CN116233604B - 一种图像对焦方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种图像对焦方法，获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，第二扫描模式中的扫描速度小于第一扫描模式中的扫描速度；根据多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置，确定相机的对焦位置。在图像清晰度小于第一阈值时，通过第一扫描模式进行快速扫描，在图像清晰度大于第一阈值时，通过第二扫描模式进行精细扫描，在第一扫描模式下可以节省扫描时间，在第二扫描模式可以提高采样密度，空间分辨率得到提高，进而提高了扫描精度，得到更准确的对焦位置。

Description

一种图像对焦方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及图像对焦技术领域，尤其涉及一种图像对焦方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在工业光学成像系统中，当待测物体由于纵向位移使得所成的像偏离感光器材（光学传感器）时，光学传感器所获取的图像变模糊，称为虚焦或离焦。通过判定图像的模糊程度，以电机驱动光学主轴，调整镜头与待测物体的距离，使传感器定位到新的像平面，从而接收清晰图像的技术，称为图像对焦。图像对焦也称为被动对焦，因其完全用工业相机所获取的图像信息进行对焦，不主动发送辅助光，图像对焦中的运动控制算法主要是扫描，即以恒定的速度在对焦范围内扫过，扫描过程中不断获取图像，计算图像清晰度评分，将图像清晰度评分最高对应的位置作为对焦位置。在给定相机帧率的情形下，扫描精度和扫描速度的矛盾无法解决，扫描速度快时采样率低，空间分辨率低，扫描精度低。若提高精度，必须以更慢的速度进行扫描，增加了扫描时间，使得图像对焦的对焦时间变长。

发明内容

本发明实施例提供一种图像对焦方法，旨在解决现有的图像对焦中扫描速度快时扫描精度低，扫描速度慢时扫描时间长的问题。在图像清晰度小于第一阈值的情况下，通过第一扫描模式进行快速扫描，在图像清晰度大于第一阈值的情况下，通过第二扫描模式进行精细扫描，在第一扫描模式下可以节省大量的扫描时间，在第二扫描模式可以提高采样密度，空间分辨率得到提高，进而提高了扫描精度，得到更准确的对焦位置。

第一方面，本发明实施例提供一种图像对焦方法，所述方法包括：

获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；

在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

可选的，所述获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分，包括：

在第一扫描模式下，获取所述相机的当前采样帧，并确定所述当前采样帧的第一图像清晰度评分；

在所述当前采样帧的第一图像清晰度评分小于所述第一阈值时，根据所述第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；

控制所述相机以所述扫描速度进行扫描。

可选的，所述在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，包括：

在第一扫描模式下，判断所述当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于所述第一阈值；

若所述当前采样帧的第一图像清晰度评分大于所述第一阈值，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

可选的，所述在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，包括：

在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，所述第三扫描模式的扫描速度大于所述第一扫描模式中的扫描速度；

在所述第三扫描模型下扫描预设时间后进入所述第二扫描模式；

或者，在所述第二扫描模式下扫描预设采样帧数后进入所述第二扫描模式；

或者，获取所述相机在所述第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在所述第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，在所述进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分之后，所述方法还包括：

在所述第二图像清晰度下降到第二阈值时，停止扫描。

可选的，所述根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置，包括：

在多个所述第二图像清晰度评分中确定最大第二图像清晰度评分，并根据所述最大第二图像清晰度评分对应的采样点位置为所述相机的对焦位置；

或者将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

可选的，所述将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置，包括：

以高斯函数为模板，将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行最小二乘拟合，得到拟合曲线；

在所述拟合曲线中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种图像对焦装置，所述图像对焦装置包括：

第一获取模块，用于获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；

第二获取模块，用于在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

确定模块，用于根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例提供的图像对焦方法中的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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发明实施例提供的图像对焦方法中的步骤。

本发明实施例中，获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。在图像清晰度小于第一阈值的情况下，通过第一扫描模式进行快速扫描，在图像清晰度大于第一阈值的情况下，通过第二扫描模式进行精细扫描，在第一扫描模式下可以节省大量的扫描时间，在第二扫描模式可以提高采样密度，空间分辨率得到提高，进而提高了扫描精度，得到更准确的对焦位置。

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是本发明实施例提供的一种图像对焦方法的流程图；

图2是本发明实施例中提供的一种图像对焦装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

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作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。

如图1所示，图1是本发明实施例提供的一种图像对焦方法的方法流程图。该图像对焦方法包括步骤：

101、获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分。

在本发明实施例中，上述相机可以是需要进行对焦的工业相机或其他类型相机，上述相机在对焦过程中通过电机驱动光学主轴，以调整镜头与待测物体的距离。上述相机通过第一扫描模式和第二扫描模式进行扫描，在扫描过程以预设帧率进行拍摄，并对相机拍摄到的图像进行图像清晰度评分。

上述第一扫描模式可以是默认的扫描模式，上述第一扫描模式可以是在开启图像对焦功能时默认开启的，在第一扫描模式下，通过在对焦范围内调整镜头与待测物体的距离，使得相机在对焦范围内的不同采样点进行拍摄，得到不同采样点的图像作为各个采样点对应的采样帧，计算各个采样帧的图像清晰度评分。

上述图像清晰度评分可以采用现有的图像清晰度评分算法进行获取，比如可以是基于像素差、基于二维频谱和基于灰度统计等的图像清晰度评分算法，具体可以是基于Tenengrad函数、Laplacian函数、SMD灰度差分绝对值、能量梯度函数、Brenner函数、方差函数、二维离散傅氏变换、离散余弦变换、信息熵、Range函数、Vollath函数等图像清晰度评价函数对采样帧进行图像清晰度评分，得到各个采样帧的第一图像清晰度评分。

需要说明的是，每个第一图像清晰度评分对应一个采样点位置。

上述第一扫描模式可以是同步长扫描模式或异步长扫描模式，上述同步长扫描模式可以理解为以一个固定的扫描速度进行扫描，异步长扫描模式可以理解为以一个变化的扫描速度进行扫描。

102、在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

在本发明实施例中，上述第一图像清晰度为第一扫描模式下各个采样帧的图像清晰度，需要说明的是，在对焦范围内，随着离最佳对焦点越近，图像清晰度越高，在最佳对焦点处的图像清晰度最高。

在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，则可以说明当前采样点离最佳对焦点距离较近，此时，可以将第一扫描模式切换为第二扫描模式。其中，第二扫描模式中的扫描速度小于第一扫描模式中的扫描速度，可以理解的是，第一扫描模式为快速扫描模式，第二扫描模式为精细扫描模式，在第一扫描模式下，使得相机的扫描采样点快速逼近最佳对焦点，可以节省大量的扫描时间，在第二扫描模式下，使得相机扫描的采样点可以密集，提高采样点的空间分辨率，进而提高扫描精度。

上述第一阈值可以是人为设置的值，上述图像清晰度评分的取值范围为[0，1]，图像清晰度评分越大，则图像越清晰，上述第一阈值可以设置为0.7。

上述第一阈值也可以基于样本相机的扫描情况进行确定的，上述样本相机的扫描情况可以通过样本拟合曲线进行表示。具体的，对于相同相机产品，可以确定出部分的样本相机，将样本相机在最大扫描精度的情况下进行图像对焦，并记录样本相机在图像对焦过程中各个采样点对应图像清晰度评分，得到各个样本相机的图像清晰度评分数据，将各个样本相机的图像清晰度评分数据进行曲线拟合，得到样本相机的样本拟合曲线，在样本拟合曲线上确定第一阈值。上述样本拟合曲线可以是离散点拟合曲线，也可以是类高斯函数的拟合曲线。上述样本拟合曲线的横坐标表示采样点位置，上述样本拟合曲线的纵坐标表示图像清晰度评分，上述样本拟合曲线可以大致代表相同相机产品的图像对焦规律，即是样本拟合曲线可以大致代表相同相机产品在图像清晰度评分在不同采样点的分布规律。可以理解的是，不同的相机产品对应不同的样本拟合曲线，相同的相机产品对应相同的样本拟合曲线。

进一步的，可以将样本拟合曲线上升侧中第一个斜率为45度的采样点所对应的图像清晰度评分为第一阈值，在第一阈值之前对应的图像清晰度评分上升较为平缓，在第一阈值之后对应的图像清晰度评分上升较为急剧。上述样本拟合曲线中最高图像清晰度评分所对应的采样点为对应相机产品的最佳对焦点。

在一种可能的实施例中，上述第一阈值通过样本拟合曲线进行确定，若第一扫描模式中多个第一图像清晰度评分的分布与第一阈值前样本拟合曲线中图像清晰度评分的分布不同，则可以说明该相机与样本拟合曲线存在不同，该相机可能存在质量问题或该相机不属于样本拟合曲线所对应的相机产品。

每个第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，第二扫描模式下的采样点密集程度大于第一扫描模式下的采样点密集程度。需要说明的是，上述第一图像清晰度评分与上述第二图像清晰度评分仅用于区别第一扫描模式和第二扫描模式下的图像清晰度评分，上述第一图像清晰度评分与上述第二图像清晰度评分采用相同的图像清晰度评分算法得到。

103、根据多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置，确定相机的对焦位置。

在本发明实施例中，由于第二图像清晰度评分是采样点比较密集，因此，可以利用第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分来确定相机的对焦位置，此时，相当于在最佳对焦点附近进行来确定相机的对焦位置，不需要考虑第一图像清晰度对应的采样点，可以将降低采样点搜索量，提高对焦点搜索速度。

在得到多个第二图像清晰度评分后，可以多个第二图像清晰度评分中搜索到最高的第二图像清晰度评分，将最高的第二图像清晰度评分所对应的采样点位置确定为相机的对焦位置。

在得到多个第二图像清晰度评分后，还可以对多个第二图像清晰度评分进行二次插值处理，在相邻两个点采样点中按二次插值算法插入相应的采样点和图像清晰度评分，通过二次插值进一步增加第二图像清晰度评分的空间分辨率。在对多个第二图像清晰度评分进行二次插值处理后，得到二次插值处理结果，二次插值处理结果中将最高的图像清晰度评分所对应的采样点位置确定为相机的对焦位置。

在得到多个第二图像清晰度评分后，可以将多个第二图像清晰度评分进行曲线拟合，将多个离散的第二图像清晰度评分拟合得到平滑的拟合曲线，通过拟合曲线确定峰值对应的采样点位置作为相机的对焦位置。

在得到相机的对焦位置后，可以通过电机驱动光学主轴调整镜头到对焦位置，从而完成相机的图像对焦。

本发明实施例中，获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，第二扫描模式中的扫描速度小于第一扫描模式中的扫描速度；根据多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置，确定相机的对焦位置。在图像清晰度小于第一阈值的情况下，通过第一扫描模式进行快速扫描，在图像清晰度大于第一阈值的情况下，通过第二扫描模式进行精细扫描，在第一扫描模式下可以节省大量的扫描时间，在第二扫描模式可以提高采样密度，空间分辨率得到提高，进而提高了扫描精度，得到更准确的对焦位置。

可选的，在获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分的步骤中，可以在第一扫描模式下，获取相机的当前采样帧，并确定当前采样帧的第一图像清晰度评分；在当前采样帧的第一图像清晰度评分小于第一阈值时，根据第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；控制相机以扫描速度进行扫描。

在本发明实施例中，上述第一扫描模式为异步长扫描模式，两个采样帧之间的扫描速度根据在前一个采样帧的图像清晰度评分进行确定。在第一扫描模式中，不同的第一图像清晰度评分对应不同的扫描速度。在一种可能的实施例中，当前采样帧第一图像清晰度评分越高，则到下一采样帧前的扫描速度越慢，使得在第一扫描模式下，越靠近最佳对焦点扫描速度越慢。

上述第一图像清晰度评分与扫描速度之间存在映射关系，上述第一图像清晰度评分与扫描速度之间存在映射关系通过一个映射表进行维护。相机的当前采样帧表示相机在当前采样点拍摄到的图像。在第一扫描模式下，将映射表加载到处理内存中，同时，获取相机的当前采样帧，通过图像清晰度评分算法对当前采样帧进行评分，得到当前采样帧的第一图像清晰度评分，判断当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于或等于第一阈值，若当前采样帧的第一图像清晰度评分大于或等于第一阈值，说明当前采样帧对应的采样点距离最佳对焦点较近，需要切换到第二扫描模式；若当前采样帧的第一图像清晰度评分小于第一阈值，说明当前采样帧对应的采样点距离最佳对焦点较远，此时，可以从内存中的映射表读取与当前采样帧的第一图像清晰度评分对应的扫描速度，并将该扫描速度作为从当前帧到下一采样帧之间的扫描速度。

在一种可能的实施例中，在第一扫描模式中，可以设置一个固定扫描速度，不同的第一图像清晰度评分对应不同的倍率参数，将倍率参数与固定扫描速度进行相乘，得到对应的扫描速度。具体的，根据当前采样帧的第一图像清晰度评分确定当前采样帧的倍率参数，将当前采样帧的倍率参数与固定扫描速度进行相乘，得到相乘后的扫描速度作为从当前采样帧到下一采样帧之前的扫描速度。

在确定到下一采样帧之前的扫描速度之后，控制相机以该扫描速度扫描到下一采样帧。

可选的，在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分的步骤中，可以在第一扫描模式下，判断当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于或等于所述第一阈值；若当前采样帧的第一图像清晰度评分大于或等于第一阈值，进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

在本发明实施例中，在第一扫描模式下，将当前采样帧的第一图像清晰度评分与第一阈值进行比较，若当前采样帧的第一图像清晰度评分大于第一阈值，则说明当前采样帧对应的采样点距离最佳对焦点较近，需要切换到第二扫描模式。

在一种可能的实施例中，可以先判断当前采样帧的第一图像清晰度评分是否处于上升状态，若当前采样帧的第一图像清晰度评分处于上升状态时，则进一步判断当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于或等于第一阈值。若当前采样帧的第一图像清晰度评分处于下降状态时，则重新获取当前采样帧的图像计算当前采样帧的第一图像清晰度，这样可以避免图像清晰度评分算法的系统误差带来的影响。可以通过前n个采样帧对应的n个第一图像清晰度评分判断是否处于上升状态，上述前n个采样帧为包括当前采样帧的前n个采样帧，当n个第一图像清晰度评分中相邻两个第一图像清晰度评分的在后第一图像清晰度评分与在前第一图像清晰度评分之间的差值均为正，则可以确定当前采样帧的第一图像清晰度评分处于上升状态，当n个第一图像清晰度评分中相邻两个第一图像清晰度评分的在后第一图像清晰度评分与在前第一图像清晰度评分之间的差值为负，则可以确定当前采样帧的第一图像清晰度评分处于下降状态。上述n可以是3，即是取包括当前采样帧在内的前3个采样帧。

在当前采样帧的第一图像清晰度评分处于上升状态时，若当前采样帧的第一图像清晰度评分大于或等于第一阈值，进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。上述第二扫描模式的扫描速度小于第一扫描模式中的扫描速度。

可选的，在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式的步骤中，还可以在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，第三扫描模式的扫描速度大于第一扫描模式中的扫描速度；在第三扫描模型下扫描预设时间后进入第二扫描模式；或者，在第二扫描模式下扫描预设采样帧数后进入第二扫描模式；或者，获取相机在第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，第二阈值大于所述第一阈值。

在本发明实施例中，在第一扫描模式与第二扫描模式之间，还可以设置第三扫描模式，第三扫描模式的扫描速度大于第一扫描模式中的扫描速度，可以在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进行高速扫描，快速到达最佳对焦点的前方，在到达最佳对焦点的前方时进入第二扫描模式，从而可以在最佳对焦点附近进行精细扫描。

需要说明的是，上述第一扫描模式、第二扫描模式以及第三扫描模式仅用于表示扫描速度的不同，并不是对第一扫描模式、第二扫描模式以及第三扫描模式的扫描顺序的限定。

具体的，上述预设时间可以是人为进行设置，可以根据相关人员的经验设置一个预设时间，使得在第三扫描模式下扫描预设时间后达到最佳对焦点之前，从而进入第二扫描模式，从最佳对焦点之前开始进行精细扫描。上述预设时间也可以根据样本拟合曲线进行确定。具体的，在第一阈值为根据样本拟合曲线进行确定的情况下，可以计算以第三扫描模式的扫描速度从第一阈值到达最佳对焦点之前所需要的时间长度，将该时间长度确定为预设时间。这样，在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，可以进入第三扫描模式，以第三扫描模式的扫描速度扫描预设时间后进入第二扫描模式，可以快速扫描到最佳对焦点附近并开始以第二扫描模式的扫描速度进行精细扫描。

上述预设采样帧数可以是人为进行设置，可以根据相关人员的经验设置一个预设采样帧数，使得在第三扫描模式下扫描到预设采样帧数后达到最佳对焦点之前，从而进入第二扫描模式。上述预设采样帧数也可以根据样本拟合曲线进行确定。具体的，在第一阈值为根据样本拟合曲线进行确定的情况下，可以计算以第三扫描模式的扫描速度从第一阈值到达最佳对焦点之前所扫描到的采样帧数量，将该扫描到的采样帧数量确定为预设采样帧数。这样，在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，可以进入第三扫描模式，以第三扫描模式的扫描速度扫描到预设的采样帧数时进入第二扫描模式，可以快速扫描到最佳对焦点附近并开始以第二扫描模式的扫描速度进行精细扫描。

上述第二阈值可以是人为设置的值，比如，上述第二阈值可以设置为0.8至0.95中任意一个数值。当然，上述第二阈值也可以基于样本相机的样本拟合曲线进行确定，可以在样本拟合曲线上确定第二阈值。进一步的，可以将样本拟合曲线上升侧中第一个斜率为第一预设值的采样点所对应的图像清晰度评分为第二阈值，在第一阈值后且在第二阈值之前对应的图像清晰度评分上升较为急剧，在第二阈值之后对应的图像清晰度评分上升较为平缓，上述第一预设值可以为60度至75度中任一个数值。这样，在第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，可以进入第三扫描模式，获取第三模式下的多个第三图像清晰度评分，若第三图像清晰度评分大于第二阈值，则进入第二扫描模式，这样可以快速扫描到最佳对焦点附近并开始以第二扫描模式的扫描速度进行精细扫描。

通过第三扫描模式使得相机可以快速扫描到最佳对焦点之前进行精细扫描，节点了较多的扫描时间。由于图像清晰度评分急剧上升阶段会将偏差进行放大，使得结果准确性下降，而第三扫描模式被应用于图像清晰度评分急剧上升的扫描阶段，可以快速通过图像清晰度评分急剧上升的扫描阶段，较大程度避免这种偏差降低，从而提高图像清晰度评分的结果准确性，进而进一步提高了对焦准确度。

可选的，在进入第二扫描模式，并获取相机在第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分的步骤之后，还可以在第二图像清晰度下降到第三阈值时，停止扫描。

在本发明实施例中，上述第三阈值可以人为进行设定的，比如上述第二阈值可以设置为0.8至0.95中任意一个数值。当然，上述第三阈值也可以基于样本相机的样本拟合曲线进行确定，可以在样本拟合曲线上确定第三阈值。进一步的，可以将样本拟合曲线下降侧中第一个斜率为第二预设值的采样点所对应的图像清晰度评分为第三阈值，下降过程中，在第三阈值之前对应的图像清晰度评分下降较为急剧，需要扫描时间短，在第三阈值之后对应的图像清晰度评分下降较为平缓，需要的扫描时间长，上述第二预设值可以为60度至75度中任一个数值。这样，在第二图像清晰度评分下降到第三阈值时，可以停止扫描，节省后续扫描的时间。

需要说明的是，上述第一阈值是在第一扫描模式中生效，上述第二阈值是在第三扫描模式中生效，上述第三阈值是在第二扫描模式中生效。进一步的，上述第一阈值是在第一扫描模式中当前采样帧的第一图像清晰度评分处于上升状态的情况下生效，上述第三阈值是在第二扫描模式中当前采样帧的第二图像清晰度评分处于下降状态的情况下生效。

可以通过前n个采样帧对应的n个第二图像清晰度评分判断是否处于下降状态，上述前n个采样帧为包括当前采样帧的前n个采样帧，当n个第二图像清晰度评分中相邻两个第二图像清晰度评分的在后第二图像清晰度评分与在前第二图像清晰度评分之间的差值均为负，则可以确定当前采样帧的第二图像清晰度评分处于下降状态，当n个第二图像清晰度评分中相邻两个第二图像清晰度评分的在后第二图像清晰度评分与在前第二图像清晰度评分之间的差值为正，则可以确定当前采样帧的第二图像清晰度评分处于上升状态。上述n可以是3，即是取包括当前采样帧在内的前3个采样帧。

当前采样帧的第二图像清晰度评分处于下降状态时，则已经扫描过最佳对焦点，当前采样帧的第二图像清晰度评分处于上升状态时，则说明还未扫描过最佳对焦点。

在第二扫描模式下，若当前采样帧的第二清晰度评分下降到第三阈值时，则可以控制相机停止扫描，不再对剩余的对焦范围进行扫描，进一步节省了扫描时间。此时，上述多个第二图像清晰度评分为第一阈值与第三阈值之间的图像清晰度评分。或者，上述多个第二图像清晰度评分为第二阈值与第三阈值之间的图像清晰度评分。

可选的，在根据多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置，确定相机的对焦位置的步骤中，可以在多个第二图像清晰度评分中确定最大第二图像清晰度评分，并根据最大第二图像清晰度评分对应的采样点位置为相机的对焦位置；或者将多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为相机的对焦位置。

在本发明实施例中，在得到多个第二图像清晰度评分后，可以多个第二图像清晰度评分中搜索到最高的第二图像清晰度评分，将最高的第二图像清晰度评分所对应的采样点位置确定为相机的对焦位置。

在得到多个第二图像清晰度评分后，还可以对多个第二图像清晰度评分进行二次插值处理，在相邻两个点采样点中按二次插值算法插入相应的采样点和图像清晰度评分，通过二次插值进一步增加第二图像清晰度评分的空间分辨率。在对多个第二图像清晰度评分进行二次插值处理后，得到二次插值处理结果，二次插值处理结果中将最高的图像清晰度评分所对应的采样点位置确定为相机的对焦位置。

或者，在得到多个第二图像清晰度评分后，可以将多个第二图像清晰度评分进行曲线拟合，将多个离散的第二图像清晰度评分拟合得到平滑的拟合曲线，通过拟合曲线确定峰值对应的采样点位置作为相机的对焦位置。具体的，通过上述曲线拟合处理将第一阈值与第二阈值之间的多个采样点拟合为平滑的拟合曲线，拟合曲线的x轴为采样点位置，y轴为第二图像清晰度评分，该拟合曲线的峰值为第二图像清晰度评分的理论最大值，该理论最大值对应于x轴的采样点则为理论最佳对焦点，将该理论最佳对焦点确定为相机的对焦位置。需要说明的是，上述理论最佳对焦点为单个相机的单体最佳对焦点，上述样本拟合曲线中的最佳对焦点为多个相同相机的整体最佳对焦点。

可选的，在将多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置的步骤中，可以以高斯函数为模板，将多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置进行最小二乘拟合，得到类高斯函数的拟合曲线；在拟合曲线中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

在本发明实施例中，以高斯函数为模板对第一阈值与第二阈值之间的第二图像清晰度评分进行拟合，得到类高斯函数的拟合曲线，拟合曲线的x轴为采样点位置，y轴为第二图像清晰度评分，该拟合曲线的峰值为第二图像清晰度评分的理论最大值，该理论最大值对应于x轴的采样点则为理论最佳对焦点，将该理论最佳对焦点确定为相机的对焦位置。

具体的，高斯函数两侧取对数得到二次方程式log(y)=log(A)+ax²+bx+c，其中y为清晰度评分，x为电机位置（采样点），二次项系数a、一次项系数b、常数项系数c未知，是线性拟合的目标系数，根据离散的多个第二图像清晰度评分，可以得到形如（重写为）y=a1（x-b1）²+c1的式子，式子中的b1即为清晰度评分峰值对应的电机位置，将该电机位置确定为相机的对焦位置。

可选的，在根据多个第二图像清晰度评分以及对应的采样点位置，确定相机的对焦位置之后，还可以控制相机从扫描停止处位置返回对焦位置进行对焦。

在得到相机的对焦位置后，可以通过电机驱动光学主轴将镜头从扫描停止处调整到对焦位置，从而完成相机的图像对焦。

实施本发明上述实施例，可以在提高图像对焦精度的同时，有效降低图像对焦的时间。

需要说明的是，本发明实施例提供的图像对焦方法可以应用于可以进行图像对焦的工业相机、智能手机、电脑、服务器等设备。

如图2所示，本发明实施例提供一种图像对焦装置，该图像对焦装置包括：

第一获取模块201，用于获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；

第二获取模块202，用于在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

确定模块203，用于根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

可选的，所述第一获取模块201，包括：

第一处理子模块，用于在第一扫描模式下，获取所述相机的当前采样帧，并确定所述当前采样帧的第一图像清晰度评分；

确定子模块，用于在所述当前采样帧的第一图像清晰度评分小于所述第一阈值时，根据所述第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；

控制子模块，用于控制所述相机以所述扫描速度进行扫描。

可选的，所述第二获取模块202，包括：

判断子模块，用于在第一扫描模式下，判断所述当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于所述第一阈值；

第二处理子模块，用于若所述当前采样帧的第一图像清晰度评分大于所述第一阈值，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

可选的，所述第二获取模块202，包括：

第一切换子模块，用于在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，所述第三扫描模式的扫描速度大于所述第一扫描模式中的扫描速度；

第二切换子模块，用于在所述第三扫描模式下扫描预设时间后进入所述第二扫描模式；

或者，用于在所述第二扫描模式下扫描预设采样帧数后进入所述第二扫描模式；

或者，用于获取所述相机在所述第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在所述第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，所述装置还包括：

处理模块，用于在所述第二图像清晰度下降到第三阈值时，停止扫描。

可选的，所述确定模块203，包括：

第三处理子模块，用于在多个所述第二图像清晰度评分中确定最大第二图像清晰度评分，并根据所述最大第二图像清晰度评分对应的采样点位置为所述相机的对焦位置；

第四处理子模块，用于或者将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

可选的，所述第四处理子模块，包括：

第一处理单元，用于以高斯函数为模板，将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行最小二乘拟合，得到拟合曲线；

第二处理单元，用于在所述拟合曲线中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

需要说明的是，本发明实施例提供的图像对焦装置可以应用于可以进行图像对焦的工业相机、智能手机、电脑、服务器等设备。

本发明实施例提供的图像对焦装置能够实现上述方法实施例中图像对焦方法实现的各个过程，且可以达到相同的有益效果。为避免重复，这里不再赘述。

参见图3，图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图3所示，包括：存储器302、处理器301及存储在存储器302上并可在处理器301上运行的图像对焦方法的计算机程序，其中：

处理器301用于调用存储器302存储的计算机程序，执行如下步骤：

获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；

在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

可选的，处理器301执行的所述获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分，包括：

在第一扫描模式下，获取所述相机的当前采样帧，并确定所述当前采样帧的第一图像清晰度评分；

在所述当前采样帧的第一图像清晰度评分小于所述第一阈值时，根据所述第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；

控制所述相机以所述扫描速度进行扫描。

可选的，处理器301执行的所述在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，包括：

在第一扫描模式下，判断所述当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于所述第一阈值；

若所述当前采样帧的第一图像清晰度评分大于所述第一阈值，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

可选的，处理器301执行的所述在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，包括：

在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，所述第三扫描模式的扫描速度大于所述第一扫描模式中的扫描速度；

在所述第三扫描模式下扫描预设时间后进入所述第二扫描模式；

或者，在所述第二扫描模式下扫描预设采样帧数后进入所述第二扫描模式；

或者，获取所述相机在所述第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在所述第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，在所述进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分之后，处理器301执行的所述方法还包括：

在所述第二图像清晰度下降到第二阈值时，停止扫描。

可选的，处理器301执行的所述根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置，包括：

在多个所述第二图像清晰度评分中确定最大第二图像清晰度评分，并根据所述最大第二图像清晰度评分对应的采样点位置为所述相机的对焦位置；

或者将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

可选的，处理器301执行的所述将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置，包括：

以高斯函数为模板，将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行最小二乘拟合，得到拟合曲线；

在所述拟合曲线中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

需要说明的是，本发明实施例提供的电子设备可以应用于可以进行图像对焦方法的智能手机、电脑、服务器等设备。

本发明实施例提供的电子设备能够实现上述方法实施例中图像对焦方法实现的各个过程，且可以达到相同的有益效果。为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的图像对焦方法或应用端图像对焦方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

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，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种图像对焦方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；在第一扫描模式下，获取所述相机的当前采样帧，并确定所述当前采样帧的第一图像清晰度评分；在所述当前采样帧的第一图像清晰度评分小于第一阈值时，根据所述第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；所述当前采样帧第一图像清晰度评分越高，则到下一采样帧前的扫描速度越慢，使得在第一扫描模式下，越靠近最佳对焦点扫描速度越慢，控制所述相机以所述扫描速度进行扫描；

在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，所述第三扫描模式的扫描速度大于所述第一扫描模式中的扫描速度；在所述第三扫描模式下扫描预设时间后进入第二扫描模式；或者，在所述第三扫描模式下扫描预设采样帧数后进入第二扫描模式；或者，获取所述相机在所述第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在所述第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，所述第二阈值大于所述第一阈值；并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

2.如权利要求1所述的图像对焦方法，其特征在于，所述在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，包括：

在第一扫描模式下，判断所述当前采样帧的第一图像清晰度评分是否大于所述第一阈值；

若所述当前采样帧的第一图像清晰度评分大于所述第一阈值，进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分。

3.如权利要求1所述的图像对焦方法，其特征在于，在所述进入第二扫描模式，并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分之后，所述方法还包括：

在所述第二图像清晰度下降到第三阈值时，停止扫描。

4.如权利要求1至3中任一所述的图像对焦方法，其特征在于，所述根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置，包括：

在多个所述第二图像清晰度评分中确定最大第二图像清晰度评分，并根据所述最大第二图像清晰度评分对应的采样点位置为所述相机的对焦位置；

或者将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

5.如权利要求4所述的图像对焦方法，其特征在于，所述将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行拟合处理，得到拟合结果，并在拟合结果中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置，包括：

以高斯函数为模板，将多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置进行最小二乘拟合，得到拟合曲线；

在所述拟合曲线中确定峰值所对应的位置为所述相机的对焦位置。

6.一种图像对焦装置，其特征在于，所述图像对焦装置包括：

第一获取模块，用于获取相机在第一扫描模式下的多个第一图像清晰度评分；在第一扫描模式下，获取所述相机的当前采样帧，并确定所述当前采样帧的第一图像清晰度评分；在所述当前采样帧的第一图像清晰度评分小于第一阈值时，根据所述第一图像清晰度评分确定到下一采样帧之前的扫描速度；控制所述相机以所述扫描速度进行扫描；

第二获取模块，用于在所述第一图像清晰度评分上升到第一阈值时，进入第三扫描模式，所述第三扫描模式的扫描速度大于所述第一扫描模式中的扫描速度；在所述第三扫描模式下扫描预设时间后进入第二扫描模式；或者，在所述第三扫描模式下扫描预设采样帧数后进入第二扫描模式；或者，获取所述相机在所述第三扫描模式下的多个第三图像清晰度评分，在所述第三图像清晰度评分大于第二阈值时，则进入第二扫描模式，所述第二阈值大于所述第一阈值；并获取所述相机在所述第二扫描模式下的多个第二图像清晰度评分，每个所述第二图像清晰度评分对应一个采样点位置，所述第二扫描模式中的扫描速度小于所述第一扫描模式中的扫描速度；

确定模块，用于根据多个所述第二图像清晰度评分以及对应的所述采样点位置，确定所述相机的对焦位置。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的图像对焦方法中的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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如权利要求1至5中任一项所述的图像对焦方法中的步骤。