一种基于视觉显著性的相机自动对焦方法与流程

技术特征：

1.一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定图像矩阵I，对图像矩阵I进行平均分块，分为α·β个图块，其中α为图像矩阵I的横向分块个数，β为图像矩阵I的纵向分块数；α和β分别为大于0的正整数；

计算图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩a-channel对应通道图像Ia-channel和图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩b-channel对应通道图像Ib-channel；

步骤2，根据图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩a-channel对应通道图像Ia-channel和图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩b-channel对应通道图像Ib-channel，计算图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的总显著性权重Wa,b；a＝1,2,…,α,b＝1,2,…,β；

步骤3，计算图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的原始反差值Ca,b；

步骤4，根据图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的总显著性权重Wa,b和图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的原始反差值Ca,b，计算图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的显著性加权反差值C``a,b；

a＝1,2,…,α,b＝1,2,…,β；进而得到图像矩阵I中每一个图块的显著性加权反差值，记为图像矩阵I中α·β个显著性加权反差值；然后确定对焦区域；

步骤5，计算对焦区域的反差值C，并根据所述对焦区域的反差值C，得到最佳对焦位置，进而完成对焦。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤1中，所述图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩a-channel对应通道图像Ia-channel和图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩b-channel对应通道图像Ib-channel，其表达式分别为：

其中，图像矩阵I为y·x·3的矩阵，y·x·3中3为RGB图像的3个颜色通道，分别为红色red通道、绿色green通道和蓝色blue通道；Lab色彩空间中L分量用于表示像素的亮度，取值范围是[0,100]，表示从纯黑到纯白；a-channel表示从红色到绿色的范围，取值范围为[127,-128]；b-channel表示从黄色到蓝色的范围，取值范围为[127,-128]；Fa为第一经验常数，Fb为第二经验常数，为和中任意一个；T1n为第三经验常数，T2n为第四经验常数，T3n为第五经验常数，T1表示第一中间矩阵，T2表示第二中间矩阵，T3表示第三中间矩阵，

IR表示图像矩阵I中y·x·1的红色通道分量矩阵，·表示乘号，IG表示图像矩阵I中y·x·1的绿色通道分量矩阵，IB表示图像矩阵I中y·x·1的蓝色通道分量矩阵；Bitwidth表示图像矩阵I的最大色深，Bitwidth＝2^μ-1，μ表示图像矩阵I的位数；M表示设定3×3维参数矩阵，，M(i,j)表示设定3×3维参数矩阵M中第i行第j列数据，i＝1,2,3,j＝1,2,3；表示归一化后图像矩阵I中y·x·1的红色通道分量矩阵，表示归一化后图像矩阵I中y·x·1的绿色通道分量矩阵，表示归一化后图像矩阵I中y·x·1的蓝色通道分量矩阵，x为图像矩阵I的横向分辨率，y为图像矩阵I的纵向分辨率；gamma表示色彩校正函数，

t为中任意一个归一化后图像矩阵I中y·x·1的颜色通道分量矩阵。

3.如权利要求2所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤2中，所述图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的总显著性权重Wa,b，其表达式为：

Wa,b＝Wca,b·Wsa,b

其中，Wca,b表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的中心权重，Wsa,b表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的显著性加权系数，

Fc1表示控制中心权重重要性的第一设定值，Fc2表示控制中心权重重要性的第二设定值，Fc3表示控制中心权重重要性的第三设定值，Sa,b表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的平均色彩向量，

表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的Lab色彩空间中色彩a-channel对应通道图像，具体为图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩a-channel对应通道图像Ia-channel中第行至第行、第列至第列的矩形区域；表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的Lab色彩空间中色彩b-channel对应通道图像，具体为图像矩阵I的Lab色彩空间中色彩b-channel对应通道图像Ib-channel的第行至第行、第列第列的矩形区域；S表示图像矩阵I的全图平均色彩向量，S＝(mean(Ia-channel),mean(Ib-channel))，mean表示求平均值操作。

4.如权利要求1所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤3中，所述图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的原始反差值Ca,b，其得到过程为：

首先，将图像矩阵I转换为灰度图像矩阵G，

图像矩阵I的α·β个图块在灰度图像矩阵G中对应α·β个灰度图块，灰度图像矩阵G中横向序号a、纵向序号b处的灰度图块为Ga,b，具体为灰度图像矩阵G的第行至行、第列至第列的矩形区域；

将灰度图像矩阵G中横向序号a、纵向序号b处的灰度图块Ga,b划分为δ·ε个子灰度图块，每个子灰度图块大小均为γ·γ；δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块为pc,d，c＝1,2,…,δ,d＝1,2,…,ε，δ×ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d是灰度图像矩阵G中横向序号a、纵向序号b处的灰度图块Ga,b中第(d-1)·γ+1行至第d·γ行、第(c-1)·γ+1列至第c·γ列的矩形区域；

分别计算δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的左右反差值以及δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的上下反差值abs表示求绝对值，sum表示求累加和；表示δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的右半边，即δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的第1至第γ行、第列至第γ列的矩形区域；表示δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的左半边，即δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的第1至第γ行、第1列至第列的矩形区域；表示δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的上半边，即δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的第1列至第γ列、第1行至第行的矩形区域；表示δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的下半边，即δ·ε个子灰度图块中横向序号c、纵向序号d处的子灰度图块pc,d的第1列至第γ列、第行至第γ行的矩形区域；

c＝1,2,…,δ,d＝1,2,…,ε；进而得到δ·ε个子灰度图块中每一个子灰度图块的左右反差值和δ·ε个子灰度图块中每一个子灰度图块的上下反差值；

然后利用δ·ε个子灰度图块中每一个子灰度图块的左右反差值和δ·ε个子灰度图块中每一个子灰度图块的上下反差值，计算图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的原始反差值Ca,b，其表达式为：

Ca,b＝max({Wp1,1,Wp2,1,…,Wpc,d,…,Wpδ,ε})+max({Hp'1,1,Hp'2,1,…,Hp'c,d,…,Hp'δ,ε})

其中，max为求最大值函数。

5.如权利要求4所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤4中，所述图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的显著性加权反差值C``a,b，其表达式为：

C``a,b＝C`a,b·Wa,b

其中，Wa,b表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b的总显著性权重，C`a,b表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b处的图块Pa,b对应的邻域反差值，

Ca-1,b表示图像矩阵I中横向序号a-1、纵向序号b处的图块Pa-1,b的原始反差值，Ca+1,b表示图像矩阵I中横向序号a+1、纵向序号b处的图块Pa+1,b的原始反差值，Ca,b-1表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b-1处的图块Pa,b-1的原始反差值，Ca,b+1表示图像矩阵I中横向序号a、纵向序号b+1处的图块Pa,b+1的原始反差值，Ca-1,b-1表示图像矩阵I中横向序号a-1、纵向序号b-1处的图块Pa-1,b-1的原始反差值，Ca+1,b+1表示图像矩阵I中横向序号a+1、纵向序号b+1处的图块Pa+1,b+1的原始反差值，Ca+1,b-1表示图像矩阵I中横向序号a+1、纵向序号b-1处的图块Pa+1,b-1的原始反差值，Ca-1,b+1表示图像矩阵I中横向序号a-1、纵向序号b+1处的图块Pa-1,b+1的原始反差值。

6.如权利要求5所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤4中，所述对焦区域，其确定过程为：

将图像矩阵I中α·β个显著性加权反差值中最大值对应的图块，作为图像矩阵I的最佳对焦图块PA,B，

PA,B＝findmaxloc({C``1,1,C``2,1……C``α,β})，下标A表示图像矩阵I中α·β个显著性加权反差值中最大值对应的图块横向序号，下标B表示图像矩阵I中α·β个显著性加权反差值中最大值对应的图块纵向序号，findmaxloc表示寻找显著性加权反差值最大的图块；将图像矩阵I的最佳对焦图块PA,B记为对焦区域。

7.如权利要求6所述的一种基于视觉显著性的相机自动聚焦方法，其特征在于，在步骤5中，所述最佳对焦位置，其得到过程为：

5.1.确定相机，以及对焦近端位置Lnear和对焦远端位置Lfar；确定步长变量Step，设定最大反差值变量CMax，设定距离最大值对焦区域步数SMax为0，设定反差值宽限值Ct；将图像矩阵I中横向序号A、纵向序号B处的图块PA,B的原始反差值CA,B作为对焦区域的反差值C；

5.2.通过相机读取当前对焦位置Loc，并设置最大反差值位置变量LocMax为当前对焦位置Loc；

如果当前对焦位置Loc不是对焦远端位置，则相机移动方向为对焦远端位置Lfar方向；否则相机移动方向为对焦近端位置Lnear方向，所述相机移动方向为对焦方向，对焦方向包括对焦远端位置Lfar方向和对焦近端位置Lnear方向且对焦远端位置Lfar方向和对焦近端位置Lnear互反；

令最大反差值变量CMax为对焦区域的反差值C，令最大反差值位置变量LocMax为当前对焦位置Loc，并将距离最大值对焦区域步数SMax设为0,设置前一个位置反差值变量Cl为0；

5.3.将当前对焦位置Loc按照对焦方向移动Step步，如果移动Step步后的当前对焦位置LocStep达到对焦近端位置Lnear或对焦远端位置Lfar，即LocStep＝Lnear或LocStep＝Lfar,则转至子步骤5.4；否则，执行子步骤5.5；

5.4转换对焦方向,并分别令步长变量Step为默认步长,令最大反差值变量CMax为对焦区域的反差值C，令最大反差值位置变量LocMax为移动Step步后的当前对焦位置LocStep，令距离最大值对焦区域步数SMax为0,令前一个位置反差值变量Cl为0，返回5.3；

5.5如果C>CMax,则令最大反差值变量CMax为对焦区域的反差值C,令距离最大值对焦区步数SMax为0,令最大反差值位置变量LocMax为移动Step步后的当前对焦位置LocStep；如果C-Cl≤Ct，令步长变量Step的值增加50％，令前一个位置反差值变量Cl为对焦区域的反差值C，返回子步骤5.3；否则直接前一个位置反差值变量Cl为对焦区域的反差值C，返回子步骤5.3；

如果C≤CMax，则执行子步骤5.6；

5.6令SMax的值加1，如果SMax达到设定阈值，则对焦过程结束，并将最大反差值位置变量LocMax作为最佳对焦位置，转至子步骤5.8完成对焦；否则转至子步骤5.7；

5.7如果C+Ct≤Cl，则将相机对焦方向转向当前方向的反方向，同时令步长变量Step的值减小50％，令前一个位置反差值变量Cl为对焦区域的反差值C，返回子步骤5.3；如果C-Cl≤Ct，则令步长变量Step的值增加100％，令前一个位置反差值变量Cl为对焦区域的反差值C，返回子步骤5.3；

5.8.将最佳对焦位置移动至最大反差值位置变量LocMax处完成对焦。