CN110493527B - 主体对焦方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种主体对焦方法、装置、电子设备和存储介质。所述方法包括:获取TOF图像,对TOF图像进行主体识别,确定目标主体,确定目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦,结合TOF镜头拍摄得到的TOF图像,并从TOF图像中识别目标主体,在识别出目标主体的基础上辅助预览镜头进行对焦,提高了对焦的准确性,进一步提高了拍摄质量。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域,特别是涉及一种主体对焦方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
随着影像技术的发展,人们越来越习惯通过电子设备上的摄像头等图像采集设备拍摄图像或视频,记录各种信息。通常,在图像采集设备拍摄过程中需要进行对焦以提高拍摄质量,但是,当前对焦技术存在对焦不准确的问题,导致拍摄到的图像或视频的质量不佳。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高对焦精确度的主体对焦方法、装置、电子设备和存储介质。
第一方面,本申请实施例提供一种主体对焦方法,所述方法包括:
获取TOF图像;
对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;
获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
一个实施例中,所述对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体,包括:
将所述TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体;
从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体。
一个实施例中,所述从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体,包括:
根据预设的权重规则,确定各所述候选主体的权重;
将权重最大的候选主体确定为所述目标主体。
一个实施例中,所述权重规则包括以下规则中的至少一个:
与镜头之间的距离越小,主体的权重越高;
与TOF图像对角线的交点的距离越小,主体的权重越高;
人物的权重大于动物的权重,动物的权重大于植物的权重;
根据用户指令确定各种类型的主体的权重。
一个实施例中,所述从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体,包括:
获取用户选择指令;所述用户选择指令为用户对所述至少两个候选主体的主体标识进行选择触发的指令;
将所述用户选择指令对应的候选主体确定为所述目标主体。
一个实施例中,所述将所述TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体,包括:
生成与所述TOF图像对应的中心权重图,其中,所述中心权重图所表示的权重值从中心到边缘逐渐减小;
将所述TOF图像和所述中心权重图输入到所述主体检测模型中,得到主体区域置信度图,其中,所述主体检测模型是预先根据同一场景的TOF图像、中心权重图及对应的已标注的主体掩膜图进行训练得到的模型;
根据所述主体区域置信度图确定所述TOF图像中的至少两个候选主体。
一个实施例中,所述确定所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦,包括:
获取所述目标主体在所述TOF图像中的位置坐标;
根据所述TOF镜头的坐标系与所述预览镜头的坐标系之间的预设对应关系表,获得所述目标主体在所述预览图像的位置坐标;
所述预览镜头根据所述目标主体在所述预览图像中的位置坐标,对所述目标主体进行对焦。
一个实施例中,所述确定所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦,包括:
获取所述目标主体的深度信息;
根据所述目标主体的深度信息确定所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息;
所述预览镜头根据所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息,对所述目标主体进行对焦。
一个实施例中,所述方法还包括:
获取所述预览镜头的RGB图像;
所述对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体,包括:
对所述TOF图像和所述RGB图像进行主体识别,确定所述目标主体。
第二方面,本申请实施例提供一种主体对焦装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取TOF图像;
识别模块,用于对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;
对焦模块,用于获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
第三方面,本申请实施例提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
第四方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求第一方面任一项所述的方法的步骤。
本申请实施例提供的主体对焦方法、装置、电子设备和存储介质,获取TOF图像,对TOF图像进行主体识别,确定目标主体,获取目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦,结合TOF镜头拍摄得到的TOF图像,并从TOF图像中识别目标主体,在识别出目标主体的基础上辅助预览镜头进行对焦,也即,预览镜头根据目标主体的位置进行对焦,提高了对焦的准确性,进一步提高了拍摄质量。
附图说明
图1为一个实施例中图像处理电路的示意图;
图2为一个实施例中主体对焦方法的流程图;
图2.1为一个实施例中TOF图像示意图;
图2.2为一个实施例中主体识别后的图像示意图;
图2.3为一个实施例中的主体对焦示意图;
图3为另一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图4为另一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图5为另一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图6为另一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图7为一个实施例中主体检测模型的网络结构示意图;
图8为一个实施例中图像处理效果示意图;
图9为又一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图10为又一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图11为一个实施例提供的主体对焦方法的流程图;
图12为一个实施例提供的主体对焦装置的框图;
图13为一个实施例提供的主体对焦装置的框图;
图14为一个实施例提供的电子设备的框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例中的主体对焦方法可应用于电子设备。该电子设备可为带有摄像头的计算机设备、个人数字助理、平板电脑、智能手机、穿戴式设备等。电子设备中的摄像头在拍摄图像时,会进行自动对焦,以保证拍摄的图像清晰。
在一个实施例中,上述电子设备中可包括图像处理电路,图像处理电路可以利用硬件和/或软件组件实现,可包括定义ISP(Image Signal Processing,图像信号处理)管线的各种处理单元。图1为一个实施例中图像处理电路的示意图。如图1所示,为便于说明,仅示出与本申请实施例相关的图像处理技术的各个方面。
如图1所示,图像处理电路包括第一ISP处理器130、第二ISP处理器140和控制逻辑器150。第一摄像头110包括一个或多个第一透镜112和第一图像传感器114。第一图像传感器114可包括色彩滤镜阵列(如Bayer滤镜),第一图像传感器114可获取用第一图像传感器114的每个成像像素捕捉的光强度和波长信息,并提供可由第一ISP处理器130处理的一组图像数据。第二摄像头120包括一个或多个第二透镜122和第二图像传感器124。第二图像传感器124可包括色彩滤镜阵列(如Bayer滤镜),第二图像传感器124可获取用第二图像传感器124的每个成像像素捕捉的光强度和波长信息,并提供可由第二ISP处理器140处理的一组图像数据。
第一摄像头110采集的第一图像传输给第一ISP处理器130进行处理,第一ISP处理器130处理第一图像后,可将第一图像的统计数据(如图像的亮度、图像的反差值、图像的颜色等)发送给控制逻辑器150,控制逻辑器150可根据统计数据确定第一摄像头110的控制参数,从而第一摄像头110可根据控制参数进行自动对焦、自动曝光等操作。第一图像经过第一ISP处理器130进行处理后可存储至图像存储器160中,第一ISP处理器130也可以读取图像存储器160中存储的图像以对进行处理。另外,第一图像经过ISP处理器130进行处理后可直接发送至显示器170进行显示,显示器170也可以读取图像存储器160中的图像以进行显示。
其中,第一ISP处理器130按多种格式逐个像素地处理图像数据。例如,每个图像像素可具有8、10、12或14比特的位深度,第一ISP处理器130可对图像数据进行一个或多个图像处理操作、收集关于图像数据的统计信息。其中,图像处理操作可按相同或不同的位深度精度进行。
图像存储器160可为存储器装置的一部分、存储设备、或电子设备内的独立的专用存储器,并可包括DMA(Direct Memory Access,直接直接存储器存取)特征。
当接收到来自第一图像传感器114接口时,第一ISP处理器130可进行一个或多个图像处理操作,如时域滤波。处理后的图像数据可发送给图像存储器160,以便在被显示之前进行另外的处理。第一ISP处理器130从图像存储器160接收处理数据,并对所述处理数据进行RGB和YCbCr颜色空间中的图像数据处理。第一ISP处理器130处理后的图像数据可输出给显示器170,以供用户观看和/或由图形引擎或GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)进一步处理。此外,第一ISP处理器130的输出还可发送给图像存储器160,且显示器170可从图像存储器160读取图像数据。在一个实施例中,图像存储器160可被配置为实现一个或多个帧缓冲器。
第一ISP处理器130确定的统计数据可发送给控制逻辑器150。例如,统计数据可包括自动曝光、自动白平衡、自动聚焦、闪烁检测、黑电平补偿、第一透镜112阴影校正等第一图像传感器114统计信息。控制逻辑器150可包括执行一个或多个例程(如固件)的处理器和/或微控制器,一个或多个例程可根据接收的统计数据,确定第一摄像头110的控制参数及第一ISP处理器130的控制参数。例如,第一摄像头110的控制参数可包括增益、曝光控制的积分时间、防抖参数、闪光控制参数、第一透镜112控制参数(例如聚焦或变焦用焦距)、或这些参数的组合等。ISP控制参数可包括用于自动白平衡和颜色调整(例如,在RGB处理期间)的增益水平和色彩校正矩阵,以及第一透镜112阴影校正参数。
同样地,第二摄像头120采集的第二图像传输给第二ISP处理器140进行处理,第二ISP处理器140处理第一图像后,可将第二图像的统计数据(如图像的亮度、图像的反差值、图像的颜色等)发送给控制逻辑器150,控制逻辑器150可根据统计数据确定第二摄像头120的控制参数,从而第二摄像头120可根据控制参数进行自动对焦、自动曝光等操作。第二图像经过第二ISP处理器140进行处理后可存储至图像存储器160中,第二ISP处理器140也可以读取图像存储器160中存储的图像以对进行处理。另外,第二图像经过ISP处理器140进行处理后可直接发送至显示器170进行显示,显示器170也可以读取图像存储器160中的图像以进行显示。第二摄像头120和第二ISP处理器140也可以实现如第一摄像头110和第一ISP处理器130所描述的处理过程。
在一个实施例中,第一摄像头110可为彩色摄像头,第二摄像头120可为TOF(TimeOf Flight,飞行时间)摄像头或结构光摄像头。TOF摄像头可获取TOF深度图,结构光摄像头可获取结构光深度图。第一摄像头110和第二摄像头120可均为彩色摄像头。通过两个彩色摄像头获取双目深度图。第一ISP处理器130和第二ISP处理器140可为同一ISP处理器。
第一摄像头110和第二摄像头120拍摄同一场景分别得到可见光图和TOF图像,将可见光图和深度图发送给ISP处理器。ISP处理器可以对第二摄像头120拍摄到的TOF图像进行主体识别,确定目标主体,并确定目标主体在第一摄像头110的预览镜头中的位置信息,并根据位置信息在所述预览镜头中对目标主体进行对焦处理。利用TOF图像识别出目标主体,根据目标主体在预览镜头中的位置对目标主体进行对焦,提高对焦的准备率,从而提高拍摄质量。
图2为一个实施例中主体对焦方法的流程图,如图2所示,一种主体对焦方法,可应用于图1中的电子设备中,包括:
S201、获取TOF图像。
其中,TOF图像可以是采用TOF相机拍摄得到的图像,也可以是使用RGB镜头拍摄得到的图像。
在本实施例中,以TOF相机拍摄得到TOF图像为例,可以是在电子设备开启TOF相机后,实时的通过TOF镜头获取TOF图像,也可以是在用户触发拍摄或者对焦功能时通过TOF镜头获取TOF图像,本实施例中不加以限制。如图2.1所示,通过TOF镜头获取的图片即为TOF图像,该TOF图像中包括前景和背景。
S202、对TOF图像进行主体识别,确定目标主体。
在本实施例中,可以采用普通的图像识别技术识别TOF图像中的主体,例如,当目标主体为人物时,可以采用人脸识别技术识别TOF图像中的人脸,或者,还可以采用预先训练好的检测模型来识别TOF图像中的主体。如图2.2所示,对TOF图像进行主体识别,确定目标主体,该目标主体为飞机,可以看出该图片中提取了前景,没有背景。
可选地,一张TOF图像种可能包括一个主体,也可能包括多个主体,当检测到TOF图像中包括多个主体时,可以从多个主体中选择一个目标主体。例如,预先给不同类别的主体设置不同的权值,取多个主体中权重最高的主体作为目标主体,或者,也可以是检测到多个主体时,提醒用户选择其中一个主体作为目标主体。
S203、获取目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦。
在本实施例中,可以采用预先标定的方式得到TOF图像与预览图像的位置转换关系,确定了目标主体可以获取目标主体在TOF图像中的位置,根据TOF图像与预览图像的位置转换关系,确定目标主体在预览图像中的位置,该位置信息可以是目标主体在预览图像中的坐标信息,例如,先确定目标主体的每个像素点在TOF图像中的坐标,则将目标主体的每个像素点在TOF图像中的坐标转换到预览图像中,得到目标主体在预览图像中的位置,预览镜头根据目标主体在预览图像中的位置确定对焦点,将镜头调整到对焦点位置。或者,也可以计算根据TOF图像计算获得目标主体的深度信息,根据该深度信息估算目标主体的对焦位置,根据该对焦位置确定对焦点,将镜头调整到对焦点位置。如图2.3所示,找到预览镜头中的预览图像的主体的对应位置并对焦。
本申请实施例提供的主体对焦方法,获取TOF图像,对TOF图像进行主体识别,确定目标主体,确定目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦,结合TOF镜头拍摄得到的TOF图像,并从TOF图像中识别目标主体,在识别出目标主体的基础上辅助预览镜头进行对焦,也即,预览镜头根据目标主体的位置进行对焦,提高了对焦的准确性,进一步提高了拍摄质量。
通常,TOF图像中可以包括一个主体,也可能包括多个主体,当TOF图像中包括一个主体时,可以直接将该主体确定为目标主体,然而,当TOF图像中包括多个主体时,需要从中选一个目标主体作为拍摄对象。图3为另一个实施例提供的主体对焦方法的流程图,如图3所示,图2中的步骤“S202、对TOF图像进行主体识别,确定目标主体”的一种可能的实现方式包括:
S301、将TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体。
在本实施例中,可以预先训练主体检测网络用来进行主体识别,将TOF图像输入预设的主体检测网络中,即可输出候选主体。该主体检测网络可以是采用大量的TOF图像训练得到,可以对TOF图像的前景进行识别,识别检测各种主体,如人、花、猫、狗、背景等。
S302、从至少两个候选主体中确定目标主体。
在本实施例中,通常情况下,对焦是针对一个主体进行对焦,因此,当识别出TOF图像中存在多个候选主体时,需要从中确定一个目标主体。可以根据各类别的主体的权重确定目标主体,也可以是由用户选择目标主体。下面通过图4和图5分别介绍两种确定目标主体的方法。
如图4所示,“302、从至少两个候选主体中确定目标主体”的一种可能的实现方式可以包括:
S401、根据预设的权重规则,确定各候选主体的权重。
可选地,上述预设的权重规则包括以下规则中的至少一个:
与镜头之间的距离越小,主体的权重越高;
与TOF图片对角线的交点的距离越小,主体的权重越高;
人物的权重大于动物的权重,动物的权重大于植物的权重;
根据用户指令确定各种类型的主体的权重。
在本实施例中,可以预先为不同类别的主体设置不同的权值,例如,系统在发布前根据测试结果预设一套默认的权重规则,如,人物>鸟类>猫类>狗类>花朵,或者,离镜头越近权重越高,离镜头越远权重越低,或者,离TOF图像对角线的交点越近权重越高,离TOF图像对角线的交点越远权重越小,等等,可以根据实际场景需求来确定。或者,系统中可以设置多种可选的权重规则,用户可以根据实际需求选择其中的至少一个规则。
S402、将权重最大的候选主体确定为目标主体。
在本实施例中,权重越大,说明该主体越接近带拍摄的物体,因此,可以将权重最大的候选主体确定为目标主体。
本实施例中,根据预设的权重规则,确定各候选主体的权重,将权重最大的候选主体确定为目标主体,可以根据实际场景灵活的设置不同的权重规则,使得确定的目标主体更加符合场景和用户需求,且,可以灵活的适应各种场景中,普适性强。
如图5所示,“302、从至少两个候选主体中确定目标主体”的另一种可能的实现方式可以包括:
S501、获取用户选择指令;用户选择指令为用户对至少两个候选主体的主体标识进行选择触发的指令。
在本实施例中,用户可以通过多种方式向设备发送用户选择指令,例如,当确定的候选主体有多个时,电子设备可以在显示屏上显示每个候选主体对应的候选框,用户点击该候选框即可选择一个主体标识,生成用户选择指令。或者,用户还可用通过语音方式输入该用户选择指令,当确定的候选主体有多个时,用户可以采用语音方式输入主体标识,生成用户选择指令,比如,用户需要拍摄人物,当识别处的主体中人物、动物和植物时,用户可以采用语音方式输入“人物”以生成用户选择指令。还可以通过其它方式获取用户选择指令,本实施例中不以此为限。
S502、将用户选择指令对应的候选主体确定为目标主体。
电子设备获取到用户选择指令后,根据该用户选择指令可以确定用户选择的主体标识,根据该主体标识确定对应的目标主体。
本实施例提供的主体对焦方法,获取用户对所述至少两个候选主体的主体标识进行选择触发的指令,将用户选择的主体标识对应的候选主体确定为目标主体,使得用户可以根据实际需求选择相应的拍摄主体,提高对焦的准确性,还可以增加人机交互智能度。
下面将重点介绍主体识别的具体实现方式,如图6所示,步骤“S301、将TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体”的一种可能的实现方式包括:
S601、生成与TOF图像对应的中心权重图,其中,中心权重图所表示的权重值从中心到边缘逐渐减小。
其中,中心权重图是指用于记录TOF图像中各个像素点的权重值的图。中心权重图中记录的权重值从中心向四边逐渐减小,即中心权重最大,向四边权重逐渐减小。通过中心权重图表征TOF图像的图像中心像素点到图像边缘像素点的权重值逐渐减小。
ISP处理器或中央处理器可以根据TOF图像的大小生成对应的中心权重图。该中心权重图所表示的权重值从中心向四边逐渐减小。中心权重图可采用高斯函数、或采用一阶方程、或二阶方程生成。该高斯函数可为二维高斯函数。
S602、将TOF图像和中心权重图输入到主体检测模型中,得到主体区域置信度图,其中,主体检测模型是预先根据同一场景的TOF图像、中心权重图及对应的已标注的主体掩膜图进行训练得到的模型。
其中,主体检测(salient object detection)是指面对一个场景时,自动地对感兴趣区域进行处理而选择性的忽略不感兴趣区域。感兴趣区域称为主体区域。
其中,主体检测模型是预先采集大量的训练数据,将训练数据输入到包含有初始网络权重的主体检测模型进行训练得到的。每组训练数据包括同一场景对应的TOF图像、中心权重图及已标注的主体掩膜图。其中,TOF图像和中心权重图作为训练的主体检测模型的输入,已标注的主体掩膜(mask)图作为训练的主体检测模型期望输出得到的真实值(ground truth)。主体掩膜图是用于识别图像中主体的图像滤镜模板,可以遮挡图像的其他部分,筛选出图像中的主体。主体检测模型可训练能够识别检测各种主体,如人、花、猫、狗、背景等。
图7为一个实施例中主体检测模型的网络结构示意图。如图7所示,主体检测模型的网络结构包括卷积层402、池化层404、卷积层406、池化层408、卷积层410、池化层412、卷积层414、池化层416、卷积层418、卷积层420、双线性插值层422、卷积层424、双线性插值层426、卷积层428、卷积特征连接层430、双线性插值层432、卷积层434、卷积特征连接层436、双线性插值层438、卷积层440、卷积特征连接层442等,卷积层402作为主体检测模型的输入层,卷积特征连接层442作为主体检测模型的输出层。本实施例中的主体检测模型的网络结构仅为示例,不作为对本申请的限制。可以理解的是,主体检测模型的网络结构中的卷积层、池化层、双线性插值层、卷积特征连接层等可以根据需要设置多个。
该主体检测模型的编码部分包括卷积层402、池化层404、卷积层406、池化层408、卷积层410、池化层412、卷积层414、池化层416、卷积层418,解码部分包括卷积层420、双线性插值层422、卷积层424、双线性插值层426、卷积层428、卷积特征连接层430、双线性插值层432、卷积层434、卷积特征连接层436、双线性插值层438、卷积层440、卷积特征连接层442。卷积层406和卷积层434级联(Concatenation),卷积层410和卷积层428级联,卷积层414与卷积层424级联。双线性插值层422和卷积特征连接层430采用反卷积特征叠加(Deconvolution+add)桥接。双线性插值层432和卷积特征连接层436采用反卷积特征叠加桥接。双线性插值层438和卷积特征连接层442采用反卷积特征叠加桥接。
原图450(如TOF图像)输入到主体检测模型的卷积层402,深度图460作用于主体检测模型的卷积特征连接层442,中心权重图440作用于主体检测模型的卷积特征连接层442。深度图460和中心权重图440分别作为一个乘积因子输入到卷积特征连接层442。原图450、深度图460和中心权重图440输入到主体检测模型后输出包含主体的置信度图480。
该主体检测模型的训练过程中对深度图采用预设数值的丢失率。该预设数值可为50%。深度图的训练过程中引入概率的dropout,让主体检测模型可以充分的挖掘深度图的信息,当主体检测模型无法获取深度图时,仍然可以输出准确结果。对深度图输入采用dropout的方式,让主体检测模型对深度图的鲁棒性更好,即使没有深度图也可以准确分割主体区域。
此外,因正常的电子设备拍摄过程中,深度图的拍摄和计算都相当耗时耗力,难以获取,在训练时深度图设计为50%的dropout概率,能够保证没有深度信息的时候主体检测模型依然可以正常检测。
对原图450采用高光检测层444进行高光检测识别出原图中的高光区域。对主体检测模型输出的主体区域置信度图进行自适应阈值过滤处理得到二值化的掩膜图,对二值化掩膜图进行形态学处理和引导滤波处理得到主体掩膜图,将主体掩膜图与包含高光区域的原图进行差分处理,将高光区域从主体掩膜图中删除得到去除高光的主体。主体区域置信度图是分布在0至1的置信度图,主体区域置信度图包含的噪点较多,有很多置信度较低的噪点,或聚合在一起的小块高置信度区域,通过区域自适应置信度阈值进行过滤处理,得到二值化掩膜图。对二值化掩膜图做形态学处理可以进一步降低噪声,做引导滤波处理,可以让边缘更平滑。可以理解的是,主体区域置信度图可为包含噪点的主体掩膜图。
在一个实施例中,该主体检测模型的训练方式,包括:获取同一场景的TOF图像和已标注的主体掩膜图;生成与该TOF图像对应的中心权重图,其中,该中心权重图所表示的权重值从中心到边缘逐渐减小;将该TOF图像作用于包含初始网络权重的主体检测模型的输入层,将该中心权重图作用于初始的主体检测模型的输出层,将该已标注的主体掩膜图作为该主体检测模型输出的真实值,对该包含初始网络权重的主体检测模型进行训练,得到该主体检测模型的目标网络权重。
本实施例中的训练采用TOF图像和中心权重图,即在图7的主体检测模型的网络结构中输出层部分不引入深度图,采用TOF图像作用在卷积层402,中心权重图470作用于主体检测模型的卷积特征连接层442。
具体地,ISP处理器或中央处理器可将该TOF图像和中心权重图输入到主体检测模型中,进行检测可以得到主体区域置信度图。主体区域置信度图是用于记录主体属于哪种能识别的主体的概率,例如某个像素点属于人的概率是0.8,花的概率是0.1,背景的概率是0.1。
图8为一个实施例中图像处理效果示意图。如图8所示,TOF图像602中存在一只蝴蝶,将TOF图像输入到主体检测模型后得到主体区域置信度图604,然后对主体区域置信度图604进行滤波和二值化得到二值化掩膜图606,再对二值化掩膜图606进行形态学处理和引导滤波实现边缘增强,得到主体掩膜图608。
S603、根据主体区域置信度图确定TOF图像中的至少两个候选主体。
其中,主体是指各种对象,如人、花、猫、狗、牛、蓝天、白云、背景等。目标主体是指需要的主体,可根据需要选择。
具体地,ISP处理器或中央处理器可根据主体区域置信度图选取置信度最高或次高等作为可见光图中的主体,若存在一个主体,则将该主体作为目标主体;若存在多个主体,可根据需要选择其中一个或多个主体作为目标主体。
本实施例中的主体对焦方法,获取TOF图像,并生成与TOF图像对应的中心权重图后,将TOF图像和中心权重图输入到对应的主体检测模型中检测,可以得到主体区域置信度图,根据主体区域置信度图可以确定得到TOF图像中的目标主体,利用中心权重图可以让图像中心的对象更容易被检测,利用TOF图像、中心权重图和主体掩膜图等训练得到的主体检测模型,可以更加准确的识别出可见光图中的目标主体,从而使得对焦更加的准确。
在进行主体识别时,上述实施例中均是根据TOF图像进行主体识别,进一步地,在进行主体识别时,还可以使用TOF图像和预览RGB(Red、Green、Blue)图像相结合的方式进行主体识别,可选地,上述主体对焦方法还可以包括:获取预览镜头的RGB图像;则步骤“S202、对TOF图像进行主体识别,确定目标主体”包括:对TOF图像和RGB图像进行主体识别,确定目标主体。
在本实施例中,还可以获取预览镜头的RGB图像,结合TOF图像和RGB图像进行主体识别,确定目标主体,可以使得主体识别更加的准确。可以将TOF图像和RGB图像均输入到上述主体检测模型中,识别其中的主体,采用主体检测模型识别主体,以及根据识别得到的主体确定目标主体的方法可参照上述实施例,此处不再赘述。
在上述实施例中,确定了目标主体之后,预览镜头可以根据目标主体在预览图像中的位置坐标进行对焦,也可以是根据目标主体的深度信息计算目标主题的对焦位置进行对焦,下面分别介绍确定目标主体在预览镜头中的位置信息的具体实现方式。
如图9所示,步骤“S203、获取目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦”的一种可能的实现方式包括:
S901、获取目标主体在TOF图像中的位置坐标。
在本实施例中,可以针对TOF相机建立TOF相机坐标系,确定目标主体的每个像素点在TOF相机坐标系中的位置坐标,也即确定目标主体在TOF图像中的位置坐标。
S902、根据所述TOF镜头的坐标系与所述预览镜头的坐标系之间的预设对应关系表,获得所述目标主体在所述预览图像的位置坐标。
在本实施例中,还可以针对预览相机建立预览相机坐标系,采用预先标定的方式,可以确定TOF图像中的像素点A的坐标在预览图像中对应的像素点A1的坐标,获取大量像素点A的坐标和像素点A1的坐标之后,可以计算得到TOF镜头的坐标系与预览镜头的坐标系之间的对应关系表。因此,当确定了目标主体在TOF图像中的位置坐标之后,根据TOF镜头的坐标系与预览镜头的坐标系之间的对应关系表,就可以确定目标主体在预览图像中的位置坐标。
S903、预览镜头根据目标主体在预览图像中的位置坐标,对目标主体进行对焦。
在本实施例中,预览镜头可以根据目标主体在预览图像中的位置坐标确定对焦点,调整预览镜头的位置和角度,使得预览镜头调整到对焦点位置。
本实施例提供的主体对焦方法,获取目标主体在TOF图像中的位置坐标,根据所述TOF镜头的坐标系与所述预览镜头的坐标系之间的预设对应关系表,获得所述目标主体在所述预览图像的位置坐标,预览镜头根据目标主体在预览图像中的位置坐标,对目标主体进行对焦,通过预先得到的TOF镜头的坐标系与预览镜头的坐标系之间的对应关系表,可以迅速、准确的确定目标主体在预览图像中的位置坐标,提高了对焦精度和对焦效率。
如图10所示,步骤“S203、获取目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦”的另一种可能的实现方式包括:
S1001、获取目标主体的深度信息。
本实施例中,确定了目标主体之后,在TOF图像上截取包含目标主体的区域,计算该包含目标主体的区域的深度信息。或者,也可以是计算整幅TOF图像的深度信息,然后再根据整幅TOF图像的深度信息获取目标主体的深度信息。
S1002、根据目标主体的深度信息确定目标主体在预览图像中的对焦位置信息。
在本实施例中,根据目标主体的深度信息可以估算目标主体的对焦位置,还可以进一步的对对焦位置进行微调。该深度信息中可以包括TOF图像中像素点的深度值,也即,获取目标主体所在区域中各像素的深度值后,若该区域为单个像素点,该像素点的深度值就可以直接用来进行自动对焦。若该区域中包含多个像素点,则需要将多个像素点的深度值融合成单一的深度值。优选地,取该区域中各像素的深度值的平均值作为该区域的单一深度信息;进一步的,为了避免个别像素深度值太大或太小从而影响区域中对焦对象的准确深度,按深度值大小分布情况,选取中间分布的像素的深度值来做平均,从而得到该区域的单一深度信息。也可以通过其他方法来获取,在此不作限定。在获取了目标主体所在区域的单一深度信息后,调整变焦相机镜头的焦距以满足对该深度处聚焦。调整可以通过预先设定的程序来完成,具体地,焦距大小与深度值大小之间有一定的关系,将该关系以程序的形式保存在相机系统的存储中,当获取到单一的深度值后,根据程序计算出调整的量,然后实现自动对焦。
S1003、预览镜头根据目标主体在预览图像中的对焦位置信息,对目标主体进行对焦。
本实施例提供的主体对焦方法,获取目标主体的深度信息,根据目标主体的深度信息确定目标主体在预览镜头中的对焦位置信息,识别出目标主体之后,计算目标主体的深度信息,从而估算主体的对焦位置,预览镜头根据目标主体在预览镜头中的对焦位置信息,对目标主体进行对焦,可以更快速的对焦到目标主体。
图11为一个实施例提供的主体对焦方法的流程图,该方法可以包括:
S1101、TOF镜头开启后,获取TOF图像;
S1102、将TOF图像输入主体检测模型中进行主体识别,得到多个候选主体;
S1103、根据各个候选主体的权重确定目标主体;
S1104、显示目标主体;
S1105、确定目标主体在预览图像中的位置信息;
S1106、预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦。
本申请实施例提供的主体对焦方法,获取TOF图像,将TOF图像输入主体检测模型中进行主体识别,得到多个候选主体;根据各个候选主体的权重确定目标主体,确定目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据位置信息对目标主体进行对焦,结合TOF镜头拍摄得到的TOF图像,并从TOF图像中识别目标主体,在识别出目标主体的基础上辅助预览镜头进行对焦,提高了对焦的准确性,进一步提高了拍摄质量。
应该理解的是,虽然图2-11的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2-11中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图12所示,提供了一种主体对焦装置,包括:
获取模块121,用于获取TOF图像;
识别模块122,用于对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;
对焦模块123,用于获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
在一个实施例中,如图13所示,识别模块122包括:
检测单元1221,用于将所述TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体;
确定单元1222,用于从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体。
在一个实施例中,确定单元1222,用于根据预设的权重规则,确定各所述候选主体的权重;将权重最大的候选主体确定为所述目标主体。
在一个实施例中,所述权重规则包括以下规则中的至少一个:
与镜头之间的距离越小,主体的权重越高;
与TOF图像对角线的交点的距离越小,主体的权重越高;
人物的权重大于动物的权重,动物的权重大于植物的权重;
根据用户指令确定各种类型的主体的权重。
在一个实施例中,确定单元1222,用于获取用户选择指令;所述用户选择指令为用户对所述至少两个候选主体的主体标识进行选择触发的指令;将所述用户选择指令对应的候选主体确定为所述目标主体。
在一个实施例中,识别模块122,用于生成与所述TOF图像对应的中心权重图,其中,所述中心权重图所表示的权重值从中心到边缘逐渐减小;将所述TOF图像和所述中心权重图输入到所述主体检测模型中,得到主体区域置信度图,其中,所述主体检测模型是预先根据同一场景的TOF图像、中心权重图及对应的已标注的主体掩膜图进行训练得到的模型;根据所述主体区域置信度图确定所述TOF图像中的至少两个候选主体。
在一个实施例中,对焦模块123,用于获取所述目标主体在所述TOF图像中的位置坐标;根据所述TOF镜头的坐标系与所述预览镜头的坐标系之间的预设对应关系表,获得所述目标主体在所述预览图像的位置坐标;所述预览镜头根据所述目标主体在所述预览图像中的位置坐标,对所述目标主体进行对焦。
在一个实施例中,对焦模块123,用于获取所述目标主体的深度信息;根据所述目标主体的深度信息确定所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息;所述预览镜头根据所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息,对所述目标主体进行对焦。
在一个实施例中,获取模块121,还用于获取所述预览镜头的RGB图像;识别模块122用于对所述TOF图像和所述RGB图像进行主体识别,确定所述目标主体。
关于主体对焦装置的具体限定可以参见上文中对于主体对焦方法的限定,在此不再赘述。上述主体对焦装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种电子设备,该电子设备可以是终端,其内部结构图可以如图14所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种主体对焦方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图14中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定,具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
获取TOF图像;
对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;
获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取TOF图像;
对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;
获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
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,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种主体对焦方法,其特征在于,所述主体对焦方法应用于电子设备,所述电子设备包括第一摄像头、第二摄像头和ISP处理器,所述方法包括:
所述第二摄像头获取飞行时间TOF图像;
所述ISP处理器对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;当检测到TOF图像中包括多个主体时,取所述多个主体中权重最高的主体作为所述目标主体,或者,提醒用户选择其中一个主体作为目标主体;其中,与镜头之间的距离越小,主体的权重越高;与TOF图像对角线的交点的距离越小,主体的权重越高;人物的权重大于动物的权重,动物的权重大于植物的权重;根据用户指令确定各种类型的主体的权重;
所述ISP处理器获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,所述第一摄像头的预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体,包括:
将所述TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体;
从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体,包括:
根据预设的权重规则,确定各所述候选主体的权重;
将权重最大的候选主体确定为所述目标主体。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述从所述至少两个候选主体中确定所述目标主体,包括:
获取用户选择指令;所述用户选择指令为用户对所述至少两个候选主体的主体标识进行选择触发的指令;
将所述用户选择指令对应的候选主体确定为所述目标主体。
5.根据权利要求2-4任一项所述的方法,其特征在于,所述将所述TOF图像输入预设的主体检测网络,得到至少两个候选主体,包括:
生成与所述TOF图像对应的中心权重图,其中,所述中心权重图所表示的权重值从中心到边缘逐渐减小;
将所述TOF图像和所述中心权重图输入到所述主体检测模型中,得到主体区域置信度图,其中,所述主体检测模型是预先根据同一场景的TOF图像、中心权重图及对应的已标注的主体掩膜图进行训练得到的模型;
根据所述主体区域置信度图确定所述TOF图像中的至少两个候选主体。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述确定所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦,包括:
获取所述目标主体在所述TOF图像中的位置坐标;
根据TOF镜头的坐标系与所述预览镜头的坐标系之间的预设对应关系表,获得所述目标主体在所述预览图像的位置坐标;
所述预览镜头根据所述目标主体在所述预览图像中的位置坐标,对所述目标主体进行对焦。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述确定所述目标主体在预览图像中的位置信息,预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦,包括:
获取所述目标主体的深度信息;
根据所述目标主体的深度信息确定所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息;
所述预览镜头根据所述目标主体在预览图像中的对焦位置信息,对所述目标主体进行对焦。
8.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述预览镜头的RGB图像;
所述对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体,包括:
对所述TOF图像和所述RGB图像进行主体识别,确定所述目标主体。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
11.一种电子设备,其特征在于,包括第一摄像头、第二摄像头和ISP处理器;
所述第二摄像头获取飞行时间TOF图像;
所述ISP处理器对所述TOF图像进行主体识别,确定目标主体;当检测到TOF图像中包括多个主体时,取所述多个主体中权重最高的主体作为所述目标主体,或者,提醒用户选择其中一个主体作为目标主体;其中,与镜头之间的距离越小,主体的权重越高;与TOF图像对角线的交点的距离越小,主体的权重越高;人物的权重大于动物的权重,动物的权重大于植物的权重;根据用户指令确定各种类型的主体的权重;
所述ISP处理器获取所述目标主体在预览图像中的位置信息,所述第一摄像头的预览镜头根据所述位置信息对所述目标主体进行对焦。
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