CN114143451B - 一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 - Google Patents
一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114143451B CN114143451B CN202111388548.4A CN202111388548A CN114143451B CN 114143451 B CN114143451 B CN 114143451B CN 202111388548 A CN202111388548 A CN 202111388548A CN 114143451 B CN114143451 B CN 114143451B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- focusing
- definition
- motor
- current
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 241001156002 Anthonomus pomorum Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003711 image thresholding Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
-
- G06T5/70—
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/11—Region-based segmentation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/136—Segmentation; Edge detection involving thresholding
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
- G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/665—Control of cameras or camera modules involving internal camera communication with the image sensor, e.g. synchronising or multiplexing SSIS control signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10016—Video; Image sequence
Abstract
本发明公开了一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，基于调焦电机、主核DSP、控制单元和多个副核DSP组成的调焦系统，给调焦电机发送固定方向调焦指令，使用多核DSP获取当前目标图像中的所有像素，得到一个图像矩阵，对图像矩阵进行处理，将得到的梯度图使用阈值分割进行处理，筛选掉弱噪点造成弱梯度，将阈值分割后的梯度图直接求和，得到总梯度和，将总梯度和与前10帧的图像的总梯度和求平均值，作为当前清晰度判据判断调焦电机行程方向是否为清晰度增加趋势；本发明降低了对焦清晰度函数结果的计算时间，提升了对焦速度，通过调整清晰度函数求平均的方法和调焦方向改变对策，增加调焦稳定性，抑制噪点对调焦的影响。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法。
背景技术
图像边缘提取技术是使用sobel或者canny算子可以计算图像中的梯度信息，图像的梯度变化剧烈的情况可以认为是图像的边缘。因此sobel或者canny算子结合图像阈值分割可以用于图像边缘提取，即转换图像成为它的轮廓图。
清晰度判定函数包括能量梯度函数，Roberts函数，Tenengrad函数、Brenner函数、方差函数拉普拉斯函数等。Tenengrad函数使用sobel算子计算了目标图像的x，y方向梯度，随后取x，y方向梯度的平方和作为目标图像的总清晰度。Tenengrad算法中，求取目标图像梯度，与计算梯度的平方和的计算量很大，需要花费很多时间。
对于可以记录行程的调焦电机，对焦方法较为简单：遍历调焦电机所有行程，记录下清晰度函数取最大值的电机行程位置，最后发送指令给调焦电机到指定的行程位置即可。但是对于无行程记录的调焦电机，由于不能记录行程位置，只能回告是否到达调焦尽头，故不能使用基于调焦电机行程的对焦算法。
实际拍摄的视频图像，由于其曝光时间短，传感器接收的能量较弱，因此容易产生噪点，噪点会影响在清晰度的判定，清晰度判定函数在噪点的影响下，有可能在非最佳对焦位置输出最大值，或者有可能。为了抑制图像噪点，一般的处理方法是采用中值滤波处理目标图像。但是这种方法计算量很大，需要花费很多时间。
发明内容
本发明提出一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，解决无行程记录调焦电机的自动对焦，降低图像噪点对自动对焦的干扰，保证自动对焦算法准确度的前提下，配合调焦速度，降低自动对焦算法所需要的计算时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，基于与调焦电机连接的主核DSP以及与主核DSP连接的控制单元和多个副核DSP组成的调焦系统，包括如下步骤
（一）控制单元启动自动对焦，通过主核DSP向调焦电机发送固定方向调焦指令，通过主核DSP向副核DSP发送数据计算指令，通过多个副核DSP获取当前目标图像中的所有像素，得到一个图像矩阵；
（二）使用主核DSP自带的库函数sobel算子对图像矩阵进行处理，得到x，y方向的梯度图，节约梯度计算所用时间；
（三）多个副核DSP使用阈值分割对x，y方向的梯度图进行处理，筛选掉弱噪点造成的弱梯度，保留下来强信号的边缘信息，降低噪点对自动对焦的干扰；
（四）使用多个副核DSP对阈值分割后的梯度图直接求和，得到总梯度和，代替Tenengrad方法，因为阈值分割后的梯度图全部为正值，因此对每个像素点是采用了算术平均数代替了Tenengrad的几何平均数，精度损失不大，但是显著降低了计算量，减少了计算时间；
（五）将当前视频图像的总梯度和与前10帧的图像的总梯度和求平均值，作为当前清晰度判据，通过将结果的平均代替中值平均的结果，有效降低了了计算量，减少了计算时间，同时因为帧间图像噪点在相同视场角与曝光情况下平均能量稳定，结果的平均也抑制了图像噪点对自动对焦的干扰；
（六）通过清晰度判据判断当前调焦电机行程方向是否为清晰度增加趋势，若清晰度趋势增加，继续保持该调焦方向；若清晰度趋势降低，给调焦电机发送反向指令，同时记录下清晰度判据的最大值；
（七）在确认调焦方向改变3次以上之后，若当前清晰度判据达到或者超过清晰度判据最大值的99%，则认为到达了最佳清晰度调焦位置，给调焦电机发送调焦停止指令。
进一步，可以使用下列步骤循环进行最佳调焦位置搜索：
（1）计算当前数字图像的边缘信号；
（2）对边缘信号进行阈值分割处理；
（3）对阈值分割后的边缘信号求和，得到清晰度函数值；
（4）对当前调焦位置与相邻两个调焦位置的清晰度函数值求平均，得到清晰度函数比较值；
（5）计算所有清晰度函数比较值中的最大值，作为清晰度最大值；
（6）若清晰度函数比较值处于递减趋势，则改变调焦方向，记录方向改变次数加1；若清晰度函数比较值处于递增趋势，则调焦方向不变；
（7）重复步骤（1）到步骤（6），如果改变次数大于等于3，则比较清晰度函数值；若清晰度函数值大于等于清晰度最大值的99%，则认为当前为最佳调焦位置。
本发明的有益效果是：本发明对焦方法降低了对焦清晰度函数结果的计算时间，从而提升了对焦速度；通过调整清晰度函数求平均的方法和调焦方向改变对策，增加调焦稳定性，抑制噪点对调焦的影响。
附图说明
图1是本发明的数据处理流程图；
图2是本发明输出视频的示意图。
各附图标记为：1—主核DSP，2—副核DSP，3—调焦电机，4—控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的技术特点在于无调焦电机的行程记录，因此无法使用简单的“扫描全程，移动到最优调焦值位置”的逻辑。相应的，算法通过设计清晰度函数达到以下的条件：对于可以通过调焦达到清晰的图像，清晰度函数响应值不是全程单调的，存在一个最优解使得清晰度函数达到全局最大，而且全局最大两侧的函数是单调的。
本发明取材自Tenengrad函数，并对其进行简化。本函数使用改进Tenengrad方法作为清晰度函数。使用阈值分割去除低于阈值的边缘信号，随后将x，y方向边缘信号求算数平均值，算数平均值作为当前调焦位置的清晰度函数值。同时，相邻两个调焦位置与当前调焦位置的算数平均值的均值，作为清晰度函数的比较值。这个比较值的设置是为了在一定程度上舍弃调焦精确度，从而换取清晰度函数最大值两侧的函数是单调的。
参照图1、图2所示，本发明公开的一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，基于与调焦电机3连接的主核DSP 1以及与主核DSP 1连接的控制单元4和多个副核DSP 2组成的调焦系统，包括如下步骤
（一）控制单元4启动自动对焦，通过主核DSP 1向调焦电机3发送固定方向调焦指令，通过主核DSP 1向副核DSP 2发送数据计算指令，通过多个副核DSP 2获取当前目标图像中的所有像素，得到一个图像矩阵。
（二）使用主核DSP 1自带的库函数sobel算子对图像矩阵进行处理，得到x，y方向的梯度图，节约梯度计算所用时间。
（三）多个副核DSP 2使用阈值分割对x，y方向的梯度图进行处理，筛选掉弱噪点造成的弱梯度，保留下来强信号的边缘信息，降低噪点对自动对焦的干扰。
（四）使用多个副核DSP 2对阈值分割后的梯度图直接求和，得到总梯度和，代替Tenengrad方法，因为阈值分割后的梯度图全部为正值，因此对每个像素点是采用了算术平均数代替了Tenengrad的几何平均数，精度损失不大，但是显著降低了计算量，减少了计算时间。
（五）将当前视频图像的总梯度和与前10帧的图像的总梯度和求平均值，作为当前清晰度判据，通过将结果的平均代替中值平均的结果，有效降低了了计算量，减少了计算时间，同时因为帧间图像噪点在相同视场角与曝光情况下平均能量稳定，结果的平均也抑制了图像噪点对自动对焦的干扰。
（六）通过清晰度判据判断当前调焦电机3行程方向是否为清晰度增加趋势，若清晰度趋势增加，继续保持该调焦方向；若清晰度趋势降低，给调焦电机发送反向指令，同时记录下清晰度判据的最大值。
（七）在确认调焦方向改变3次以上之后，若当前清晰度判据达到或者超过清晰度判据最大值的99%，则认为到达了最佳清晰度调焦位置，给调焦电机3发送调焦停止指令。
经过以上设置，可以使用下列步骤循环进行最佳调焦位置搜索：
（1）计算当前数字图像的边缘信号。
（2）对边缘信号进行阈值分割处理。
（3）对阈值分割后的边缘信号求和，得到清晰度函数值。
（4）对当前调焦位置与相邻两个调焦位置的清晰度函数值求平均，得到清晰度函数比较值。
（5）计算所有清晰度函数比较值中的最大值，作为清晰度最大值。
（6）若清晰度函数比较值处于递减趋势，则改变调焦方向，记录方向改变次数加1；若清晰度函数比较值处于递增趋势，则调焦方向不变。
（7）重复步骤（1）到步骤（6），如果改变次数大于等于3，则比较清晰度函数值；若清晰度函数值大于等于清晰度最大值的99%，则认为当前为最佳调焦位置。
本发明对焦方法降低了对焦清晰度函数结果的计算时间，从而提升了对焦速度。
本发明通过调整清晰度函数求平均的方法和调焦方向改变对策，增加调焦稳定性，抑制噪点对调焦的影响。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。
Claims (2)
1.一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，基于与调焦电机（3）连接的主核DSP（1）以及与主核DSP（1）连接的控制单元（4）和多个副核DSP（2）组成的调焦系统，其特征在于：包括如下步骤
（一）控制单元（4）启动自动对焦，通过主核DSP（1）向调焦电机（3）发送固定方向调焦指令，通过主核DSP（1）向副核DSP（2）发送数据计算指令，通过多个副核DSP（2）获取当前目标图像中的所有像素，得到一个图像矩阵；
（二）使用主核DSP（1）自带的库函数sobel算子对图像矩阵进行处理，得到x，y方向的梯度图；
（三）多个副核DSP（2）使用阈值分割对x，y方向的梯度图进行处理，筛选掉弱噪点造成的弱梯度，保留强信号的边缘信息，降低噪点对自动对焦的干扰；
（四）多个副核DSP（2）对阈值分割后的梯度图直接求和，得到总梯度和，对每个像素点采用算术平均数；
（五）将当前视频图像的总梯度和与前10帧图像的总梯度和求平均值，代替中值平均；
（六）通过清晰度判据判断当前调焦电机（3）行程方向，若清晰度趋势增加，继续保持该调焦方向；若清晰度趋势降低，给调焦电机发送反向指令，同时记录下清晰度判据的最大值；
（七）在确认调焦方向改变3次以上之后，若当前清晰度判据达到或者超过清晰度判据最大值的99%，则认为到达了最佳清晰度调焦位置，给调焦电机（3）发送调焦停止指令。
2.根据权利要求1所述的一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法，其特征在于，通过下列步骤循环进行最佳调焦位置搜索：
（1）计算当前数字图像的边缘信号；
（2）对边缘信号进行阈值分割处理；
（3）对分割后的边缘信号求和，得到清晰度函数值；
（4）对当前调焦位置与相邻两个调焦位置的清晰度函数值求平均，得到清晰度函数比较值；
（5）计算所有清晰度函数比较值中的最大值，作为清晰度最大值；
（6）若清晰度函数比较值处于递减趋势，则改变调焦方向，记录方向改变次数加1；若清晰度函数比较值处于递增趋势，则调焦方向不变；
（7）重复步骤（1）到步骤（6），如果改变次数大于等于3，则比较清晰度函数值；若清晰度函数值大于等于清晰度最大值的99%，则认为当前为最佳调焦位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111388548.4A CN114143451B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111388548.4A CN114143451B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114143451A CN114143451A (zh) | 2022-03-04 |
| CN114143451B true CN114143451B (zh) | 2023-08-18 |
Family
ID=80390569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111388548.4A Active CN114143451B (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114143451B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017167116A1 (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 华为技术有限公司 | 自动对焦方法和自动对焦装置 |
| CN107911599A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-13 | 北京航天福道高技术股份有限公司 | 一种红外图像全局自动对焦方法及装置 |
| WO2018228479A1 (zh) * | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Oppo广东移动通信有限公司 | 自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN109361849A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-19 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 一种自动对焦的算法 |
| CN109521547A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-26 | 广州医软智能科技有限公司 | 一种变步长的自动调焦方法及系统 |
-
2021
- 2021-11-22 CN CN202111388548.4A patent/CN114143451B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017167116A1 (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 华为技术有限公司 | 自动对焦方法和自动对焦装置 |
| WO2018228479A1 (zh) * | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Oppo广东移动通信有限公司 | 自动对焦方法、装置、存储介质及电子设备 |
| CN107911599A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-13 | 北京航天福道高技术股份有限公司 | 一种红外图像全局自动对焦方法及装置 |
| CN109361849A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-19 | 桂林优利特医疗电子有限公司 | 一种自动对焦的算法 |
| CN109521547A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-26 | 广州医软智能科技有限公司 | 一种变步长的自动调焦方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114143451A (zh) | 2022-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102780847B (zh) | 一种针对运动目标的摄像机自动对焦控制方法 | |
| CN107369159B (zh) | 基于多因素二维灰度直方图的阈值分割方法 | |
| Sulaiman et al. | Denoising-based clustering algorithms for segmentation of low level salt-and-pepper noise-corrupted images | |
| CN110428433A (zh) | 一种基于局部阈值的Canny边缘检测算法 | |
| CN109446967B (zh) | 一种基于压缩信息的人脸检测方法和系统 | |
| Xiao et al. | Crack detection algorithm based on the fusion of percolation theory and adaptive canny operator | |
| CN108810415B (zh) | 一种基于量子粒子群优化算法的对焦方法 | |
| CN111161136B (zh) | 图像虚化方法、图像虚化装置、设备及存储装置 | |
| CN110210584A (zh) | 一种基于改进surf复合算法的高速动态二维码识别方法 | |
| US8594199B2 (en) | Apparatus and method for motion vector filtering based on local image segmentation and lattice maps | |
| WO2017101292A1 (zh) | 自动对焦的方法、装置和系统 | |
| CN114143451B (zh) | 一种用于无行程记录调焦电机的对焦方法 | |
| Pan et al. | Single-image dehazing via dark channel prior and adaptive threshold | |
| Maurer et al. | Structure-from-motion-aware patchmatch for adaptive optical flow estimation | |
| Pujar et al. | Medical image segmentation based on vigorous smoothing and edge detection ideology | |
| CN111767752B (zh) | 一种二维码识别方法及装置 | |
| CN109636822A (zh) | 一种基于新构建隶属度函数的改进Canny自适应边缘提取方法 | |
| CN117197108A (zh) | 光学变焦图像质量评估方法、系统、计算机装置及介质 | |
| Zhu et al. | Optimization of image processing in video-based traffic monitoring | |
| CN111161221A (zh) | 一种聚焦评价方法、装置及系统 | |
| CN114025089A (zh) | 一种视频图像采集抖动处理方法及系统 | |
| Tong et al. | Document image binarization based on NFCM | |
| CN112651936A (zh) | 基于图像局部熵的钢板表面缺陷图像分割方法及系统 | |
| Qu et al. | Contour detection based on SUSAN principle and surround suppression | |
| WO2015102945A1 (en) | Image processing-based method and apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |