一种基于驱动模式切换的数字变焦方法和数字变焦系统与流程

本发明涉及数字变焦，具体而言，涉及一种基于驱动模式切换的数字变焦方法和数字变焦系统。

背景技术：

1、目前，人们习惯通过拍照或拍视频的方式记录身边的点滴。在拍摄过程中，人们为了查看全景或局部，通常会对预览图像的大小进行调整。当相机处于预览模式或视频模式时，用户可通过zoom in或zoom out的手势对预览图像进行放大或缩小；通常，单眼镜头可支持的数字变焦倍率为1.0～5.0倍。当相机处于预览模式或视频模式时，内部的图像传感器为了保证画面的流畅度，会选择帧率较高的多像素合一的加算驱动模式(提高低光照条件下的信噪比)，进一步地基于同一驱动模式下进行数字变焦。当数字变焦倍率为1.0时，拍摄视场fov最大，拍摄目标成像最小，一幅图像所包含的范围最宽且细节最多；随着数字变焦倍率的增加，图像传感器会执行图像裁剪操作，图像裁剪操作会使拍摄视场fov减小，拍摄目标成像变大，但图像细节丢失严重。

2、有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：当变焦倍率较大时，多像素合一的加算驱动模式会导致输出图像解析力不足的问题。目的在于提供一种基于驱动模式切换的数字变焦方法和数字变焦系统，结合图像传感器的多种驱动模式和重组马赛克算法，根据用户预设的变焦倍率所属的变焦区间确定相应的变焦模式，实现提高整个数字变焦范围内的图像解析力。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一方面，提供一种基于驱动模式切换的数字变焦方法，包括以下步骤：

4、获取图像传感器支持的多种驱动模式；

5、根据多种驱动模式的切换顺序，获取相邻两种驱动模式之间相互切换的临界变焦倍率；

6、根据临界变焦倍率，将图像传感器支持的变焦范围划分为多个变焦区间，一个变焦区间对应一种驱动模式；

7、实时获取用户指令对应的预设变焦倍率，找到预设变焦倍率所在的变焦区间，根据变焦区间对应的驱动模式进行数字变焦。

8、进一步的，所述获取相邻两种驱动模式之间相互切换的临界变焦倍率，包括以下步骤：

9、s1：针对第一顺序驱动模式，从1倍变焦倍率开始，执行s11至s12；

10、s11：增大当前变焦倍率，得到增大后的变焦倍率；

11、s12：获取增大后的变焦倍率对应的输出像素数；若增大后的变焦倍率对应的输出像素数≥fhd，则将增大后的变焦倍率作为当前变焦倍率返回s11，直到增大后的变焦倍率对应的输出像素数＜fhd时，将增大后的变焦倍率作为第一顺序驱动模式与第二顺序驱动模式之间的临界变焦倍率；

12、s2：针对第i顺序驱动模式，从第i-1顺序驱动模式与第i顺序驱动模式之间的临界变焦倍率开始，执行s21至s22；i＝2,3,……,n，n表示除全尺寸输出驱动模式外的其他驱动模式的种类数量；

13、s21：增大当前变焦倍率，得到增大后的变焦倍率；

14、s22：获取增大后的变焦倍率对应的输出像素数；若增大后的变焦倍率对应的输出像素数≥fhd，则将增大后的变焦倍率作为当前变焦倍率返回s21，直到增大后的变焦倍率对应的输出像素数＜fhd时，将增大后的变焦倍率作为第i顺序驱动模式与第i+1顺序驱动模式之间的临界变焦倍率；

15、当i＝n时，第i顺序驱动模式与第i+1顺序驱动模式之间的临界变焦倍率＝第n顺序驱动模式与全尺寸输出驱动模式之间的临界变焦倍率。

16、进一步的，图像传感器支持的多种驱动模式包括：图像传感器支持一种像素多合一驱动模式和全尺寸输出驱动模式，以及图像传感器支持多种像素多合一驱动模式和全尺寸输出驱动模式。

17、进一步的，根据全尺寸输出驱动模式进行数字对焦之后，还包括以下步骤：根据重组马赛克算法将像素阵列重新排布为bayer像素阵列。

18、进一步的，该数字变焦方法还包括以下步骤：获取每一个变焦区间对应的驱动模式输出的最大输出像素数，通过预设的权重对每一个变焦区间的最大输出像素数进行控制。

19、进一步的，该数字变焦方法还包括以下步骤：利用多帧图像超分辨率技术将输出的bayer像素阵列中每个像素的r/g/b分量补齐。其中，补齐r/g/b分量的方法为：

20、复制原bayer像素阵列，得到bayer像素阵列a；

21、将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向右平移一个像素位置，得到bayer像素阵列b；对bayer像素阵列b与原bayer像素阵列做“或”运算，得到bayer像素阵列c；

22、将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向下平移一个像素位置，得到bayer像素阵列d；对bayer像素阵列d与bayer像素阵列c做“或”运算，得bayer像素阵列e；

23、将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向右下方平移一个像素位置，得到bayer像素阵列f；对bayer像素阵列f与bayer像素阵列e做“或”运算，得到补齐r/g/b分量后的bayer像素阵列。

24、进一步的，该数字变焦方法还包括以下步骤：

25、将预设变焦倍率对应的像素阵列作为目标像素阵列，目标像素阵列表示当前用于输出图像的像素阵列；

26、对除目标像素阵列以外的其余像素阵列做低功耗处理。

27、另一方面，提供一种基于驱动模式切换的数字变焦系统，包括

28、驱动模式读取模块，用于读取图像传感器支持的多种驱动模式；

29、临界变焦倍率计算模块，用于根据多种驱动模式的切换顺序，计算获得相邻两种驱动模式之间相互切换的临界变焦倍率；

30、变焦区间划分模块，用于根据临界变焦倍率，将图像传感器支持的变焦范围划分为多个变焦区间，一个变焦区间对应一种驱动模式；

31、用户指令解析模块，用于实时获取用户指令，并解析出用户指令对应的预设变焦倍率；

32、变焦区间映射模块，用于找出预设变焦倍率所在的变焦区间；

33、数字变焦模块，用于根据变焦区间对应的驱动模式进行数字变焦；

34、像素阵列重排模块，用于根据重组马赛克算法将数字变焦模块输出的像素阵列重新排布为bayer像素阵列；

35、像素权重控制模块，用于获取每一个变焦区间对应的驱动模式输出的最大输出像素数，通过预设的权重对每一个变焦区间的最大输出像素数进行控制；

36、颜色信息填补模块，用于利用多帧图像超分辨率技术将输出的bayer像素阵列中每个像素的r/g/b分量补齐；

37、低功耗处理模块，用于将预设变焦倍率对应的像素阵列作为目标像素阵列，目标像素阵列表示当前用于输出图像的像素阵列，对除目标像素阵列以外的其余像素阵列做低功耗处理。

38、进一步的，临界变焦倍率计算模块包括：

39、变焦倍率提升单元，用于增大当前变焦倍率，得到增大后的变焦倍率；

40、输出像素计算单元，用于根据变焦倍率提升单元的输出结果计算获得对应的输出像素数；

41、逻辑控制单元，用于将输出像素计算单元的输出结果与fhd进行比较，若输出像素计算单元的输出结果≥fhd，则继续控制变焦倍率提升单元和输出像素计算单元依次工作，并将输出像素计算单元的输出结果与fhd进行比较，直到输出像素计算单元的输出结果＜fhd时，控制变焦倍率提升单元输出增大后的变焦倍率；

42、主控制模块，用于根据多种驱动模式的切换顺序，针对第一顺序驱动模式，从1倍变焦倍率开始分别控制变焦倍率提升单元、输出像素计算单元和逻辑控制单元工作，以及针对第i顺序驱动模式，从第i-1顺序驱动模式与第i顺序驱动模式之间的临界变焦倍率开始，分别控制变焦倍率提升单元、输出像素计算单元和逻辑控制单元工作，i＝2,3,……,n，n表示除全尺寸输出驱动模式外的其他驱动模式的种类数量；

43、颜色信息填补模块包括：

44、像素阵列复制单元，用于复制像素阵列重排模块输出的bayer像素阵列，得到bayer像素阵列a；

45、第一阵列处理单元，用于将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向右平移一个像素位置，得到bayer像素阵列b；对bayer像素阵列b与原bayer像素阵列做“或”运算，得到bayer像素阵列c；

46、第二阵列处理单元，用于将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向下平移一个像素位置，得到bayer像素阵列d；对bayer像素阵列d与bayer像素阵列c做“或”运算，得bayer像素阵列e；

47、第三阵列处理单元，用于将bayer像素阵列a从原bayer像素阵列的所在位置向右下方平移一个像素位置，得到bayer像素阵列f；对bayer像素阵列f与bayer像素阵列e做“或”运算，得到补齐r/g/b分量后的bayer像素阵列。

48、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

49、1、本技术可根据用户预设的变焦倍率灵活地在图像传感器支持的多种驱动模式之间切换。首先计算确定出了不同驱动模式之间相互切换的临界变焦倍率，然后根据临界变焦倍率确定出了每一种驱动模式适应的变焦区间，最后根据用户预设的变焦倍率所在的变焦区间能够确定出适用的驱动模式，即当预设变焦倍率大于等于fhd时，采用所在变焦区间对应的像素多合一驱动模式，以保证输出高解析度的图像的同时兼顾暗光条件下的高信噪比，当预设变焦倍率小于fhd时切换至另一种像素多合一驱动模式或切换至全尺寸输出驱动模式，从而实现通过驱动模式切换来提高整个变焦范围内图像解析力。

50、2、本技术针对输出的部分像素阵列为非bayer像素阵列的情形，在进行后段isp之前，利用重组马赛克算法将输出的非bayer像素阵列转换为了bayer像素阵列，实现输出的像素阵列的像素总数保持一致。

51、3、本技术在确定了多个变焦区间之后，对每个变焦区间对应的驱动模式输出的最大输出像素数进行了权重控制，可防止临界变焦倍率下，不同驱动模式之间的相互切换导致分辨率相差过大的问题，从而使整个变焦过程更加流畅、平稳。

52、4、本技术还针对经权重控制后可能导致各变焦区间的最大变焦倍率下，图像解析力相应降低的情况，采用了多帧图像多帧图像超分辨率技术将输出的bayer像素阵列中每个像素的r/g/b分量补齐，从而保留了更多的有效信号。

53、5、本技术将不用于输出图像的像素阵进行低功耗处理，仅使用当前变焦倍率下的像素阵列进行数据处理，达到了降低变焦整体过程中的功耗的效果。