CN113176696A - 一种镜头的自动调焦方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镜头的自动调焦方法、装置及系统，在确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式后，获取镜头对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，得到第一感光图像的清晰度，若清晰度小于预设清晰度阈值，则说明第一感光图像比较清晰，可以切换为SFR方法对镜头进行细调，以找到第一模式下镜头的第一最佳位置，实现对镜头的自动调焦。若清晰度不小于预设清晰度阈值，则说明第一感光图像仍然不清晰，不满足SFR方法的处理要求，则将镜头按照第一调焦旋转方向旋转第一步进角度以对镜头进行粗调。本申请首先基于清晰度对镜头进行粗调，当满足清晰度要求后再切换为SFR方法以对镜头进行细调，提高了镜头的自动调焦的可靠性及效率。

Description

一种镜头的自动调焦方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及光学部件技术领域，特别是涉及一种镜头的自动调焦方法、装置及系统。

背景技术

在摄像头生产过程中，通常需要对摄像头的镜头进行调焦，调焦也即调整摄像头中的镜头与感光传感器之间的距离，目的是将镜头与感光传感器之间的距离调节到一个最佳距离，此时镜头的位置也称为最佳位置。

现有技术中通常采用SFR(Spatial frequency response，空间频率响应)方法对镜头进行调焦。具体地，摄像头对放置在其前方的图卡进行摄像，并基于感光传感器采集的数据得到感光图像，然后基于SFR方法对感光图像进行处理得到MTF(modulation transferfunction，调制传递函数)值，并基于MTF值通过电机旋转镜头，并基于调整后的镜头重复上述对图卡进行摄像及后续过程，直至镜头的位置到达为最佳位置。

但SFR方法对感光图像的要求比较高，如果镜头初始位置不好从而导致感光图像很模糊的话，会导致SFR方法失效，进而导致无法引导电机进行旋转，也便无法实现对镜头进行调焦。

发明内容

本发明的目的是提供一种镜头的自动调焦方法、装置及系统，提高了镜头的自动调焦的可靠性及效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种镜头的自动调焦方法，包括：

S11：确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式，所述第一模式为白天模式或者夜晚模式；

S12：获取利用所述镜头对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，并确定所述第一感光图像的清晰度；

S13：判断所述清晰度是否小于预设清晰度阈值，若是，进入S14，否则，进入S15；

S14：基于SFR方法对所述第一感光图像进行处理，得到第一MTF值，并基于所述第一MTF值及所述第一调焦旋转方向对所述镜头进行调整，直至找到第一模式下所述镜头的第一最佳位置；

S15：确定第一步进角度，并将所述镜头按照所述第一调焦旋转方向旋转所述第一步进角度，返回S12。

优选地，所述调焦图卡包括透光的第一区域和第二区域，所述第一区域的顶角点和所述第二区域的顶角点连接；所述清晰度为所述顶角点连接处的最小像素尺寸。

优选地，所述第一区域为第一扇形区域，所述第二区域为第二扇形区域，所述第一扇形区域的圆心和所述第二扇形区域的圆心连接。

优选地，确定所述第一感光图像的清晰度，包括：

对所述第一感光图像分别进行二值化处理及形态学膨胀处理，得到中间感光图像；

从所述中间感光图像中提取所述第一区域和所述第二区域的轮廓；

确定提取的轮廓的最小外接矩形，并对所述最小外接矩形中的图像进行仿射变换，以将所述最小外接矩形中的图像调整至竖直状态；

对调整至竖直状态的图像进行按行积分投影；

基于投影结果得到所述顶角点连接处的最小像素尺寸，将所述最小像素尺寸作为所述第一感光图像的清晰度。

优选地，确定第一步进角度，包括：

确定所述清晰度所处的清晰度范围；

确定与所述清晰度范围对应的第一步进角度；

其中，所述清晰度范围的下限值与所述第一步进角度呈正相关。

优选地，确定镜头的第一调焦旋转方向，包括：

确定初始位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的初始感光图像的初始清晰度；

确定第二步进角度；

控制所述镜头以所述初始位置为基准逆时针旋转所述第二步进角度，得到第一位置；及控制所述镜头以所述初始位置为基准顺时针旋转所述第二步进角度，得到第二位置；

确定位于所述第一位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第一调整清晰度，及确定位于所述第二位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第二调整清晰度；

若所述第一清晰度＜所述初始清晰度＜所述第二调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为所述镜头的第一调焦旋转方向；

若所述第二调整清晰度＜所述初始清晰度＜所述第一调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为所述镜头的第一调焦旋转方向。

优选地，S14之后，还包括：

确定所述镜头的第二调焦旋转方向并切换到第二模式；

其中，所述第二调焦旋转方向与所述第一调焦旋转方向相反，当所述第一模式为白天模式时，所述第二模式为夜晚模式，当所述第一模式为夜晚模式时，所述第二模式为白天模式；

以所述镜头在第一模式下的截止位置为起始位置，获取利用所述镜头对调焦图卡拍摄后得到的第二感光图像；

基于所述SFR方法对所述第二感光图像进行处理，得到第二MTF值，并基于所述第二MTF值及所述第二调焦旋转方向对所述镜头进行调整，直至找到第二模式下所述镜头的第二最佳位置；

基于所述第一最佳位置和所述第二最佳位置确定所述镜头的最佳位置。

优选地，基于所述第一最佳位置和所述第二最佳位置确定所述镜头的最佳位置，包括：

S21：确定所述第一模式下镜头的旋转角度与第一MTF值的第一数组及所述第二模式下镜头的旋转角度与第二MTF值的第二数组；

S22：将所述镜头在第一模式下的截止位置对应地旋转角度作为所述第一数组和所述第二数组的旋转角度的参考点；

S23：基于所述参考点重新确定所述第一数组的坐标和所述第二数组的坐标，并基于确定的坐标得到第一模式下的第一曲线和第二模式下的第二曲线；

S24：判断所述第一曲线和所述第二曲线是否存在交点，若不存在，进入S25，否则，进入S28；

S25：判断所述第一最佳位置对应地第一MTF值是否小于第二最佳位置对应地第二MTF值，若是，进入S26，否则，进入S27；

S26：将所述第一最佳位置作为最佳位置；

S27：将所述第二最佳位置作为最佳位置；

S28：选择MTF值最大的交叉点，判断所述第一最佳位置及所述第二最佳位置是否在所述MTF值最大的交叉点的同一侧，若是，进入S25，否则，进入S29；

S29：将MTF值最大的交叉点对应地镜头位置作为所述最佳位置。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种镜头的自动调焦装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述镜头的自动调焦方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种镜头的自动调焦系统，包括如上述所述的镜头的自动调焦装置，还包括：

调焦图卡；

与所述自动调焦装置连接的驱动模块，用于基于所述自动调焦装置的控制驱动镜头进行调整。

本发明提供了一种镜头的自动调焦方法，本申请中，在确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式后，获取镜头对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，得到第一感光图像的清晰度，若清晰度小于预设清晰度阈值，则说明第一感光图像比较清晰，可以切换为SFR方法对镜头进行细调，以找到第一模式下镜头的第一最佳位置，实现对镜头的自动调焦。若清晰度不小于预设清晰度阈值，则说明此时第一感光图像仍然不清晰，不满足SFR方法的处理要求，则将镜头按照第一调焦旋转方向旋转以对镜头进行粗调。可见，本申请首先基于清晰度对镜头进行粗调，当满足清晰度要求后再切换为SFR方法以对镜头进行细调，提高了镜头的自动调焦的可靠性及效率。

本发明还提供了一种镜头的自动调焦装置及系统，具有与上述镜头的自动调焦方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种镜头的自动调焦方法的过程流程图；

图2为本发明提供的一种清晰度与旋转次数的关系图；

图3为本发明提供的一种调焦图卡的结构示意图；

图4a为本发明提供的一种镜头在第一位置时第一感光图像的示意图；

图4b为本发明提供的一种镜头在第二位置时第一感光图像的示意图；

图4c为本发明提供的一种镜头在第三位置时第一感光图像的示意图；

图4d为本发明提供的一种镜头在第四位置时第一感光图像的示意图；

图4e为本发明提供的一种镜头在第五位置时第一感光图像的示意图；

图5a为本发明提供的第一感光图像的示意图；

图5b为本发明提供的经过二值化处理后的第一感光图像的示意图；

图5c为本发明提供的最小外接矩形的图像的示意图；

图5d为本发明提供的经过按行积分投影后得到的示意图；

图6为本发明提供的一种镜头在第一模式和第二模式下的MTF值曲线图；

图7a为本发明提供的一种MTF值与旋转角度的关系曲线；

图7b为本发明提供的另一种MTF值与旋转角度的关系曲线；

图7c为本发明提供的另一种MTF值与旋转角度的关系曲线；

图8为本发明提供的一种镜头的自动调焦装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种镜头的自动调焦方法、装置及系统，提高了镜头的自动调焦的可靠性及效率。

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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种镜头的自动调焦方法的过程流程图。

该方法包括：

S11：确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式，第一模式为白天模式或者夜晚模式；

S12：获取利用镜头对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，并确定第一感光图像的清晰度；

S13：判断清晰度是否小于预设清晰度阈值，若是，进入S14，否则，进入S15；

S14：基于SFR方法对第一感光图像进行处理，得到第一MTF值，并基于第一MTF值及第一调焦旋转方向对镜头进行调整，直至找到第一模式下镜头的第一最佳位置；

S15：确定第一步进角度，并将镜头按照第一调焦旋转方向旋转第一步进角度，返回S12。

申请人考虑到SFR方法对于感光图像有着较高的要求，当感光图像较模糊也即不清晰时，SFR方法将失效，后续也便无法基于SFR方法对镜头进行调焦。为了解决上述技术问题，本申请的思路是：先对镜头进行粗调，通过感光图像的清晰度对感光图像的模糊程度进行评估，待得到的感光图像比较清晰时再切换至SFR方法进行细调，以最终实现对镜头的调焦。

具体地，首先需要确定镜头在哪种第一模式下进行调焦，申请人考虑到摄像头的工作模式包括白天模式和夜晚模式，因此，本申请中的第一模式可以为白天模式，也可以为夜晚模式。此外，还需要确定镜头的第一调焦旋转方向，这里的第一调焦旋转方向指的是在按照该旋转方向，感光图像越来越清晰，这也表明在该旋转方向能够找到第一模式下镜头的第一最佳位置。

在确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式后，先进入基于清晰度对镜头进行粗调焦的模式，以镜头当前位置为起始位置，获取镜头在该位置下对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，并得到第一感光图像的清晰度，这里的清晰度也即锐利度，清晰度也可以体现出镜头与感光传感器之间的距离是否合适，不过清晰度的体现精度低于MTF值的体现精度。此外，这里的清晰度可以通过第一感光图像的像素得到。

在得到清晰度后，判断清晰度是否小于清晰度阈值，若小于清晰度阈值，则说明此时第一感光图像比较清晰，此时的第一感光图像能够满足SFR方法对感光图像的清晰度要求，则切换至基于SFR方法对镜头进行细调焦的模式，采用SFR方法对第一感光图像进行处理，得到第一MTF值，并基于第一MTF值及第一调焦旋转方向对镜头进行调整，并通过调整后的镜头对调焦图卡进行拍摄，得到新的第一感光图像，并重复上述采用SFR方法对第一感光图像处理及后续步骤，直至找到第一模式下镜头的第一最佳位置，以实现对镜头的自动调焦。

若不小于清晰度阈值，则说明此时第一感光图像仍然比较模糊，此时第一感光图像仍然不满足SFR方法对感光图像的清晰度要求。则确定第一步进角度，并将镜头按照第一调焦旋转方向旋转第一步进角度，实现对镜头的粗调，并返回S12。

请参照图2，图2为本发明提供的一种清晰度与旋转次数的关系图。此时以预设清晰度阈值为40为例，则当清晰度小于40的时候便可切换到SFR方法计算第一MTF值。这里的预设清晰度阈值根据实际情况来定，本申请在此不做特别地限定。

可见，本申请中，先对镜头进行粗调焦直至第一感光图像的清晰度小于预设清晰度阈值，也即第一感光图像比较清晰，然后再切换为SFR方法进行调焦，以对镜头进行细调焦，提高了镜头的自动调焦的可靠性及效率。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，调焦图卡包括透光的第一区域和第二区域，第一区域的顶角点和第二区域的顶角点连接；清晰度为顶角点连接处的最小像素尺寸。

具体地，本申请设计原理是采用类似小孔成像原理，当小孔的像在图像中尺寸越小，说明此时镜头成像越清晰，第一区域和第二区域的顶角点连接位置可以看成一个小孔像，因此，顶角点连接处的最小像素尺寸即为清晰度。

此外，之所以没有直接选择一个小孔，则是考虑到如果只选小孔的话，能量不足，摄像头中的感光传感器甚至于都感知不到。因此，为了解决该问题，本申请以小孔为基准向外增大了区域，得到第一区域和第二区域，以增大能量，使得后续镜头能够拍摄到该区域。

在实际应用中，调焦图卡除了第一区域和第二区域外，其余部分均为黑色，第一区域和第二区域可以是图卡上被挖空形成，也可以是透明材质形成，调焦图卡的背后放置平行光管，平行光管向调焦图卡打光，以得到形状为第一区域和第二区域构成的形状的图像。

采用本申请提供的调焦图卡能够精确地得到第一感光图像的清晰度，以精确的评估第一感光图像的模糊程度。

作为一种优选地实施例，第一区域为第一扇形区域，第二区域为第二扇形区域，第一扇形区域的圆心和第二扇形区域的圆心连接。

具体地，为了方便提取第一区域和第二区域的轮廓，进行图像处理，本申请中，第一区域和第二区域均为扇形，则上述顶角点即为第一扇形区域和第二扇形区域的圆心。

请参照图3、图4a、图4b、图4c、图4d及图4e，其中，图3为本发明提供的一种调焦图卡的结构示意图，图4a为本发明提供的一种镜头在第一位置时第一感光图像的示意图，图4b为本发明提供的一种镜头在第二位置时第一感光图像的示意图，图4c为本发明提供的一种镜头在第三位置时第一感光图像的示意图，图4d为本发明提供的一种镜头在第四位置时第一感光图像的示意图，图4e为本发明提供的一种镜头在第五位置时第一感光图像的示意图。

可见，当镜头位置从不佳到最佳时，第一扇形区域的圆心和第二扇形区域的圆心连接处半径由模糊到清晰，逐渐变小。通过该种方式能够精确地得到第一感光图像的清晰度，以精确的评估第一感光图像的模糊程度。

作为一种优选地实施例，确定第一感光图像的清晰度，包括：

对第一感光图像分别进行二值化处理及形态学膨胀处理，得到中间感光图像；

从中间感光图像中提取第一区域和第二区域的轮廓；

确定提取的轮廓的最小外接矩形，并对最小外接矩形中的图像进行仿射变换，以将最小外接矩形中的图像调整至竖直状态；

对调整至竖直状态的图像进行按行积分投影；

基于投影结果得到顶角点连接处的最小像素尺寸，将最小像素尺寸作为第一感光图像的清晰度。

具体地，请参照图5a、图5b、图5c和图5d，图5a至图5d以第一区域和第二区域为扇形区域为例，其中，图5a为本发明提供的第一感光图像的示意图，图5b为本发明提供的经过二值化处理后的第一感光图像的示意图，图5c为本发明提供的最小外接矩形的图像的示意图，图5d为本发明提供的经过按行积分投影后得到的示意图。

在得到第一感光图像后，首先对第一感光图像分别依次进行二值化处理及形态学膨胀处理，以得到去噪后的黑白图像，也即中间感光图像，然后从中间感光图像中提取第一区域和第二区域的轮廓，并确定提取的轮廓的最小外接矩形，然后对最小外接矩形中的图像进行仿射变换，以将最小外接矩形中的图像调整至竖直状态，对调整至竖直状态的图像进行按行积分投影，最后基于投影结果便可得到顶角点连接处的最小像素尺寸，也即第一感光图像的清晰度。

可见，通过该种方式能够精确地得到第一感光图像的清晰度，提高了调焦可靠性。

作为一种优选地实施例，确定第一步进角度，包括：

确定清晰度所处的清晰度范围；

确定与清晰度范围对应的第一步进角度；

其中，清晰度范围的下限值与第一步进角度呈正相关。

上述提到，在第一感光图像的清晰度不小于预设清晰度阈值时，则说明此时第一感光图像的清晰度仍较低，因此，仍需要对镜头进行粗调。此外，还考虑到清晰度距离预设清晰度阈值越近，也即清晰度越小但还小于预设清晰地阈值，则说明此时的第一感光图像越快满足SFR方法的清晰度要求。为了兼顾效率和避免过调，本申请中，预先建立清晰度范围与第一步进角度之间的对应关系，其中，清晰度范围的下限值与第一步进角度呈正相关，也即清晰度范围的下限值越小，则说明此时的清晰度越靠近预设清晰度阈值，则此时的第一步进角度越小。基于此，在得到第一感光图像的清晰度时，首先确定清晰度所处的清晰度范围，然后确定与该清晰度范围对应的第一步进角度。

可见，通过该种方式可以实现基于清晰度对镜头进行粗调的基础上，提高调焦效率且避免过调。

当然，在实际应用中，也可以直接建立清晰度与第一步进角度之间的关系，其中，清晰度与第一步进角度呈正相关，本申请在此不做特别地限定。

作为一种优选地实施例，确定镜头的第一调焦旋转方向，包括：

确定初始位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的初始感光图像的初始清晰度；

确定第二步进角度；

控制镜头以初始位置为基准逆时针旋转第二步进角度，得到第一位置；及控制镜头以初始位置为基准顺时针旋转第二步进角度，得到第二位置；

确定位于第一位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第一调整清晰度，及确定位于第二位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第二调整清晰度；

若第一清晰度＜初始清晰度＜第二调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为镜头的第一调焦旋转方向；

若第二调整清晰度＜初始清晰度＜第一调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为镜头的第一调焦旋转方向。

具体地，为了能够顺利找到镜头的第一最佳位置，第一调焦旋转方向指的是在按照该旋转方向，感光图像越来越清晰。

为了确定该第一调焦旋转方向，本申请中，首先确定初始位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的初始感光图像的初始清晰度，然后确定第二步进角度，分别控制镜头以初始位置为基准逆时针旋转第二步进角度，得到第一位置；及控制镜头以初始位置为基准顺时针旋转第二步进角度，得到第二位置，并得到位于第一位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第一调整清晰度，及确定位于第二位置的镜头对调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第二调整清晰度，若第一清晰度＜初始清晰度＜第二调整清晰度，则说明该摄像头在向逆时针旋转时感光图像变得清晰，按照该旋转方向调整能够找到镜头的最佳位置，因此将逆时针旋转方向作为镜头的第一调焦旋转方向。若第二调整清晰度＜初始清晰度＜第一调整清晰度，则说明该摄像头在向顺时针旋转时感光图像变得清晰，按照该旋转方向调整能够找到镜头的最佳位置，因此将顺时针旋转方向作为镜头的第一调焦旋转方向。

可见，通过上述方式能够简单可靠地确定镜头的第一调焦旋转方向。

需要说明的是，上述第二步进角度可以根据实际情况来设置，本申请在此不做特别地限定。

作为一种优选地实施例，S14之后，还包括：

确定镜头的第二调焦旋转方向并切换到第二模式；

其中，第二调焦旋转方向与第一调焦旋转方向相反，当第一模式为白天模式时，第二模式为夜晚模式，当第一模式为夜晚模式时，第二模式为白天模式；

以镜头在第一模式下的截止位置为起始位置，获取利用镜头对调焦图卡拍摄后得到的第二感光图像；

基于SFR方法对第二感光图像进行处理，得到第二MTF值，并基于第二MTF值及第二调焦旋转方向对镜头进行调整，直至找到第二模式下镜头的第二最佳位置；

基于第一最佳位置和第二最佳位置确定镜头的最佳位置。

请参照图6，图6为本发明提供的一种镜头在第一模式和第二模式下的MTF值曲线图。

具体地，上述实施例确定了镜头在第一模式下的第一最佳位置，本实施例中，还确定镜头在第二模式下的第二最佳位置，以便于该摄像头既能够在白天模式下实现自动调焦，也能在夜晚模式下实现自动调焦。

此外，摄像头在第一模式下调焦时，最后切换到SFR方法调焦结束时，镜头停止在截止位置，考虑到在不同的模式下，同一旋转角度对应的MTF值不会相差太大，也即此时的感光图像仍是满足SFR方法的调焦要求的，因此，此时不再需要像第一模式下那样先粗调焦再细调焦，而是直接利用SFR方法进行第二模式的细调焦即可。

具体地，确定第二调焦旋转方向并切换到第二模式，第二调焦旋转方向与第一调焦旋转方向相反，例如第一调焦旋转方向为逆时针旋转，则第二调焦旋转方向为顺时钟旋转。然后以镜头在第一模式下的截止位置为起始位置，获取利用镜头对调焦图卡拍摄后得到的第二感光图像，并直接基于SFR方法对第二感光图像进行处理，得到第二MTF值，并基于第二MTF值及第二调焦旋转方向对镜头进行调整，直至找到第二模式下镜头的第二最佳位置。

为了兼容夜晚模式和白天模式，在得到第一最佳位置和第二最佳位置后，基于第一最佳位置和第二最佳位置确定镜头的最佳位置。

可见，通过该种方式实现镜头在夜晚模式和白天模式的自动调焦。

作为一种优选地实施例，基于第一最佳位置和第二最佳位置确定镜头的最佳位置，包括：

S21：确定第一模式下镜头的旋转角度与第一MTF值的第一数组及第二模式下镜头的旋转角度与第二MTF值的第二数组；

S22：将镜头在第一模式下的截止位置对应地旋转角度作为第一数组和第二数组的旋转角度的参考点；

S23：基于参考点重新确定第一数组的坐标和第二数组的坐标，并基于确定的坐标得到第一模式下的第一曲线和第二模式下的第二曲线；

S24：判断第一曲线和第二曲线是否存在交点，若不存在，进入S25，否则，进入S28；

S25：判断第一最佳位置对应地第一MTF值是否小于第二最佳位置对应地第二MTF值，若是，进入S26，否则，进入S27；

S26：将第一最佳位置作为最佳位置；

S27：将第二最佳位置作为最佳位置；

S28：选择MTF值最大的交叉点，判断第一最佳位置及第二最佳位置是否在MTF值最大的交叉点的同一侧，若是，进入S25，否则，进入S29；

S29：将MTF值最大的交叉点对应地镜头位置作为最佳位置。

需要说明的是，在采用SFR方法对镜头进行调焦时，每调整一次镜头，则得到该旋转角度下的MTF值，按照同一旋转方向旋转镜头，感光图像会从不清晰-清晰-不清晰，则对应地MTF值也会先增大再变小，其中MTF极大值对应地旋转角度对应地镜头位置便为该模式下镜头的最佳位置。基于此，为了准确确定MTF极大值，还为了兼容白天模式和夜晚模式(白天模式和夜晚模式下同一旋转角度对应地MTF值可能会有所不同，但相差不大)，在采用SFR方法对镜头进行调焦时，并不会在出现MTF极大值时便立刻停止调焦，而是控制镜头继续旋转，直至在截止位置MTF值是MTF极大值的A％，其中，这里的A％可以但不仅限为50％。需要说明的是，MTF极大值对应地旋转角度下的镜头位置也即该模式下的最佳位置。

上述提到，在第一模式下调焦截止时，则对镜头反向开始在第二模式下进行调焦，则可以得到两个模式下镜头的旋转角度与MTF值的数组，此时将第一模式下的截止位置也即第二模式的起始位置作为参考点，重新确定第一数组的坐标和第二数组的坐标，并基于确定的坐标得到第一模式下的第一曲线和第二模式下的第二曲线，则第一曲线的第一MTF极大值也即第一最佳位置对应地第一MTF值，第二曲线的第二MTF极大值也即第二最佳位置对应地第二MTF值。请参照图7a、图7b和图7c，图7a为本发明提供的一种MTF值与旋转角度的关系曲线，图7b为本发明提供的另一种MTF值与旋转角度的关系曲线，图7c为本发明提供的另一种MTF值与旋转角度的关系曲线，其中，第一曲线为白天模式下的曲线，第二曲线为夜晚模式下的曲线。

在得到第一曲线和第二曲线后，判断第一曲线和第二曲线是否存在交点，若不存在，如图7c所示，则此时选取第一MTF极大值及第二MTF极大值中的较小值对应地最佳位置作为最佳位置。若存在，则选择MTF值最大的交叉点，并判断第一最佳位置及第二最佳位置是否在MTF值最大的交叉点的同一侧，若在同一侧，如图7b，则选取第一MTF极大值及第二MTF极大值中的较小值对应地最佳位置作为最佳位置，若不在同一侧，如图7a，则将MTF值最大的交叉点对应地镜头位置作为最佳位置。

可见，本申请提供的调焦模式能够兼容白天模式和夜晚模式，调焦适应性好。

请参照图8，图8为本发明提供的一种镜头的自动调焦装置的结构示意图，该装置包括：

存储器81，用于存储计算机程序；

处理器82，用于执行计算机程序时实现如上述镜头的自动调焦方法的步骤。

本申请提供的镜头的自动调焦方法可以满足在镜头成像非常模糊的情况下给出有效的清晰度数值来引导电机转动镜头，同时算法复杂度极低，i7-6代CPU win7 64位软件系统，一次算法运行大约1ms。

对于本发明提供的一种镜头的自动调焦装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

本发明还提供了一种镜头的自动调焦系统的结构示意图。

该系统包括如上述的镜头的自动调焦装置，还包括：

调焦图卡；

与自动调焦装置连接的驱动模块，用于基于自动调焦装置的控制驱动镜头进行调整。

具体地，这里的驱动模块包括电机及与电机连接的机械手，自动调焦装置可以通过控制电机的转动来带动机械手控制镜头旋转。

对于本发明提供的一种镜头的自动调焦系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种镜头的自动调焦方法，其特征在于，包括：

S11：确定镜头的第一调焦旋转方向并切换到第一模式，所述第一模式为白天模式或者夜晚模式；

S12：获取利用所述镜头对调焦图卡拍摄后得到的第一感光图像，并确定所述第一感光图像的清晰度；

S13：判断所述清晰度是否小于预设清晰度阈值，若是，进入S14，否则，进入S15；

S14：基于SFR方法对所述第一感光图像进行处理，得到第一MTF值，并基于所述第一MTF值及所述第一调焦旋转方向对所述镜头进行调整，直至找到第一模式下所述镜头的第一最佳位置；

S15：确定第一步进角度，并将所述镜头按照所述第一调焦旋转方向旋转所述第一步进角度，返回S12。

2.如权利要求1所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，所述调焦图卡包括透光的第一区域和第二区域，所述第一区域的顶角点和所述第二区域的顶角点连接；所述清晰度为所述顶角点连接处的最小像素尺寸。

3.如权利要求2所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，所述第一区域为第一扇形区域，所述第二区域为第二扇形区域，所述第一扇形区域的圆心和所述第二扇形区域的圆心连接。

4.如权利要求2所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，确定所述第一感光图像的清晰度，包括：

对所述第一感光图像分别进行二值化处理及形态学膨胀处理，得到中间感光图像；

从所述中间感光图像中提取所述第一区域和所述第二区域的轮廓；

确定提取的轮廓的最小外接矩形，并对所述最小外接矩形中的图像进行仿射变换，以将所述最小外接矩形中的图像调整至竖直状态；

对调整至竖直状态的图像进行按行积分投影；

基于投影结果得到所述顶角点连接处的最小像素尺寸，将所述最小像素尺寸作为所述第一感光图像的清晰度。

5.如权利要求2所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，确定第一步进角度，包括：

确定所述清晰度所处的清晰度范围；

确定与所述清晰度范围对应的第一步进角度；

其中，所述清晰度范围的下限值与所述第一步进角度呈正相关。

6.如权利要求1所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，确定镜头的第一调焦旋转方向，包括：

确定初始位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的初始感光图像的初始清晰度；

确定第二步进角度；

控制所述镜头以所述初始位置为基准逆时针旋转所述第二步进角度，得到第一位置；及控制所述镜头以所述初始位置为基准顺时针旋转所述第二步进角度，得到第二位置；

确定位于所述第一位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第一调整清晰度，及确定位于所述第二位置的镜头对所述调焦图卡进行拍照时得到的感光图像的第二调整清晰度；

若所述第一清晰度＜所述初始清晰度＜所述第二调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为所述镜头的第一调焦旋转方向；

若所述第二调整清晰度＜所述初始清晰度＜所述第一调整清晰度，则将逆时针旋转方向作为所述镜头的第一调焦旋转方向。

7.如权利要求1至6任一项所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，S14之后，还包括：

确定所述镜头的第二调焦旋转方向并切换到第二模式；

其中，所述第二调焦旋转方向与所述第一调焦旋转方向相反，当所述第一模式为白天模式时，所述第二模式为夜晚模式，当所述第一模式为夜晚模式时，所述第二模式为白天模式；

以所述镜头在第一模式下的截止位置为起始位置，获取利用所述镜头对调焦图卡拍摄后得到的第二感光图像；

基于所述SFR方法对所述第二感光图像进行处理，得到第二MTF值，并基于所述第二MTF值及所述第二调焦旋转方向对所述镜头进行调整，直至找到第二模式下所述镜头的第二最佳位置；

基于所述第一最佳位置和所述第二最佳位置确定所述镜头的最佳位置。

8.如权利要求7所述的镜头的自动调焦方法，其特征在于，基于所述第一最佳位置和所述第二最佳位置确定所述镜头的最佳位置，包括：

S21：确定所述第一模式下镜头的旋转角度与第一MTF值的第一数组及所述第二模式下镜头的旋转角度与第二MTF值的第二数组；

S22：将所述镜头在第一模式下的截止位置对应地旋转角度作为所述第一数组和所述第二数组的旋转角度的参考点；

S23：基于所述参考点重新确定所述第一数组的坐标和所述第二数组的坐标，并基于确定的坐标得到第一模式下的第一曲线和第二模式下的第二曲线；

S24：判断所述第一曲线和所述第二曲线是否存在交点，若不存在，进入S25，否则，进入S28；

S25：判断所述第一最佳位置对应地第一MTF值是否小于第二最佳位置对应地第二MTF值，若是，进入S26，否则，进入S27；

S26：将所述第一最佳位置作为最佳位置；

S27：将所述第二最佳位置作为最佳位置；

S28：选择MTF值最大的交叉点，判断所述第一最佳位置及所述第二最佳位置是否在所述MTF值最大的交叉点的同一侧，若是，进入S25，否则，进入S29；

S29：将MTF值最大的交叉点对应地镜头位置作为所述最佳位置。

9.一种镜头的自动调焦装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述镜头的自动调焦方法的步骤。

10.一种镜头的自动调焦系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的镜头的自动调焦装置，还包括：

调焦图卡；

与所述自动调焦装置连接的驱动模块，用于基于所述自动调焦装置的控制驱动镜头进行调整。

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