彩色图并非唯一的，可以结合引导失焦体的色彩、深浅、明暗以及实际应用的区域进行调整。
步骤2.3：最终确定引导失焦体的颜色及形状；
根据上述步骤中的伪彩色图确定引导失焦体本身的颜色及形状。
在进行引导失焦体的设计时，应同时满足不同光线不同方位下的失焦要求，并适度的美观性上进行调整。在引导失焦体的颜色、形状和灰度值均确定后可以选取合适的材料制成引导失焦体；也可以采用现有的符合上述条件的装置直接作为引导失焦体使用，例如：使用单片机LED立体成像系统，能适用于不同的目标失焦物体以及适应室内、室外、昏暗、明亮的不同背景，及时调整发光颜色和发光区域以形成不同的失焦系统；使用方便，而且节省了成本，同时扩大了适用范围。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (3)

1.一种引导自动对焦设备失焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：确定失焦区域，并计算失焦区域内目标失焦物体的灰度值；所述步骤1具体包括：所述目标失焦物体的灰度值包括：在不同光线、不同角度下的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；并分别计算出平均灰度值、最大灰度值、目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为A1、B1 和C1；
步骤2：设计引导失焦体，将自动对焦设备的焦点引离到引导失焦体上，从而使自动对焦设备拍摄出失焦的图像；所述设计引导失焦体，包括以下步骤：
步骤2.1：确定失焦原则，根据失焦原则获取引导失焦体应表现的灰度值；所述步骤2.1具体包括：
条件1：所述失焦原则为：对于自动对焦设备的三种聚焦评价函数，三种聚焦评价函数取最大值时对焦成功，其最大值分别对应为平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值；
条件2：使引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值与背景平均灰度值之差的绝对值分别为 A2、B2 和 C2，且同时满足 A1≫A2 ，B1≫B2 ，C1≫C2；
从条件1和条件2获取引导失焦体应表现的灰度值；
步骤2.2：根据引导失焦体的灰度值将图像转换为伪彩色图；
步骤2.3：最终确定引导失焦体的颜色及形状；
根据上述步骤中的伪彩色图确定引导失焦体本身的颜色及形状。
2.根据权利要求1所述的一种引导自动对焦设备失焦的方法，其特征在于，所述三种聚焦评价函数包括梯度函数、方差函数和锐度函数。
3.根据权利要求1所述的一种引导自动对焦设备失焦的方法，其特征在于，所述步骤2.2 具体包括：将引导失焦体的平均灰度值、最大灰度值和目标失焦物体边缘处各点的灰度值的大小在灰度图中的视觉表现进行绘制，并将灰度图转变成RGB 图，RGB 图中表现出了引导失焦体的色彩、深浅及明暗的变化；此RGB 图即为伪彩色图。
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