摄像设备的镜头对焦方法、装置、摄像设备及存储介质与流程

1.本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种摄像设备的镜头对焦方法、装置、摄像设备及存储介质。


背景技术：

2.随着电子技术的发展，具有拍照功能的智能设备越来越多、越来越普及，为了获得良好的照相质量，这些具有拍照功能的智能设备需要对待拍摄物体进行对焦，手动对焦效率低下，也难以满足用户对智能化的要求，因此，如何在拍照过程中实现自动对焦对于具有拍照功能的智能设备非常重要。
3.现有技术中存在一些自动对焦的搜寻方法，其中，经典的爬山算法以简单易行，对焦效果好，被广泛应用于工程领域，如图1所示，爬山算法的原理是从起点出发沿一定的方向，以一定的较大步长开始爬坡改变焦距，通过计算每次的调焦评价函数值进行比较，当检测到坡度的下降沿时，缩小步长反向爬坡，如此反复折返爬坡，直到步长缩小到预设的终止步长时停止爬坡，最后一次爬坡过程中的峰值位置即为爬山算法搜索到的极大值。爬山算法在多次的重复折返过程中，需要进行多次的步长缩减才能得到好的结果，在计算量方面和实时性还有改善的空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种摄像设备的镜头对焦方法、装置、摄像设备及存储介质，旨在解决由于现有技术无法提供一种有效的镜头对焦方法，导致摄像设备的镜头对焦效率低下的问题。
5.一方面，本发明提供了一种摄像设备的镜头对焦方法，所述方法包括下述步骤：
6.s11、接收对摄像设备的镜头进行对焦的请求；
7.s12、获取所述镜头当前位置所处的可移动区域，判断所述可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定所述镜头在所述当前位置的移动方向；
8.s13、根据当前位置信息、所述可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算所述镜头在所述当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的所述移动方向移动所述镜头；
9.s14、计算所述镜头移动后所在的当前位置的调焦评价函数值；
10.s15、若所述当前位置的调焦评价函数值大于所述前一位置的调焦评价函数值，则跳转至步骤s12，以继续移动所述镜头；
11.s16、若所述当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则将所述前一位置设置为所述镜头的对焦位置，将所述镜头移动到所述对焦位置，以完成所述镜头的对焦。
12.另一方面，本发明提供了一种摄像设备的镜头对焦装置，所述装置包括：
13.请求接收单元，用于接收对摄像设备的镜头进行对焦的请求；
14.方向确定单元，用于获取所述镜头当前位置所处的可移动区域，判断所述可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定所述镜头在所述当前位置的移动方向；
15.镜头移动单元，用于根据当前位置信息、所述可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算所述镜头在所述当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的所述移动方向移动所述镜头；
16.值计算单元，用于计算所述镜头移动后所在的当前位置的调焦评价函数值；
17.继续移动单元，用于若所述当前位置的调焦评价函数值大于所述前一位置的调焦评价函数值，则触发所述方向确定单元，以继续移动所述镜头；以及
18.对焦单元，用于若所述当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则将所述前一位置设置为所述镜头的对焦位置，将所述镜头移动到所述对焦位置，以完成所述镜头的对焦。
19.另一方面，本发明还提供了一种摄像设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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上所述方法的步骤。
20.另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
21.本发明在接收到对摄像设备的镜头进行对焦的请求时，判断镜头当前位置所处的可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向，根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据待移动步长以及移动方向移动镜头，计算镜头移动后的当前位置的调焦评价函数值，若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则跳转至获取镜头当前位置所处的可移动区域的步骤，以继续移动镜头，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦，从而实现镜头的高效率对焦。
附图说明
22.图1是现有经典爬山算法实现镜头对焦过程的示意图；
23.图2是本发明实施例一提供的摄像设备的镜头对焦方法的实现流程图；
24.图3是本发明实施例一提供的可移动区域的划分示例图；
25.图4是本发明实施例一提供的三种镜头对焦方法的对焦效果对照图；
26.图5是本发明实施例二提供的摄像设备的镜头对焦方法的实现流程图；
27.图6是本发明实施例三提供的摄像设备的镜头对焦装置的结构示意图；
28.图7是本发明实施例四提供的摄像设备的结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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，并不用于限定本发明。
30.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
31.实施例一：
32.图2示出了本发明实施例一提供的摄像设备的镜头对焦方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
33.在步骤s201中，接收对摄像设备的镜头进行对焦的请求；
34.本发明实施适用于包括有镜头以及对焦马达的摄像设备，在对镜头进行对焦时，通过驱动对焦马达移动摄像设备的镜头，接收到的对摄像设备镜头进行对焦的请求可以是用户按压摄像设备的拍摄按钮时触发生成，也可以是检测到摄像设备摄像时被移动或摄像对象变化时触发生成，从而在用户需要时或摄像对象变化时自动触发对镜头的对焦，提高摄像设备的智能化水平。
35.在步骤s202中，获取镜头当前位置所处的可移动区域，判断可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向；
36.在本发明实施例中，镜头的可移动距离为镜头从原点位置(零位置处)开始移动可移动到的最大位置处与原点位置之间的距离，可移动距离被划分为预设数量个可移动区域，划分得到的每个可移动区域的长度可以相同也可以不同，可移动区域的数量可根据各类镜头中参数及参数关系(例如，移动量(lens shift)与对焦距离(也称物距))来确定。因此，在获取镜头当前位置所处的可移动区域之前，预先将镜头的可移动距离划分为预设数量个可移动区域。优选地，可移动区域的数量为3个，从而在简化镜头对焦过程的同时，提高对焦效率。作为示例地，如图3所示，镜头的可移动距离被等距地划分为三个可移动区域，为了便于描述，图中根据镜头位置从左到右将图中的三个可移动区域分别称为第一、第二、第三可移动区域。
37.最佳对焦区域为根据各类镜头的光学特性设置的镜头对焦点最有可能所处的区域，作为本发明实施例的一优选方式，镜头的可移动距离划分为三个可移动区域，中间区域被设置为最佳对焦区域，从而提高镜头的对焦效率，如图3所示，第二可移动区域即为最佳对焦区域。在判断可移动区域是否为最佳对焦区域、根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向时，若镜头处于最佳对焦区域，则随机选择一个方向，将选择的方向确定为镜头在当前位置的移动方向，否则将朝向最佳对焦区域的方向确定镜头在当前位置的移动方向，从而在镜头移动时始终朝向最佳对焦区域移动、或在最佳对焦区域内移动，以提高镜头对焦效率。可选地，当镜头处于最佳对焦区域内时，也可以将远离或朝向镜头原点位置的移动的方向确定为镜头在当前位置的移动方向。
38.在步骤s203中，根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的移动方向移动镜头；
39.在本发明实施例中，每个可移动区域的预设步长以及步长拟合函数可在镜头的可移动距离被划分为预设数量个可移动区域时设置，也可以在其它时间设置。具体地，可根据镜头的光学特性设置每个可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，该预设步长和该步长拟合函数用于计算镜头每次的移动步长，每个可移动区域的预设步长和步长拟合函数都不相同。这样，镜头在可移动区域内及不同的可移动区域每次移动时的步长都不同，实现了每个可移动区域内及不同的可移动区域镜头每次移动时步长的差异化改变，便于快速定位最佳对焦点所在的位置区间。优选地，从镜头可移动距离的原点位置到最大可移动距离每个
可移动区域的预设步长依次减少，从而快速定位到最佳对焦点所在的区域。
40.在接收到对摄像设备的镜头进行对焦的请求后，获取镜头当前位置所在的可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及步骤s202确定的移动方向移动镜头。在一优选实施方式中，使用公式s＝g(x)*s计算镜头在当前位置的待移动步长，其中，s表示镜头在当前位置的待移动步长，x表示当前位置距离原点位置(零位置处)的距离，g(x)表示当前位置所在可移动区域的步长拟合函数，s表示当前位置所在可移动区域的预设步长。作为示例地，如图3所示，当镜头的可移动距离被划分为三个可移动区域时，三个区域的步长拟合函数可表示为s1_out＝g1(x)*s1、s2_out＝g2(x)*s2以及s3_out＝g3(x)*s3，g1(x)、g2(x)、g3(x)分别表示第一、第二、第三可移动区域的步长拟合函数，s1、s2、s3分别表示第一、第二、第三可移动区域的预设步长，且s1》s2》s3。
41.在步骤s204中，计算镜头移动后所在的当前位置的调焦评价函数值；
42.在本发明实施例中，调焦评价函数值可用于评价摄像设备的镜头在一位置的拍摄效果，例如，可将镜头所在位置的图像清晰度值作为调焦评价函数值，具体可根据镜头类型选择对应的调焦评价函数，以通过调焦评价函数值准确地反应镜头所在位置的对焦效果。
43.在步骤s205中，判断当前位置的调焦评价函数值是大于还是小于前一位置的调焦评价函数值；
44.在本发明实施例中，前一位置的调焦评价函数值同当前位置的调焦评价函数值的计算方式一样，在前一位置时将计算得到的调焦评价函数值保存下来，在得到当前位置的调焦评价函数值后即可将当前位置的调焦评价函数值与前一位置的调焦评价函数值进行比较，判断当前位置的调焦评价函数值是大于还是小于前一位置的调焦评价函数值。若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则表明镜头当前位置仍未达到最佳对焦点，此时跳转至步骤s202确定镜头移动方向，以继续移动镜头，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则表明前一位置为镜头的最佳对焦点(对焦位置)，此时，执行步骤s206。
45.在步骤s206中，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦。
46.本发明实施例在接收到对摄像设备的镜头进行对焦的请求时，通过最佳对焦区域确定镜头在当前位置的移动方向，提高了镜头的移动效率，在确定移动方向后根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据待移动步长以及移动方向移动镜头，计算镜头移动后的当前位置的调焦评价函数值，若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则跳转至获取镜头当前位置所处的可移动区域的步骤，以继续移动镜头，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦，提高了镜头的对焦效率。
47.如图4所示，图4示出了三种不同对焦方法在同一摄像设备上的对焦效果，其中，mtf1是采用一较大固定步长的爬山搜索算法的效果，mtf2是为本发明实施例的效果，mtf3是采用一较小固定步长的爬山搜索算法的效果。可以看出，本发明实施例的在搜索最佳对焦点的过程中震荡幅度小，稳定时间短。
48.实施例二：
49.图5示出了本发明实施例二提供的摄像设备的镜头对焦方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
50.在步骤s501中，接收对摄像设备的镜头进行对焦的请求；
51.在步骤s502中，获取镜头当前位置所处的可移动区域，判断可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向；
52.在步骤s503中，根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的移动方向移动镜头；
53.在步骤s504中，计算镜头移动后所在的当前位置的调焦评价函数值；
54.在本发明实施例中，步骤s501至步骤s504与实施例一中的步骤s201至步骤s204的实施方式相同，可参考实施一的对应描述，在此不再赘述。
55.在步骤s505中，判断当前位置的调焦评价函数值是大于还是小于前一位置的调焦评价函数值；
56.在本发明实施例中，若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则表明镜头当前位置仍未达到最佳对焦点，此时执行步骤s505，以继续移动镜头，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则表明前一位置为镜头的最佳对焦点，此时，执行步骤s507。
57.在步骤s506中，根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的移动方向移动镜头并跳转至步骤s502；
58.在本发明实施例中，当通过步骤s503移动镜头后、镜头的当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值时，表明镜头当前位置仍未达到最佳对焦点，此时获取镜头当前位置所在的可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，根据当前位置信息、当前位置所在的可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及前一位置的移动方向(步骤s502中确定的移动方向)继续移动镜头，然后再跳转至步骤s502，从而在根据最佳对焦区域确定移动方向后移动一次镜头，若镜头当前位置仍未达到最佳对焦点(即当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值)再移动一次镜头，之后重新根据最佳对焦区域确定移动方向，从而在保证镜头移动方向始终朝向最佳对焦区域的同时，尽量减少镜头移动方向的确定次数，提高镜头的移动效率。跳转至步骤s502后则需要获取通过步骤s506移动后镜头的当前位置所处的可移动区域，进而判断可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向，具体的确定方式可参考实施例一中步骤s202的描述，在此不再赘述。
59.在步骤s506中，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦。
60.本发明实施例在接收到对摄像设备的镜头进行对焦的请求时，通过最佳对焦区域确定镜头在当前位置的移动方向，提高镜头的移动效率，在确定镜头移动方向后根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据待移动步长以及移动方向移动镜头，计算镜头移动后的当前位置的调焦评价函数值，
若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则沿前一位置的移动方向再次移动镜头并跳转至获取镜头当前位置所处的可移动区域的步骤，重新确定移动方向以继续移动镜头，从而在保证镜头移动方向始终朝向最佳对焦区域的同时，尽量减少方向确定的次数，提高镜头的移动效率，若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦，提高了镜头的对焦效率。
61.实施例三：
62.图6示出了本发明实施例三提供的摄像设备的镜头对焦装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：
63.请求接收单元61，用于接收对摄像设备的镜头进行对焦的请求；
64.方向确定单元62，用于获取镜头当前位置所处的可移动区域，判断可移动区域是否为最佳对焦区域，根据判断结果确定镜头在当前位置的移动方向；
65.镜头移动单元63，用于根据当前位置信息、可移动区域的预设步长以及步长拟合函数，计算镜头在当前位置的待移动步长，根据计算得到的待移动步长以及确定的移动方向移动镜头；
66.值计算单元64，用于计算镜头移动后所在的当前位置的调焦评价函数值；
67.继续移动单元65，用于若当前位置的调焦评价函数值大于前一位置的调焦评价函数值，则触发方向确定单元62确定镜头的移动方向，以继续移动镜头；以及
68.对焦单元66，用于若当前位置的调焦评价函数值小于前一位置的调焦评价函数值，则将前一位置设置为镜头的对焦位置，将镜头移动到对焦位置，以完成镜头的对焦。
69.优选地，方向确定单元62包括方向设置单元，用于若镜头处于最佳对焦区域，则随机选择一个方向，将选择的方向确定为镜头在当前位置的移动方向，否则将朝向最佳对焦区域的方向确定镜头在当前位置的移动方向。
70.在本发明实施例中，镜头对焦装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。各单元的具体实施方式可参考实施一、二的描述，在此不再赘述。
71.实施例四：
72.图7示出了本发明实施例四提供的摄像设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
73.本发明实施例的摄像设备7包括处理器70、存储器71以及存储在存储器71中并可在处理器70上运行的计算机程序72。该处理器70执行计算机程序72时实现上述镜头对焦方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s201至s206。或者，处理器70执行计算机程序72时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图6所示单元61至66的功能。
74.本发明实施例的摄像设备可以为相机、手机等具体摄像功能的电子设备。该摄像设备7中处理器70执行计算机程序72时实现镜头对焦方法时实现的步骤可参考前述方法实施例的描述，在此不再赘述。
75.实施例五：
76.在本发明实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述镜头对焦方法实施例中的步骤，
例如，图2所示的步骤s201至s206。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图6所示单元61至66的功能。
77.本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质，例如，rom/ram、磁盘、光盘、闪存等存储器。
78.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。