一种自动对焦窗口调整方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于数码成像技术领域，涉及一种自动对焦窗口调整方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在数码相机自动对焦过程中，通常由用户在取景窗内选择感兴趣的区域为对焦窗 口，然后由相机对对焦窗口内的图像进行对焦评价，从而判断最佳准焦位置。然而，如图1所 示，随着对焦过程中相机镜头的前后移动，成像放大率发生改变，导致用户输入的对焦窗口 内景物的像发生漂移，从而产生对焦目标不一致、对焦不准确等问题。
[0003] 传统的自动对焦窗口选择一般不考虑对焦过程中放大率变化所致像的漂移，在静 景拍摄中，对焦窗口选定后不再变化。
[0004] 目前可用于解决对焦窗口内景物的像发生漂移的现有技术之一是运动景物跟踪 技术。这类技术首先基于计算机视觉检测出相邻两帧图像中相匹配的自然特征，然后计算 出运动景物的位移，进而对对焦窗口做出相应调整，实现运动景物跟踪。这类技术的缺点是 一方面计算复杂，另一方面对于模糊量大的图像其稳健性较差，难以实现特征匹配。
[0005] 因此，现有技术缺少一种有针对性的、快速、稳健的解决方法。
【发明内容】
[0006] 为了解决【背景技术】中存在的问题，本发明提出了一种自动对焦窗口调整方法及系 统，解决了对焦过程中放大率变化导致目标景物的像漂移的技术问题。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：
[0008] -、一种放大率变化导致像漂移的自动对焦窗口调整方法，如图4所示包括以下步 骤：
[0009] 1)由感兴趣区域确定初始对焦窗口；
[0010] 2)对于初始对焦窗口边界上每一点，由各点的像高和像距计算得到其视场角；
[0011] 3)对焦过程中，镜头位置改变时采用以下方式对对焦窗口进行更新：由新的镜头 位置获得新的像距，用新的像距和初始对焦窗口各个边界点的视场角分别计算获得新对焦 窗口边界点的像高，连接这些边界点，形成新的对焦窗口，从而实现对漂移的物像的跟随。
[0012] 所述镜头位置改变是指镜头沿光轴轴向的移动。对焦窗口边界随镜头位置变化， 与图像内容本身无关。
[0013] 若新的对焦窗口边界超出图像接收面的边界，新的对焦窗口边界超出图像接收面 边界的部分用所在图像边界代替，即舍弃对焦窗口内超出图像边界部分。
[0014] 所述的初始对焦窗口形状、大小、位置均根据用户选择变化。
[0015] 所述步骤2)中任意边界点&的视场角Θ采用以下公式计算：
[0017]其中，lu为边界点像高，cU为第一帧图像时边界点的像距，即初始对焦窗口的 像距。
[0018] 所述步骤3)中新对焦窗口边界点&的像高h2采用以下公式计算：
[0019] h2 = d2 · tanB (4)
[0020] 其中，d2为新的像距，θ为初始对焦窗口边界点&的视场角。
[0021] 本发明方法针对的是数码相机自动对焦过程中放大率变化导致像漂移的问题。
[0022] 二、一种放大率变化导致像漂移的自动对焦窗口调整系统：
[0023] 如图5所示，包括对焦评价模块、相机镜头、镜头驱动模块和搜索模块，还包括分别 与对焦评价模块和镜头驱动模块连接的对焦窗口计算模块，用户输入的初始对焦窗口传输 到对焦窗口计算模块，对焦窗口计算模块接收镜头驱动模块传输过来的像距数据，并结合 初始对焦窗口中的像高处理获得新的对焦窗口，最后将新的对焦窗口输入到对焦评价模块 中。
[0024] 所述的镜头驱动模块为用于驱动镜头沿光轴前后移动的电机。
[0025] 所述对焦评价模块根据对焦窗口计算模块传送来的新的对焦窗口进行对焦评价， 将评价结果发送到搜索模块，由搜索模块确定镜头的位移量，控制镜头驱动模块移动镜头。
[0026] 现有技术中对焦窗口变化的自动对焦方法流程如图3所示，本发明方法涉及其中 对焦窗口的调整。如图1所示，现有的数码相机在对焦时，通过前后移动镜头使对焦目标在 固定的图像接收面上成清晰像，这种对焦方式使得在未知物距的情况下无法计算由放大率 导致的像漂移量。本发明方法主要针对图1所示镜头沿光轴方向移动变化的对焦模型，简化 后获得如图2所示图像接收面移动的模型。本发明图2的简化对焦模型，其主要思路是将对 焦模型中镜头的移动替换为图像接收面的移动，依据此模型可以快速的计算出像漂移量， 从而对对焦窗口做出调整，实现景物跟随。
[0027]本发明的有益效果是：
[0028]本发明包括一种简化的对焦模型，基于此模型可以快速、稳健地计算出像漂移量， 从而实现对焦窗口跟随目标景物调整。
[0029]本发明能够在未知物距的情况下求出像漂移量，进而调整对焦窗口，实现景物跟 随。本发明方法跟图像内容本身无关，不受图像模糊程度的影响，具有计算简单，稳健性好 等优点。
【附图说明】
[0030]通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特点和优点将被更清 楚地理解，其中：
[0031 ]图1为相机镜头位置改变的对焦模型；
[0032] 图2为本发明所使用的简化对焦模型；
[0033] 图3为对焦窗口变化的自动对焦方法流程图；
[0034] 图4为本发明方法对焦窗口调整流程图；
[0035] 图5为本发明系统模块连接关系图；
[0036] 图6为本发明实施例当镜头位置连续地改变时的初始对焦窗口；
[0037] 图7为本发明实施例当镜头位置连续地改变时状态之一的跟随性能图像；
[0038] 图8为本发明实施例当镜头位置连续地改变时状态之二的跟随性能图像；
[0039] 图9为本发明实施例当镜头位置连续地改变时状态之三的跟随性能图像；
[0040] 图10为本发明实施例当镜头位置连续地改变时状态之四的跟随性能图像；
[0041] 图11为本发明实施例当镜头位置连续地改变时状态之五的跟随性能图像；
[0042] 图12为本发明实施例当目标景物接近图像边缘时的初始对焦窗口
[0043]图13为本发明实施例当目标景物漂移到图像之外时状态之一的跟随性能图像。
[0044] 图14为本发明实施例当目标景物漂移到图像之外时状态之二的跟随性能图像。
[0045] 图中：1、图像接收面，2、镜头。
【具体实施方式】
[0046]现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同 的形式实施，而不应被解释为限于这里所阐述的实施例。上述不同的形式包括对不同的场 景对焦，而不限于实施例中的场景。上述不同的形式还包括不同形状、大小、位置的初始对 焦窗口，而不限于实施例中的初始对焦窗口。
[0047] 本发明实施例如下：
[0048] 以图6所示对焦窗口为例执行本发明示例性实施例的自动对焦窗口调整，其流程 参照图3和图4，系统框图参