自动对焦方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动对焦技术领域，尤其涉及一种自动对焦方法及装置。
【背景技术】
[0002] 自动对焦是现代光学成像系统中必不可少的关键技术，随着科学技术的飞速发 展，数字成像系统中的精确聚焦问题受到人们的普遍关注。自动对焦是指通过照相机中的 对焦机构变动物距和相距的位置，使被拍物体的成像清晰的过程。随着电子设备的快速发 展，各种包含拍摄功能的电子设备使用越来越频繁，用户对自动对焦功能的要求也越来越 商。
[0003] 成像设备为了得到清晰的图像，需要通过成像设备中的对焦模块使成像目标在图 像传感器，例如互补金属氧化半导体（CMOS, Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 或电荷葫合器件（CCD,化arge Coupled Device)平面的成像处于对焦状态，即使得像距、物 距W及焦距满足l/u+1/v = 1/f，其中U为相距，V为物距，f为焦距。在自动对焦实现的过 程中，主要是通过调节镜头和图像传感器之间的距离，即像距，使得成像目标可W在图像传 感器上清晰成像。
[0004] 在成像设备的自动对焦过程中，随着镜头的移动，成像的清晰度在不停变化中，通 常情况下成像设备在清晰对焦状态下图像可W获得最大的对比度，成像设备可W根据图像 像素之间的对比度的变化情况，获取成像设备的对焦位置，但成像设备根据单一的图像像 素之间的对比度提取方式很容易受到图像噪声的影响，难W准确反映成像设备实际的对焦 状态，在大噪声环境下容易导致对焦失败，而且在成像设备自动对焦的过程中，成像设备每 次对焦均需要将镜头恢复至固定的起始位置，然后开始推动镜头并采样不同镜头位置处图 像的对比度，进而根据所获取的对比度确定成像设备的对焦位置，上述过程由于每次对焦 均需要从初始位置开始搜索对焦位置，存在对焦速度较慢的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的问题是难W准确对焦且对焦速度较慢的问题。
[0006] 为解决上述问题，本发明技术方案提供一种自动对焦方法，所述方法包括：
[0007] 获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置 的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；
[0008] 获取所述镜头沿所述对焦方向从所述第一位置开始每移动第二步长所述成像设 备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；
[0009] 确定对焦范围，所述对焦范围为W所述第二位置为中必的区域；
[0010] 在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各 镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。
[0011] 可选的，所述第一方向为由镜头当前位置向所述成像设备的近焦点或远焦点移动 的方向。
[0012] 可选的，所述对比度包括第一对比度和第二对比度，所述第一对比度根据所述对 焦区域内的像素点之间的亮度差异进行确定，所述第二对比度根据所述对焦区域内的图像 块之间的亮度差异进行确定。
[0013] 可选的，所述第一对比度通过如下公式确定：
[0014]
[0015] 其中，Vp为所述第一对比度，Μ为所述对焦区域的水平分辨率，N为所述对焦区域 的垂直分辨率，i和j分别为所述对焦区域内的像素点的水平和垂直的索引值，L(i，j)为 所述对焦区域内的（i，j)位置处的像素点的亮度值；
[0016] 所述第二对比度通过如下公式确定：
[0017]
[0018] 其中，Vb为所述第二对比度，X为所述对焦区域分块后水平方向所含有的图像块的 个数，Y为所述对焦区域分块后垂直方向所含有的图像块的个数，S和t分别为所述对焦区 域内的图像块的水平和垂直的索引值，LB(S，t)为所述对焦区域内（S，t)位置处的图像块 中像素点的平均亮度值。
[0019] 可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：
[0020] 分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；
[0021] 若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阔值， 则确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大 值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应 的镜头位置。
[0022] 可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：
[0023] 若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阔值，所 述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于所述第一阔值且第一数 据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第 二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度 的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对 应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第 二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。
[0024] 可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：
[00巧]分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；
[0026] 若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阔值 且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化 到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第 二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最 大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一 图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。
[0027] 可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：
[0028] 若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阔值，且 所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阔值，确定所述镜 头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置 的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。
[0029] 可选的，所述确定第二位置的过程包括：
[0030] 获取对应各第二图像的第一对比度；
[0031] 若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一 对比度的比值大于或等于第二阔值，则确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度 的最大值所对应的镜头位置。
[0032] 可选的，所述确定第二位置的过程还包括：
[0033] 若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一 对比度的比值小于所述第二阔值，所述镜头最近一次调整后的位置未达到镜头的结束位置 且所述各第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第Η阔值，则确定所 述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。
[0034] 可选的，所述对焦范围的中必为所述第二位置，所述对焦范围的宽度为所述第二 步长。
[0035] 可选的，所述镜头的对焦位置的确定过程包括：
[0036] 对所述对焦范围进行等分处理；
[0037] 将所述镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置；
[0038] W所述成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位 置确定为所述镜头的对焦位置。
[0039] 为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种自动对焦装置，所述装置包括：
[0040] 探测单元，用于获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应 所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位 置；
[0041] 粗扫描单元，用于获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所 得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；
[0042] 范围确定单元，用于确定对焦范围，所述对焦范围为W所述第二位置为中必的区 域；
[0043] 位置确定单元，用于在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的 在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的 对焦位置。
[0044] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0045] 在自动对焦时，首先探测对焦方向和镜头的初始位置信息，即通过获取镜头沿第 一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第 一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；进而使得成像设备进入粗扫描，W 获取到初步调整后的镜头可能的对焦位置，即获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步 长所述成像设备所得到对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第 二位置；进而w粗扫描所获取的第二位置为中必确定对焦范围；最后在所述对焦范围内， 通过在所述对焦范围内移动所述镜头，并将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜 头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置，实现对成像设 备的对焦位置的精确定位。该方法在自动对焦的初始阶段确定镜头的对焦方向，使得在每 次重新对焦时，可上次对焦完成后的镜头位置并根据对焦方向重新开始对焦，无需每 次重新对焦都从固定的起始位置开始扫描对焦，可W有效提高自动对焦的速度，特别是在 成像场景变化不是太大的情况下，可W明显提高对焦位置的获取速度和准确性。
[0046] 进一步，在初始确定对焦方向的过程中，结合图像的第一对比度和第二对比度进 行考虑，图像的第二对比度是根据对焦区域的图像分块得到的对比度数据，第二对比度的 获取对图像数据进行了平均化的过程，送样所获取的对比度可W有效去除图像噪声对对比 度数据的影响，而且即使在镜头距离真正的对焦位置比较远的情况下，也可W保持较好的 对比度敏感度，使得可W准确检测到对焦方向，提高自动对焦的速度和准确性。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明技术方案提供的自动对焦方法的流程示意图；
[0048] 图2是本发明实施例提供的确定镜头的对焦方向和第一位置的流程示意图；
[0049] 图3是本发明实施例提供的图像的第一对比度和第二对比度的示意图；
[0050] 图4是本发明实施例提供的对焦区域的示意图；
[0051] 图5是本发明实施例提供的对焦区域的划分示意图；
[0052] 图6是本发明另一实施例提供的确定镜头的对焦方向和第一位置的流程示意图；
[0053] 图7是本发明实施例提供的确定第二位置的流程示意图；
[0054] 图8是本发明实施例提供的确定对焦位置的流程示意图；
[00巧]图9是本发明实施例提供的对焦位置示意图；
[0056] 图10是本发明实施例提供的自动对焦装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0057] 现有技术中存在难W准确确定自动对焦的对焦位置且自动对焦速度较慢的问题。
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