CN113747042B - 一种步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法。其中,所述方法包括:当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。可以在保证自动对焦精度的同时提高自动对焦的效率。

Description

一种步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法
技术领域
本发明涉及自动对焦技术领域,特别是涉及一种步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法。
背景技术
图像采集设备可以设置有步进马达,步进马达用于移动图像采集设备中镜头的位置。图像采集设备可以根据拍摄场景的不同,自适应的控制步进马达改变镜头的位置,从而使得拍摄到的图像足够清晰,该过程称为自动对焦。
相关技术中,可以使用反差式对焦方法进行自动对焦,示例性的,图像采集设备可以是控制步进马达按照一定步长步进改变镜头的位置。每次步进后,图像采集设备可以分析在本次步进过程中拍摄到的图像的清晰程度,如果该图像的清晰程度未达到最大值,则继续控制马达步进。如果该图像的清晰程度达到最大值,则确定自动对焦完成。为描述方便,下文称能够使得拍摄到的图像的清晰程度达到最大值的镜头位置称为峰值位置,自动对焦的过程可以视为寻找峰值位置的过程。
但是如果步进马达步进时的步长过大,则峰值位置可能位于自动对焦过程中某一次步进前后镜头所处位置之间,导致无法完成自动对焦,即自动对焦精度较差。而如果步长过小,则需要经过多次步进才能够完成自动对焦,即自动对焦效率较低。因此如何设置步进时的步长,以在保证自动对焦精度的同时,提高自动对焦效率,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法,以实现在保证自动对焦精度的同时提高自动对焦的效率。具体技术方案如下:
在本发明实施例的第一方面,提供了一种步进步长控制方法,所述方法包括:
当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;
根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;
控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。
在一种可能的实施例中,所述根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,包括:
计算预设变化程度与所述清晰度变化程度之间的差异程度,所述预设变化程度为基于所述图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深确定的,所述差异程度与所述清晰度变化程度负相关;
根据所述差异程度计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述差异程度正相关。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述本次步进步长正相关。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度计算步长增量,所述步长增量与所述差异程度正相关;
计算本次步进步长与所述步长增量之和,作为下次步进步长。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度计算步长增量,包括:
计算所述差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,所述步长调节系数为预设正实数。
在一种可能的实施例中,所述获取清晰度变化程度,包括:
根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值;
计算所述第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,所述第二平滑清晰度评价值为对所述图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
在一种可能的实施例中,所述根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,包括:
计算所述图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
在本发明实施例的第二方面,提供了一种步进步长控制装置,所述装置包括:
变化程度确定模块,用于当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;
步长计算模块,用于根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;
马达控制模块,用于控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,包括:
计算预设变化程度与所述清晰度变化程度之间的差异程度,所述预设变化程度为基于所述图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深确定的,,所述差异程度与所述清晰度变化程度负相关;
根据所述差异程度计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述差异程度正相关。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块根据所述差异程度计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述本次步进步长正相关。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度计算步长增量,所述步长增量与所述差异程度正相关;
计算本次步进步长与所述步长增量之和,作为下次步进步长。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块根据所述差异程度计算步长增量,包括:
计算所述差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,所述步长调节系数为预设正实数。
在一种可能的实施例中,所述变化程度确定模块获取清晰度变化程度,包括:
根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值;
计算所述第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,所述第二平滑清晰度评价值为对所述图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
在一种可能的实施例中,所述变化程度确定模块根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,包括:
计算所述图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
在本发明实施例的第三方面,提供了一种确定步进马达步进步长的方法,所述方法包括:
基于步进马达的当前步进步长控制所述步进马达进行步进,以带动镜头移动:
分别获取移动前图像和移动后图像;
基于所述移动前图像的清晰度和所述移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率;
基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,用于控制所述步进马达基于所述新的步进步长进行步进,以带动所述镜头移动。
在一种可能的实施例中,所述清晰度增长率等于所述步进后图像的清晰度与所述步进前图像的清晰度的差值与所述步进后图像的清晰度的比值。
在一种可能的实施例中,所述基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
对差值和所述当前步进步长进行求和运算,得到所述新的步进步长,其中,所述差值为所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值。
在一种可能的实施例中,所述基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
计算所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值;
基于预设的步长调节系数,计算得到所述差值与所述步长调节系数的乘积值;
将所述当前步进步长和所述乘积值求和,确定所述新的新的步进步长。
在本发明实施例的第四方面,提供了一种确定步进马达步进步长的装置,所述装置包括:
步进模块,用于基于步进马达的当前步进步长控制所述步进马达进行步进,以带动镜头移动:
图像获取模块,用于分别获取移动前图像和移动后图像;
增长率计算模块,用于基于所述移动前图像的清晰度和所述移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率;
步长确定模块,用于基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,用于控制所述步进马达基于所述新的步进步长进行步进,以带动所述镜头移动。
在一种可能的实施例中,所述清晰度增长率等于所述步进后图像的清晰度与所述步进前图像的清晰度的差值与所述步进后图像的清晰度的比值。
在一种可能的实施例中,所述步长确定模块基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
对差值和所述当前步进步长进行求和运算,得到所述新的步进步长,其中,所述差值为所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值。
在一种可能的实施例中,所述步长确定模块基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
计算所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值;
基于预设的步长调节系数,计算得到所述差值与所述步长调节系数的乘积值;
将所述当前步进步长和所述乘积值求和,确定所述新的新的步进步长。
在本发明实施例的第五方面,提供了一种电子设备,包括:
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现上述第一方面或第二方面任一所述的方法步骤。
在本发明实施例的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的方法步骤。
本发明实施例有益效果:
本发明实施例提供的步进步长控制方法、确定步进马达步进步长的方法,可以根据清晰度变化程度动态调节步进马达的步进步长,利用越接近峰值位置时清晰度变化程度越高的特点,使得在接近峰值位置时步进步长较小,从而降低跳过峰值位置的可能性,提高精度。并使得在远离峰值位置时步进步长较大,从而减少需要步进的次数,提高效率。因此,可以在保证自动对焦精度的同时提高自动对焦的效率。
当然,实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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为本发明实施例提供的自动对焦方法的一种流程示意图;
图2为本发明实施例提供的步进步长控制方法的一种流程示意图;
图3为本发明实施例提供的理想情况下清晰度评价值与镜头位置关系的一种示意图;
图4为按照本发明实施例提供的步进步长控制方法进行步进时步进步长随镜头位置变化的一种示意图;
图5为本发明实施例提供的实际情况下清晰度评价值与镜头位置关系的一种示意图;
图6为本发明实施例提供的清晰度评价值曲线与平滑清晰度评价值曲线的一种对比示意图;
图7为本发明实施例提供的确定步进马达步进步长的方法的一种流程示意图;
图8为本发明实施例提供的步进步长控制装置的一种结构示意图;
图9为本发明实施例提供的确定步进马达步进步长的装置的一种结构示意图;
图10为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
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。
为了更清楚的对本发明实施例提供的步进步长控制方法,下面将对图像采集设备的自动对焦进行说明,可以参见图1,图1所示为本发明实施例提供的自动对焦方法的一种流程示意图,该方法可以应用于图像采集设备,也可以应用于与图像采集设备建立有通信连接的其他电子设备上,为描述方便,下文以应用于图像采集设备为例进行说明,方法可以包括:
S101,控制步进马达步进,以带动镜头移动。
由于在自动对焦过程中,镜头往往只是沿着镜头光轴所在方向移动,因此镜头的移动可以视为一维运动,为描述方便,可以以x表示镜头所处的位置,并将镜头处于移动范围的两个端点时的镜头位置分别记为x=0和x=xmax,因此x的取值范围为[0,xmax]。初始时x=0或者x=xmax,如果初始时x=0,则镜头在步进马达的带动下向着x=xmax移动,如果初始时x=xmax,则镜头在步进马达的带动下向着x=0移动。
S102,拍摄图像。
可以是在步进过程中按照预设频率拍摄多张图像,拍摄图像的频率可以根据实际需求的不同而不同。
S103,计算拍摄到的图像的清晰度评价值。
清晰度评价值用于表示图像的清晰度,清晰度评价值可以是根据频域、灰度梯度、信息熵等评价函数计算得到的,清晰度评价值可以是选用相关技术中任一用于计算清晰度评价值的算法计算得到的,本实施例对此不做限制。
清晰度评价值越高则表示图像的清晰度越高,清晰度评价值越低则表示图像的清晰度越低。
S104,判断清晰度评价值是否已经达到最大值。
判断清晰度评价值是否已经达到最大值的方式可以是确定在本次步进过程中拍摄到各图像的清晰度评价值是否随拍摄时间的变化呈现出先增加后减小的变化。如果呈现出先增加后减小的变化,则可以确定已经达到最大值,如果没有呈现出先增加后减小的变化,则可以确定尚未达到最大值。
示例性的,假设在一次步进过程中拍摄了三张图像,分别记为图像1-3,其中图像1为拍摄时间最早的图像,图像3为拍摄时间最晚的图像,假设图像1的清晰度评价值为v1,图像2的清晰度评价值为v2,图像3的清晰度评价值为v3,则如果v1<v2>v3或者v1>v2>v3,则可以确定已经达到最大值,而如果v1<v2<v3,则可以确定尚未达到最大值。
假设清晰度评价值在x=5.3时达到最大值,即峰值位置为x=5.3,并且镜头初始时位于x=0。则如果步进马达每次步进时的步长为0.1,即步进马达每次步进带动镜头移动的距离为0.1,则需要经过53次步进完成自动对焦,通过自动对焦可以将镜头位置调整至峰值位置x=5.3处,因此自动对焦的准确度较高但是花费时间可能较多,因此效率较低。如果步进马达每次步进时的步长为1,则在第6次步进时,镜头将从x=5移动至x=6,直接跳过了峰值位置,则可能错误的将x=5或者x=6作为峰值位置,与实际的峰值位置存在一定的差距,因此精度较低。
在另一种可能的实施例中,也可以是先以较大的步长进行步进,每次跳过峰值位置时,降低步长。示例性的,步进马达每次步进时的步长初始时为1,在第6次步进时,镜头从x=5移动至x=6,即跳过了峰值位置,是否跳过峰值位置的方法可以和前述判断是否达到最大值的方式相同,在跳过了峰值位置后可以将步进马达的步长更改为0.3,控制步进马达继续步进以带动镜头向x=0移动。在第九次步进时,镜头从x=5.4移动至x=5.1,再次跳过峰值位置,可以将步进马达的步长更改为0.1,控制步进马达继续步进以带动镜头向x=xmax移动,在第十一次步进后,镜头位于峰值位置。该方案虽然可以在一定程度上平衡自动对焦的效率与精度,但是在自动对焦过程中镜头将在峰值位置附近震荡,导致图像采集设备拍摄到的图像时而清晰时而模糊,影响用户体验。
基于此,本发明实施例提供了一种步进步长控制方法,该方法可以应用于图像采集设备,也可以应用于与图像采集设备建立有通信连接的其他电子设备,方法可以如图2所示,包括:
S201,当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度。
S202,根据清晰度变化程度确定下次步进步长,下次步进步长与清晰度变化程度负相关。
S203,控制步进马达按照下次步进步长进行步进。
选用该实施例,一方面可以根据清晰度变化程度动态调节步进马达的步进步长,利用越接近峰值位置时清晰度变化程度越高的特点,使得在接近峰值位置时步进步长较小,从而降低跳过峰值位置的可能性,提高精度。并使得在远离峰值位置时步进步长较大,从而减少需要步进的次数,提高效率。因此,可以在保证自动对焦精度的同时提高自动对焦的效率。
另一方面,该实施例利用清晰度变化程度来衡量距离峰值位置的距离,因此可以在接近峰值位置并且尚未跳过峰值位置之前,降低步进步长,而不需要再跳过峰值位置后才降低步进步长,可以有效避免镜头的位置在峰值位置附近震荡,提高了用户体验。
在S201中,清晰度变化程度用于表示本次步进后图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度。图像的清晰度在不同的实施例中可以采用不同的方式进行表示,为描述方便,下文以清晰度评价值的方式表示清晰度进行说明,对于清晰度以其他方式表示的实施例原理是相同的,因此不再赘述。同理,清晰度变化程度也可以以不同方式进行表示,示例性的,可以是以清晰度增长率的形式表示的。
在一种可能的实施例中,当清晰度变化程度以清晰度增长率的形式表示时,清晰度变化程度可以按照下式计算得到的:
Figure BDA0002516464000000101
其中,GRc表示清晰度变化程度,AFD1表示本次步进前图像采集设备拍摄到的图像的清晰度,AFD2表示本次步进后图像采集设备拍摄到的图像的清晰度。
在其他可能的实施例中,也可以采用其他公式计算得到清晰度变化程度,本实施例对此不做限制。
在S202中,下次步进步长与清晰度变化程度负相关是指在其他影响步进步长的因素不变的情况下,清晰度变化程度越大则步进步长越小,清晰度变化程度越小则步进步长越大。由于下次步进步长相较于当前步进步长是新计算得到的步长,因此下文中也称新的步进步长。
发明人结合实际经验,通过对镜头位置与清晰度评价值之间的关系进行分析,发现在理想情况下镜头位置与清晰度评价值的关系可以呈现出如图3所示的近似于正态分布的关系。当镜头位置越接近于峰值位置时,清晰度变化程度越大,当镜头位置越远离于峰值位置时,清晰度变化程度越小。
因此下次步进步长与清晰度变化程度负相关,可以使得在镜头远离峰值位置时下次步进步长较大,而在镜头接近峰值位置时下次步进步长较小。镜头在远离峰值位置时下次步进跳过峰值位置的可能性较低,因此即使下次步进步长较大也不会影响自动对焦的精度,因此在镜头远离峰值位置时可以通过将下次步进步长设置的较大以提高自动对焦的效率。而镜头在接近峰值位置时下次步进跳过峰值位置的可能性较高,因此可以通过将下次步进步长设置的较小以避免跳过峰值位置,从而提高自动对焦的精度。
可见,控制步进马达按照该实施例中计算得到的下次步进步长进行步进时,可以通过动态调节下次步进步长,有效平衡自动对焦的精度与效率,在保证精度的同时尽可能提高效率。
下次步进步长具体的计算方式根据应用场景的不同可以不同,下面将对几种可能的计算方式进行说明,在其他可能的实施例中也可以采用其他的计算方式,本实施例对此不做限制。
在一种可能的实施例中,可以是计算预设变化程度与清晰度变化程度之间的差异程度,并根据该差异程度计算下次步进步长,其中,下次步进步长与差异程度正相关。
差异程度与预设变化程度正相关,并且与清晰度变化程度负相关。即在清晰度变化程度不变的情况下,预设变化程度越大则差异程度越大,预设变化程度越小则差异程度越小。在预设变化程度不变的情况下,清晰度变化程度越大则差异程度越小,清晰度变化程度越小则差异程度越大。
预设变化程度可以是基于图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深,按照预设的规则预先计算得到的,也可以是由用户基于图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深,结合自身的实际经验预设的。预设变化程度的表示形式也可以根据应用场景的不同而不同,示例性的,预设变化程度可以是以预设增长率的形式表示的。
参见图3,预设变化程度应当大于图3所示的清晰度评价值曲线在x=0附近时的变化率,并且应当小于图3所示的清晰度评价值曲线在接近波峰时0的变化率。但是可以理解的是,该图3所示的清晰度评价值曲线只是理想情况下镜头位置与清晰度评价值之间的关系,在自动对焦时并无法预先得知该清晰度评价值曲线,因此预设变化程度并不需要严格大于图3所示的清晰度评价值曲线在x=0附近时的变化率,也不需要严格小于图3所示的清晰度评价值曲线在接近波峰时0的变化率。
在该实施例中,差异程度与清晰度变化程度负相关,下次步进步长与差异程度正相关,因此下次步进步长依然与清晰度变化程度负相关。下次步进步长可以是按照下式计算得到的:
Stepnext=Stepnull×[1+(GRs-GRc)]
其中,Stepnext表示下次步进步长,GRs表示预设变化程度,Stepnull为预设步进步长。也可以是按照下式计算得到的:
Stepnext=Stepnull+K×(GRs-GRc)
其中,K为预设步长调节系数,K可以是任一大于0的实数。
再次参见图3,虽然整体上清晰度变化程度随着镜头位置接近峰值位置逐渐增加,但是在镜头位置距离峰值位置一定距离以内时,清晰度变化程度随着镜头位置接近峰值位置逐渐减小,为描述方便,下文称清晰度评价值曲线中距离峰值位置一定距离以内的清晰度评价值曲线段为平缓段。
由于存在该平缓段,参见图4,图4所示为按照本发明实施例提供的步进步长控制方法进行步进时步进步长随镜头位置变化的一种示意图,可见在进入平缓段后,由于清晰度变化程度随着镜头位置接近峰值位置逐渐减小,因此步进步长逐渐增大,导致跳过峰值位置的可能性提高,影响了自动对焦的精度。
但是如果拍摄场景的景深较短,则此时平缓段较短,因此可以忽略不计,可以近似认为清晰度变化程度随着镜头位置接近峰值位置始终逐渐增加。如果拍摄场景的景深较长,则此时平缓段较长,平缓段上各点对应的清晰度评价值与峰值位置对应的清晰度评价值相近,因此虽然选用该实施例可能使得在镜头位置接近峰值位置时步进步长较大而跳过峰值位置,导致自动聚焦后镜头所处位置与实际峰值位置存在一定差异,但是自动聚焦后镜头所处位置对应的清晰度评价值与实际峰值位置对应的清晰度评价值相差较小,依然可以认为较准确的完成了自动聚焦。因此,平缓段对自动对焦的精度的存在一定的影响,但是影响较小。
在另一种可能的实施例中,可以是根据差异程度以及本次步进所采用的步进步长计算下次步进步长,下次步进步长与本次步进步长正相关。示例性的,可以是根据差异程度计算步长增量,并计算本次步进步长与步长增量之和,作为下次步进步长,其中,步长增量与差异程度正相关。
可以利用任一可行域包括差异程度的取值范围在内的递增函数对差异程度进行映射,将得到的映射结果作为步长增量。该递增函数根据应用场景的不同可以不同,示例性的,可以是线性函数,例如可以计算差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,示例性的,可以是按照下式计算得到下次步进步长:
Stepnext=Stepbefore+K×(GRs-GRc)
其中Stepbefore表示本次步进步长,K为预设步长调节系数,在该实施例中,K的取值可以是任一正实数,如k可以等于0.05。在其他可能的实施例中,该递增函数也可以是非线性函数,如幂为奇数的幂函数。
选用该实施例可以使得下次步进步长与本次步进步长关联,即使清晰度评价值曲线在接近峰值位置处存在平缓段,但是由于在平缓段前清晰度评价值曲线的变化率持续增加,因此当镜头位置位于平缓段时,虽然清晰度评价值曲线的变化率开始降低,计算得到的下次步进步长开始变大,但是由于进入平缓段前步进步长已经较小,因此计算得到的下次步进步长相比于远离峰值位置时的步进步长仍然较小,从而使得步进步长整体上呈现镜头位置远离峰值位置时较大,镜头位置接近峰值位置时较小的趋势,可以减小平缓段对自动对焦的精度的影响,进一步提高自动对焦的精度。
可以理解的是,图3所示的清晰度评价值曲线只是理想情况下镜头位置与清晰度评价值之间的关系,但是实际上受到光线明暗、噪声强弱等因素的影响,镜头位置与清晰度评价值之间的关系可能并不如图3所示的清晰度评价值曲线所示。示例性的,可以参见图5,图5所示为实际应用场景中镜头位置与清晰度评价值之间的关系的一种示意图。
可见,虽然整体上清晰度变化程度随着镜头位置接近峰值位置而增加,但是局部的清晰度变化程度近似于随机,与镜头位置距离峰值位置的距离没有明显的相关性。基于此,在一种可能的实施例中,可以是根据图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,并计算第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,第二平滑清晰度评价值为对图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
平滑处理的方式根据应用场景的不同可以不同,示例性的,假设本次步进为第t次步进,可以采用以下方式对清晰度评价值进行平滑处理:
Figure BDA0002516464000000141
其中,
Figure BDA0002516464000000142
表示第一平滑清晰度评价值,yi表示第i次步进后图像采集设备拍摄到的图像的清晰度评价值,αi+n-t为预设的第i+n-t个系数,取值范围为(0,1),并且
Figure BDA0002516464000000143
n为预设数目,n可以是大于等于1的任一正整数。α1到αn的具体数值可以根据实际需求进行设置,例如在一些应用场景中,可以将脚标较大的系数设置的较大,将脚标较小的系数设置的较小,在另一些应用场景中,也可以将α1到αn设置为相等的系数,则平滑处理所采用的公式可以如下所示:
Figure BDA0002516464000000144
即,计算图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
选用该实施例,一方面可以使得镜头位置与清晰度评价值之间的关系更加平滑,从而使得清晰度变化程度能够更准确的反映出镜头所处位置与峰值位置间的距离,从而更准确的计算出合适的步进步长。
另一方面,由于平滑清晰度评价值是对清晰度评价值进行平滑后得到的,因此用于表示平滑清晰度评价值与镜头位置的关系的平滑清晰度评价值曲线,可以近似视为将清晰度评价值曲线整体向后平移得到的曲线,示例性的,可以如图6。其中,向后移动是指向镜头移动方向移动。示例性的,以镜头从x=0向x=xmax移动为例,假设清晰度评价值曲线理论上可以以函数y=f(x)表示,则平滑清晰度评价值曲线理论上可以以函数
Figure BDA0002516464000000151
表示,Δ为偏移量。
因此,如果清晰度评价值曲线的峰值位置为x=xpeak,则平滑清晰度评价值曲线的峰值理论上在x=xpeak+Δ处出现,相比于x=xpeak更加远离x=0。因此,在利用平滑清晰度评价值计算清晰度变化程度时,在接近峰值位置x=xpeak时,可能尚未进入平滑清晰度评价值曲线的平缓段,因此计算得到的清晰度变化程度依然随着镜头位置与峰值位置间的距离的减小而增加,从而避免了因平缓段导致在接近峰值位置一定距离内步进步长增大,降低了跳过峰值位置的可能性,进一步提高了自动对焦的精度。
本发明实施例还提供了一种确定步进马达步进步长的方法,可以参见图7,包括:
S701,基于步进马达的当前步进步长控制步进马达进行步进,以带动镜头移动。
S702,分别获取移动前图像和移动后图像。
S703,基于移动前图像的清晰度和移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率。
S704,基于预设增长率、清晰度增长率以及当前步进步长,确定新的步进步长,用于控制步进马达基于新的步进步长进行步进,以带动镜头移动。
选用该实施例,一方面可以根据清晰度增长率动态调节步进马达的步进步长,利用越接近峰值位置时清晰度增长率越高的特点,使得在接近峰值位置时步进步长较小,从而降低跳过峰值位置的可能性,提高精度。并使得在远离峰值位置时步进步长较大,从而减少需要步进的次数,提高效率。因此,可以在保证自动对焦精度的同时提高自动对焦的效率。
另一方面,该实施例利用清晰度增长率来衡量距离峰值位置的距离,因此可以在接近峰值位置并且尚未跳过峰值位置之前,降低步进步长,而不需要再跳过峰值位置后才降低步进步长,可以有效避免镜头的位置在峰值位置附近震荡,提高了用户体验。
在S701中,镜头与步进马达之间通过传动装置连接,镜头的位置随步进马达的步进而改变。
在S702中,移动前图像为镜头所属图像采集设备在镜头移动前拍摄到的图像,移动后图像为图像采集设备在镜头移动后拍摄到的图像。
在S703中,清晰度增长率的计算方式根据应用场景的不同可以不同,示例性的,可以是按照下式计算得到的:
Figure BDA0002516464000000161
其中,GRc表示表示清晰度增长率,AFD1表示所述步进前图像的清晰度,AFD2表示所述步进后图像的清晰度。关于图像的清晰度可以参见前述相关描述,在此不再赘述。
在S704中,新的步进步长与预设增长率正相关,并且与清晰度增长率负相关,并且与当前步进步长正相关。在满足上述三个关联关系的情况下,可以是按照任意计算公式,以根据预设增长率、清晰度增长率以及当前步进步长计算得到新的步进步长的。
示例性的,在一种可能的实施例中,可以是对差值和当前步进步长进行求和运算,得到新的步进步长,其中,差值为预设增长率和清晰度增长率之间的差值。
如前述说明,预设增长率是预设变化程度的一种表示方式,清晰度增长率是清晰度变化程度的一种表示方式,差值是差异程度的一种表示方式,因此可以参见前述关于如何根据差异程度以及当前步进步长计算下次步进步长的相关说明,在此不再赘述。
并且,为描述方便,下面将以GRs表示预设增长率,以GRc表示清晰度增长率进行说明。在一种可能的实施例中,可以是计算预设增长率和清晰度增长率之间的差值,即计算GRs-GRc。基于预设的步长调节系数K,计算得到差值与步长调节系数K的乘积值,即K×(GRs-GRc)。将当前步进步长与该乘积值求和,得到下次步进步长,以Stepbefore表示当前步进步长,则新的步进步长Stepnext可以是按照下式计算得到:
Stepnext=Stepbefore+K×(GRs-GRc)。
在一种可能的实施例中,图像的清晰度通过以下方式计算得到:
对图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到图像的平滑清晰度评价值,作为图像的清晰度。
在一种可能的实施例中,对图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到图像的平滑清晰度评价值,作为图像的清晰度,包括:
按照下式对图像的清晰度评价值进行平滑处理,以得到图像的平滑清晰度评价值,作为图像的清晰度:
Figure BDA0002516464000000171
其中,
Figure BDA0002516464000000172
表示平滑清晰度评价值,t为拍摄到该图像时已经步进的次数,yi表示第i次步进后图像采集设备拍摄到的图像的清晰度评价值,αi+n-t为预设的第i+n-t个系数,取值范围为(0,1),并且
Figure BDA0002516464000000173
n为预设数目,并且n的取值范围为任一大于1的正整数。α1到αn的具体数值可以根据实际需求进行设置,例如在一些应用场景中,可以将脚标较大的系数设置的较大,将脚标较小的系数设置的较小,在另一些应用场景中,也可以将α1到αn设置为相等的系数,则平滑处理所采用的公式可以如下所示:
Figure BDA0002516464000000181
选用该实施例,一方面可以使得镜头位置与清晰度评价值之间的关系更加平滑,从而使得清晰度增长率能够更准确的反映出镜头所处位置与峰值位置间的距离,从而更准确的计算出合适的步进步长。
另一方面,由于平滑清晰度评价值是对清晰度评价值进行平滑后得到的,因此用于表示平滑清晰度评价值与镜头位置的关系的平滑清晰度评价值曲线,可以近似视为将清晰度评价值曲线整体向后平移得到的曲线,示例性的,可以如图6。其中,向后移动是指向镜头移动方向移动。示例性的,以镜头从x=0向x=xmax移动为例,假设清晰度评价值曲线理论上可以以函数y=f(x)表示,则平滑清晰度评价值曲线理论上可以以函数
Figure BDA0002516464000000182
表示,Δ为偏移量。
因此,如果清晰度评价值曲线的峰值位置为x=xpeak,则平滑清晰度评价值曲线的峰值理论上在x=xpeak+Δ处出现,相比于x=xpeak更加远离x=0。因此,在利用平滑清晰度评价值计算清晰度增长率时,在接近峰值位置x=xpeak时,可能尚未进入平滑清晰度评价值曲线的平缓段,因此计算得到的清晰度增长率依然随着镜头位置与峰值位置间的距离的减小而增加,从而避免了因平缓段导致在接近峰值位置一定距离内步进步长增大,降低了跳过峰值位置的可能性,进一步提高了自动对焦的精度。
由于本发明实施例提供的确定步进马达步进步长的方法,与前述步进步长控制方法存在一定的相似性,因此相关之处可以相互参见,在此不再赘述。
参见图8,图8所示为本发明实施例提供的步进步长控制装置的一种结构示意图,可以包括:
变化程度确定模块801,用于当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;
步长计算模块802,用于根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;
马达控制模块803,用于控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块802根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,包括:
计算预设变化程度与所述清晰度变化程度之间的差异程度,所述预设变化程度为基于所述图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深确定的,,所述差异程度与所述清晰度变化程度负相关;
根据所述差异程度计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述差异程度正相关。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块802根据所述差异程度计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述本次步进步长正相关。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块802根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度计算步长增量,所述步长增量与所述差异程度正相关;
计算本次步进步长与所述步长增量之和,作为下次步进步长。
在一种可能的实施例中,所述步长计算模块802根据所述差异程度计算步长增量,包括:
计算所述差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,所述步长调节系数为预设正实数。
在一种可能的实施例中,所述变化程度确定模块801获取清晰度变化程度,包括:
根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值;
计算所述第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,所述第二平滑清晰度评价值为对所述图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
在一种可能实施例中,所述变化程度确定模801块根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,包括:
计算所述图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
参见图9,图9为本发明实施例提供的确定步进马达步进步长的装置的一种结构示意图,可以包括:
步进模块901,用于基于步进马达的当前步进步长控制所述步进马达进行步进,以带动镜头移动:
图像获取模块902,用于分别获取移动前图像和移动后图像;
增长率计算模块903,用于基于所述移动前图像的清晰度和所述移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率;
步长确定模块904,用于基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,用于控制所述步进马达基于所述新的步进步长进行步进,以带动所述镜头移动。
在一种可能的实施例中,所述清晰度增长率等于所述步进后图像的清晰度与所述步进前图像的清晰度的差值与所述步进后图像的清晰度的比值。
在一种可能的实施例中,所述步长确定模块904基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
对差值和所述当前步进步长进行求和运算,得到所述新的步进步长,其中,所述差值为所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值。
在一种可能的实施例中,所述步长确定模块904基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
计算所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值;
基于预设的步长调节系数,计算得到所述差值与所述步长调节系数的乘积值;
将所述当前步进步长和所述乘积值求和,确定所述新的新的步进步长。
本发明实施例还提供了一种电子设备,如图10所示,包括:
存储器1001,用于存放计算机程序;
处理器1002,用于执行存储器1001上所存放的程序时,实现如下步骤:
当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;
根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;
控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。
在一种可能的实施例中,所述根据所述清晰度变化程度确定步进步长,包括:
计算预设变化程度与所述清晰度变化程度之间的差异程度,所述预设变化程度为基于所述图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深确定的,所述差异程度与所述清晰度变化程度负相关;
根据所述差异程度计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述差异程度正相关。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,所述下次步进步长与所述本次步进步长正相关。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度以及本次步进所采用的本次步进步长计算下次步进步长,包括:
根据所述差异程度计算步长增量,所述步长增量与所述差异程度正相关;
计算本次步进步长与所述步长增量之和,作为下次步进步长。
在一种可能的实施例中,所述根据所述差异程度计算步长增量,包括:
计算所述差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,所述步长调节系数为预设正实数。
在一种可能的实施例中,所述获取清晰度变化程度,包括:
根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值;
计算所述第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,所述第二平滑清晰度评价值为对所述图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
所述根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,包括:
计算所述图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
也可以实现以下方法:
基于步进马达的当前步进步长控制所述步进马达进行步进,以带动镜头移动:
分别获取移动前图像和移动后图像;
基于所述移动前图像的清晰度和所述移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率;
基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,用于控制所述步进马达基于所述新的步进步长进行步进,以带动所述镜头移动。
在一种可能的实施例中,所述清晰度增长率等于所述步进后图像的清晰度与所述步进前图像的清晰度的差值与所述步进后图像的清晰度的比值。
在一种可能的实施例中,所述基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
对差值和所述当前步进步长进行求和运算,得到所述新的步进步长,其中,所述差值为所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值。
在一种可能的实施例中,所述基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,确定新的步进步长,包括:
计算所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值;
基于预设的步长调节系数,计算得到所述差值与所述步长调节系数的乘积值;
将所述当前步进步长和所述乘积值求和,确定所述新的新的步进步长。
上述电子设备提到的存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一步进步长控制方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述实施例中任一步进步长控制方法。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是,在本文中,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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种步进步长控制方法,其特征在于,所述方法包括:
当待对焦的图像采集设备的步进马达步进后,获取清晰度变化程度,所述清晰度变化程度用于表示本次步进后所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度相对本次步进前所述图像采集设备拍摄到的图像的清晰度的变化程度;
根据所述清晰度变化程度确定下次步进步长,所述下次步进步长与所述清晰度变化程度负相关;
其中,所述确定下次步进步长,包括:
计算预设变化程度与所述清晰度变化程度之间差异程度,所述预设变化程度为基于所述图像采集设备的成像参数和/或拍摄场景的景深确定的,所述差异程度与所述清晰度变化程度负相关;
计算所述差异程度与步长调节系数的乘积,作为步长增量,所述步长调节系数为预设正实数;
计算本次步进步长与所述步长增量之和,作为下次步进步长;以及
控制所述步进马达按照所述下次步进步长进行步进。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取清晰度变化程度,包括:
根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值;
计算所述第一平滑清晰度评价值相对第二平滑清晰度评价值的变化率,作为清晰度变化程度,其中,所述第二平滑清晰度评价值为对所述图像采集设备在本次步进前拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理得到的。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述图像采集设备在本次步进之前的各次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值,对所述图像采集设备在本次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值进行平滑处理,得到第一平滑清晰度评价值,包括:
计算所述图像采集设备最近预设数目次步进后拍摄到的图像的清晰度评价值的均值,作为第一平滑清晰度评价值。
4.一种确定步进马达步进步长的方法,其特征在于,所述方法包括:
基于步进马达的当前步进步长控制所述步进马达进行步进,以带动镜头移动:
分别获取移动前图像和移动后图像;
基于所述移动前图像的清晰度和所述移动后图像的清晰度,计算得到清晰度增长率;
基于预设增长率、所述清晰度增长率以及所述当前步进步长,包括:
计算所述预设增长率和所述清晰度增长率之间的差值,其中所述清晰度增长率等于所述步进后图像的清晰度与所述步进前图像的清晰度的差值与所述步进后图像的清晰度的比值;
基于预设的步长调节系数,计算得到所述差值与所述步长调节系数的乘积值;
将所述当前步进步长和所述乘积值求和,确定新的步进步长;以及
确定新的步进步长,用于控制所述步进马达基于所述新的步进步长进行步进,以带动所述镜头移动。
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