自动聚焦方法及装置与流程

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种自动聚焦方法及装置。

背景技术：

目前一般摄像机设备在进行聚焦时，主要是通过控制电机来推动聚焦镜片组的前后移动，然后对传感器上生成的每一帧图像进行清晰度实时提取，寻找清晰度最高的位置并锁定电机。在实际系统中，受噪声和场景的影响，摄像头需要经过多次反复扫描(爬山算法)才能找到清晰度最高的位置，导致聚焦时间长、稳定性低、以及视觉效果差等缺点。

技术实现要素：

鉴于现有技术中摄像机聚焦时间长、稳定性低、以及视觉效果差的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的自动聚焦方法及装置。

本发明提供一种自动聚焦方法，包括：

步骤1，控制透镜电机将透镜移入到光路的中间位置，并计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度va；

步骤2，控制透镜电机将透镜移出光路，并计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度vb；

步骤3，计算清晰度va和清晰度vb之差的绝对值，判断绝对值是否小于或等于预定阈值，如果判断为是，则确定聚焦完成，如果判断为否，则根据清晰度va和清晰度vb的差的大小，控制聚焦电机带动镜片组移动的方向，并执行步骤1。

本发明还提供了一种自动聚焦装置，包括：

镜片组，与聚焦电机连接，用于将外界物体的光线聚焦到图像传感器上；

聚焦电机，与镜片组连接，用于在镜片组控制模块的控制下带动镜片组前后移动；

透镜，与透镜电机连接，用于改变光线聚焦的位置；

透镜电机，与透镜连接，用于在透镜控制模块的控制下带动透镜移入或移出光路；

图像传感器，用于将接收到的光学信号转化为数字图像信号并进行显示；

透镜控制模块，用于控制透镜电机将透镜移入到光路的中间位置，并计算当前帧画面的清晰度va，控制透镜电机将透镜移出光路，并计算当前帧画面的清晰度vb；

镜片组控制模块，用于计算清晰度va和清晰度vb之差的绝对值，判断绝对值是否小于或等于预定阈值，如果判断为是，则确定聚焦完成，如果判断为否，则根据清晰度va和清晰度vb的差的大小，控制聚焦电机带动镜片组移动的方向，并调用透镜控制模块。

本发明有益效果如下：

通过辅助镜片周期性改变光学焦距，在传感器上生成两幅聚焦程度不同的画面，再通过提取两组画面的清晰度的数值，准确计算出当前的聚焦方向，从而提高聚焦的速度和准确度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的自动聚焦方法装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的透镜移入状态的示意图；

图3是本发明实施例的透镜移出状态的示意图；

图4是本发明实施例的自动聚焦方法的流程图；

图5是本发明实施例的清晰度曲线的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中摄像机聚焦时间长、稳定性低、以及视觉效果差的问题，本发明提供了一种自动聚焦方法及装置，通过周期性改变光学聚焦位置，在图像传感器上产生两组交替的画面；分别从两组画面中提取出两组聚焦清晰度数据，用来计算电机的聚焦方向，然后逐步推动主镜头前进到最清晰的位置，来实现快速准确地聚焦。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种自动聚焦方法装置，图1是本发明实施例的自动聚焦方法装置的结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的自动聚焦方法装置包括：镜片组1、聚焦电机2、透镜3、透镜电机4、图像传感器5、透镜控制模块6、以及镜片组控制模块7，以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

镜片组1，与聚焦电机2连接，用于将外界物体的光线聚焦到图像传感器5上；

聚焦电机2，与镜片1组连接，用于在镜片组控制模块的控制下带动镜片组前后移动；

透镜3，与透镜电机4连接，用于改变光线聚焦的位置；

透镜电机4，与透镜3连接，用于在透镜控制模块6的控制下带动透镜移入或移出光路；

图像传感器5，用于将接收到的光学信号转化为数字图像信号并进行显示；

透镜控制模块6，用于控制透镜电机4将透镜3移入到光路的中间位置，如图2所示，并计算当前帧画面的清晰度va，控制透镜电机4将透镜3移出光路，如图3所示，并计算当前帧画面的清晰度vb；透镜控制模块6具体用于：

在图像传感器5的帧同步信号开始时，控制透镜电机4将透镜3移入到光路的中间位置；在图像传感器的帧同步信号结束时，计算此时图像传感器5当前帧画面的清晰度va。

在图像传感器5的下一帧同步信号开始时，控制透镜电机将透镜移出光路；在图像传感器的下一帧同步信号结束时，计算此时图像传感器5当前帧画面的清晰度vb。

镜片组控制模块7，用于计算清晰度va和清晰度vb之差的绝对值，判断绝对值是否小于或等于预定阈值，如果判断为是，则确定聚焦完成，如果判断为否，则根据清晰度va和清晰度vb的差的大小，控制聚焦电机2带动镜片组1移动的方向，并调用透镜控制模块6。镜片组控制模块7具体用于：

在清晰度va减去清晰度vb的差值大于预定阈值，则控制聚焦电机2带动镜片组1向前移动；

在清晰度vb减去清晰度va的差值大于预定阈值，则控制聚焦电机2带动镜片组1向后移动。

优选地，上述装置进一步包括：阈值确定模块，用于根据实验数据确定预 定阈值。

以下对本发明实施例的技术方案进行详细说明。

在本发明实施例中，镜片组1是由一片或者多片光学镜片组成的模块，在聚焦电机2的带动下可以前后移动，当移动到合适的位置时，能够在图像传感器5上清晰的图像；图像传感器5是一个光电转换模块，固定在系统中，可以将表面的光学图像转换成数字图像信号；透镜3是具有一定折射率的透镜，在透镜电机4的带动下，周期性的移入/移出光路中，用来改变镜片组1的焦距；当移入透镜3时，图像传感器5生成一幅图像；然后移出透镜3，图像传感器5生成另一幅图像；图像处理和控制模块(对应于上述透镜控制模块6、以及镜片组控制模块7)分别计算出两幅图像的清晰度，通过比较这两个清晰度值的大小，可以得出镜片组1下一步的前进方向。也就是说，图像处理和电机控制模块主要用来采集图像传感器5的图像，然后计算图像的清晰度参数；以及控制聚焦电机2和透镜电机4的移动。

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过辅助镜片周期性改变光学焦距，在传感器上生成两幅聚焦程度不同的画面，再通过提取两组画面的清晰度的数值，准确计算出当前的聚焦方向，从而提高聚焦的速度和准确度。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种自动聚焦方法，图4是本发明实施例的自动聚焦方法的流程图，如图4所示，根据本发明实施例的自动聚焦方法包括如下处理：

步骤401，控制透镜电机将透镜移入到光路的中间位置，并计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度va；步骤401具体包括如下处理：在图像传感器的帧同步信号开始时，控制透镜电机将透镜移入到光路的中间位置；在图像传感器的帧同步信号结束时，计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度va。

步骤402，控制透镜电机将透镜移出光路，并计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度vb；步骤402具体包括如下处理：在图像传感器的下一帧同步 信号开始时，控制透镜电机将透镜移出光路；在图像传感器的下一帧同步信号结束时，计算此时图像传感器当前帧画面的清晰度vb。

步骤403，计算清晰度va和清晰度vb之差的绝对值，判断绝对值是否小于或等于预定阈值，如果判断为是，则确定聚焦完成，也就是说，直到va，vb接近时，就找到了最清晰位置，并退出聚焦过程。如果判断为否，则根据清晰度va和清晰度vb的差的大小，控制聚焦电机带动镜片组移动的方向，并执行步骤402。

在步骤403中，在清晰度va减去清晰度vb的差值大于预定阈值，则控制聚焦电机带动镜片组向前移动；在清晰度vb减去清晰度va的差值大于预定阈值，则控制聚焦电机带动镜片组向后移动。

优选地，如图5所示，x轴p表示聚焦，y轴v表示清晰度，s401和s402两条曲线透镜移入和透镜移出时焦点与清晰度的关系，根据根据如图5所示的实验数据，确定预定阈值，在本发明实施例中，可以根据51和52两条曲线清晰度最高值所对应的焦点，确定预定阈值。此外，该预定阈值也可以根据经验值进行设置。

下面对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。

步骤1，等待图像传感器的帧同步信号开始；

步骤2，移动透镜电机,，使透镜移入光路中；

步骤3，等待图像传感器的帧同步信号结束，从图像处理模块提取画面的清晰度数值va；

步骤4，等待图像传感器的第二帧同步信号开始；

步骤5，移动透镜电机，使透镜移出光路中；

步骤6，等待图像传感器的第二帧同步信号结束，从图像处理模块提取画面的清晰度数值vb；

步骤7，比较va和vb，如果va大于vb一定的阀值(例如va＝1000，vb＝900)，控制镜头电机向前移动镜片组，然后执行步骤1；

步骤8，比较va和vb，如果va小于vb一定的阀值(例如va＝800，vb＝900)，控制镜头电机s105向后移动镜片组，然后执行步骤1；

步骤9，此时，va接近vb，表示聚焦过程完成。

综上所述，通过辅助镜片周期性改变光学焦距，在传感器上生成两幅聚焦程度不同的画面，再通过提取两组画面的清晰度的数值，准确计算出当前的聚焦方向，从而提高聚焦的速度和准确度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的客户端中的模块进行自 适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可以把实施例中的模块组合成一个模块，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者客户端的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的加载有排序网址的客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的 单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。