專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于dff的自動(dòng)對(duì)焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字成像系統(tǒng)的對(duì)焦方法，尤其涉及一種基于DFF (depth fromfocusing,對(duì)焦深度)的自動(dòng)對(duì)焦方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)對(duì)焦是數(shù)字成像系統(tǒng)的核心問(wèn)題之一。其原理是通過(guò)對(duì)從CXD (ChargeCoupled Device,電荷稱(chēng)合器件)或 CMOS (Complementary Metal-Oxide-SemiconductorTransistor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)數(shù)字圖像傳感器獲取到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，評(píng)價(jià)當(dāng)前對(duì)焦位置的圖像清晰度，根據(jù)正確對(duì)焦位置的圖像最清晰這個(gè)特征，利用自適應(yīng)的搜索算法和精密的電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏡頭找到最清晰的對(duì)焦位置。當(dāng)鏡頭與圖像傳感器的位置確定后，只有和鏡頭保持一定距離的景物才能在圖像傳感器上有清晰的圖像。反言之，要讓被拍攝的特定的景物在圖像傳感器上有清晰的圖像， 就需要調(diào)整鏡頭和圖像傳感器的相對(duì)距離，讓景物能清晰地成像在圖像傳感器上。自動(dòng)對(duì)焦就是通過(guò)精密的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制鏡頭來(lái)完成上述動(dòng)作，達(dá)到圖像清晰的目的。自動(dòng)對(duì)焦可分為主動(dòng)型和被動(dòng)型。主動(dòng)型自動(dòng)對(duì)焦是指系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被拍攝的物體，發(fā)出一束紅外線或超聲波，對(duì)反射回來(lái)的紅外線或超聲波進(jìn)行角度或距離的檢測(cè)，然后自動(dòng)調(diào)整鏡頭的位置。被動(dòng)型自動(dòng)對(duì)焦只需要從圖像傳感器上獲取數(shù)字圖像并分析其清晰度，然后根據(jù)一定的算法就能完成對(duì)焦動(dòng)作。傳統(tǒng)的被動(dòng)型自動(dòng)對(duì)焦算法對(duì)圖像的清晰度評(píng)價(jià)值依賴(lài)性強(qiáng)，所面臨的主要困難是當(dāng)拍攝環(huán)境的光線較暗或是拍攝物體與背景距離相差很大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)對(duì)焦時(shí)候過(guò)長(zhǎng)或無(wú)法對(duì)焦，容易出現(xiàn)反復(fù)對(duì)焦等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)對(duì)焦算法的以上缺點(diǎn)，提供快速的、高精度的、應(yīng)用廣泛的ー種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法。當(dāng)攝像機(jī)所拍攝的區(qū)域發(fā)生一定程度的變化而使圖像模糊時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)焦過(guò)程，迅速使圖像達(dá)到清晰的狀態(tài)。根據(jù)鏡頭的光學(xué)特性和對(duì)焦曲線能夠有效判定聚焦方向，當(dāng)圖像模糊不清時(shí)能夠自動(dòng)増加步長(zhǎng)加速走出模糊狀態(tài)，當(dāng)圖像進(jìn)入清晰區(qū)域時(shí)能夠自動(dòng)減小步長(zhǎng)以獲取最清晰的圖像，有效地避免反復(fù)對(duì)焦的問(wèn)題。變倍時(shí)能夠聯(lián)動(dòng)變焦，確保無(wú)論什么時(shí)候圖像都處于最佳的清晰狀態(tài)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一、一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)本系統(tǒng)包括通用的功能塊鏡頭、圖像傳感器、曝光與白平衡預(yù)處理模塊、嵌入式微處理器、對(duì)焦模式檢測(cè)電路和共享內(nèi)存；設(shè)置有鏡頭電機(jī)控制模塊、DFF算法模塊和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊；其連接關(guān)系是
鏡頭、圖像傳感器、圖像預(yù)處理模塊、圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊、DFF算法模塊和嵌入式微處理器依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的采集功能；對(duì)焦模式檢測(cè)電路、嵌入式微處理器、鏡頭電機(jī)控制模塊和鏡頭依次連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭焦距的控制；嵌入式微處理器和圖像傳感器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像傳感器的控制；嵌入式微處理器、DFF算法模塊和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊分別與共享內(nèi)存連接，實(shí)現(xiàn)各模塊間的數(shù)據(jù)交換。 ニ、一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法本方法包括下列步驟①開(kāi)始；②初始化各子模塊(鏡頭電機(jī)控制模塊、DFF算法模塊和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊)，保證數(shù)據(jù)流向及數(shù)據(jù)分析的正確性；③判斷是否開(kāi)始采集圖像，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③；④判斷是否有變倍命令，是則通過(guò)變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，以變倍的步數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算變焦電機(jī)的歩數(shù)，然后控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置，否則進(jìn)入步驟⑤；⑤曝光和白平衡處理，處理完成后數(shù)據(jù)被分成兩路一路經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)視頻輸出，直至結(jié)束流程；另一路依次經(jīng)過(guò)圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊和DFF對(duì)焦處理模塊209后進(jìn)入步驟⑥；⑥判斷是否為最佳清晰點(diǎn)，是則結(jié)束流程，否則經(jīng)過(guò)控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置，然后跳轉(zhuǎn)到步驟③。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果I、在對(duì)圖像進(jìn)行清晰度評(píng)價(jià)時(shí)，將RGB數(shù)據(jù)通過(guò)《公式I》轉(zhuǎn)換為圖像的清晰度評(píng)價(jià)，更能反映圖像的清晰程度，且當(dāng)圖像變模糊時(shí)，轉(zhuǎn)換后的值能迅速減小，方便對(duì)焦算法更快找到峰值點(diǎn)；2、DFF算法在處理對(duì)焦時(shí)設(shè)定的閥值是根據(jù)每幀圖像的清晰度評(píng)價(jià)值計(jì)算出來(lái)的，是ー個(gè)動(dòng)態(tài)設(shè)定的閥值，能夠自動(dòng)適應(yīng)不同的場(chǎng)景，故本自動(dòng)對(duì)焦方法在不同場(chǎng)景也能準(zhǔn)確找到最佳對(duì)焦位置；3、在變倍時(shí)采用變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，可以保證在調(diào)用時(shí)圖像始終清晰可見(jiàn)?？傊?，本發(fā)明能夠自動(dòng)快速聚焦，圖像清晰，適應(yīng)不同場(chǎng)景，適用于一體化攝像機(jī)和安防監(jiān)控?cái)?shù)字成像系統(tǒng)。


圖I是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本方法的步驟圖；圖3是電機(jī)控制流程圖；圖4是圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)處理流程圖；圖5是DFF算法的工作流程圖；圖6是變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明一、系統(tǒng)I、總體如圖1，本系統(tǒng)包括通用的功能塊鏡頭101、圖像傳感器102、曝光與白平衡預(yù)處理模塊103、嵌入式微處理器105、對(duì)焦模式檢測(cè)電路108和共享內(nèi)存109 ； 設(shè)置有鏡頭電機(jī)控制模塊104、DFF算法模塊106和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107 ；其連接關(guān)系是鏡頭101、圖像傳感器102、圖像預(yù)處理模塊103、圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107、DFF算 法模塊106和嵌入式微處理器105依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的采集功能；對(duì)焦模式檢測(cè)電路108、嵌入式微處理器105、鏡頭電機(jī)控制模塊104和鏡頭101依次連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭101焦距的控制；嵌入式微處理器105和圖像傳感器102連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像傳感器105的控制；嵌入式微處理器105、DFF算法模塊106和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107分別與共享內(nèi)存109連接，實(shí)現(xiàn)各模塊間的數(shù)據(jù)交換。其工作原理是通過(guò)鏡頭101把景物映射到圖像傳感器102上，圖像傳感器102把映射到感應(yīng)區(qū)域的圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并交由圖像預(yù)處理模塊103進(jìn)行曝光和白平衡處理，經(jīng)過(guò)正確曝光和白平衡后的圖像數(shù)據(jù)則進(jìn)入圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為DFF算法模塊106的運(yùn)算依據(jù)；嵌入式微處理器105負(fù)責(zé)收集對(duì)焦模式檢測(cè)電路108輸入的對(duì)焦模式和作為各模塊運(yùn)算的載體，鏡頭電機(jī)控制模塊104控制鏡頭做出相應(yīng)的動(dòng)作。2、功能部件I)鏡頭 101采用帶電機(jī)自動(dòng)控制的通用鏡頭模組，負(fù)責(zé)特定的景物的成像。2)圖像傳感器102采用CCD或CMOS圖像傳感器，把成像在感應(yīng)區(qū)域的圖像變成數(shù)字信號(hào)。3)圖像預(yù)處理模塊103對(duì)原始的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行曝光和白平衡計(jì)算的通用軟件模塊。4)鏡頭電機(jī)控制模塊104通過(guò)精密的電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)鏡頭的焦距的控制。具體見(jiàn)電機(jī)控制流程。5)嵌入式微處理器105通用嵌入式微處理器，負(fù)責(zé)模塊的相關(guān)運(yùn)算。 6) DFF 算法模塊 106對(duì)焦核心軟件模塊，獲取圖像分析的結(jié)果，結(jié)合鏡頭的對(duì)焦曲線，計(jì)算鏡頭移動(dòng)的歩數(shù)和方向，發(fā)送命令給鏡頭電機(jī)控制模塊104，找到最清晰的對(duì)焦位置。具體見(jiàn)DFF算法的工作流程。7)圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107對(duì)焦核心軟件模塊，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出一個(gè)跟圖像清晰程度相關(guān)的值。具體見(jiàn)圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)處理流程。8)對(duì)焦模式檢測(cè)電路108通用電路，負(fù)責(zé)收集用戶(hù)輸入的對(duì)焦命令。9)共享內(nèi)存109通用內(nèi)存，負(fù)責(zé)各模塊之間的數(shù)據(jù)交換。ニ、方法
如圖2，本對(duì)焦方法包括下列步驟①開(kāi)始201 ；②初始化各子模塊(鏡頭電機(jī)控制模塊104、DFF算法模塊106和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊107) 202，保證數(shù)據(jù)流向及數(shù)據(jù)分析的正確性；③判斷是否開(kāi)始采集圖像203，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③；④判斷是否有變倍命令204，是則通過(guò)變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，以變倍的步數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算變焦電機(jī)的歩數(shù)205，然后控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置210，否則進(jìn)入步驟⑤；⑤曝光和白平衡處理206，處理完成后數(shù)據(jù)被分成兩路—路經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)視頻輸出207，直至結(jié)束流程212 ;另一路依次經(jīng)過(guò)圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊208和DFF對(duì)焦處理模塊209后進(jìn)入步驟⑥；⑥判斷是否為最佳清晰點(diǎn)211，是則結(jié)束流程212，否則經(jīng)過(guò)控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置210，然后跳轉(zhuǎn)到步驟③。I、電機(jī)控制流程 涉及變倍和變焦兩個(gè)電機(jī)的控制。如圖3，電機(jī)控制流程包括下列步驟①開(kāi)始301 ；②進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和控制接ロ初始化302后，再進(jìn)行鏡頭初始化，尋找鏡頭的零位點(diǎn)，確定鏡頭電機(jī)的有效移動(dòng)歩數(shù)303，然后進(jìn)入步驟③；③判斷是否收到用戶(hù)命令304，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③④根據(jù)用戶(hù)命令，移動(dòng)變倍電機(jī)或是變焦電機(jī)305，直至結(jié)束流程306。2、圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)處理流程如圖4，圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)處理流程包括下列步驟①開(kāi)始401;②把圖像畫(huà)分成12X 12 個(gè)小窗ロ 402 和設(shè)置 IIR(Infinite Impulse Response,無(wú)限脈沖響應(yīng))濾波器，開(kāi)始進(jìn)行圖像分析統(tǒng)計(jì)403 ；③判斷對(duì)焦過(guò)程是否啟動(dòng)404，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③；④判斷是否采集圖像數(shù)據(jù)405，是則處理每個(gè)小窗ロ的統(tǒng)計(jì)值，然后根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的權(quán)重表計(jì)算整幅圖像的清晰度評(píng)價(jià)值，并把統(tǒng)計(jì)值經(jīng)過(guò)《公式I》轉(zhuǎn)換后發(fā)送給對(duì)焦線程406，再進(jìn)入步驟⑤，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③；《公式I》Y=150 G +77 R +29 BY :清晰度評(píng)價(jià)值，G :圖像的緑色分量值，R :圖像的紅色分量值，B :圖像的藍(lán)色分量值；
⑤判斷對(duì)焦模式是否為全自動(dòng)407，是則比較當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)的清晰度評(píng)價(jià)值與上一幀數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)值408，然后進(jìn)入步驟⑥，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③；⑥判斷當(dāng)前幀清晰度評(píng)價(jià)值的變化范圍是否超出設(shè)定的閥值409，是則進(jìn)入步驟⑦，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③；⑦判斷變化累計(jì)時(shí)間是否大于設(shè)定的時(shí)間閥值410，是則進(jìn)入步驟⑧，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③；⑧場(chǎng)景變化，圖像已變模糊，發(fā)送自動(dòng)對(duì)焦命令411 ;再轉(zhuǎn)跳到步驟③循環(huán)執(zhí)行本流程。3、DFF算法的工作流程

如圖5，DFF算法的工作流程包括下列步驟①開(kāi)始501;②等待用戶(hù)命令502，如果是變倍命令(zoom)則處理用戶(hù)變倍命令控制變倍電機(jī)運(yùn)動(dòng)505，又變倍電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，計(jì)算變焦電機(jī)需要移動(dòng)的步數(shù)，以保證在變倍過(guò)程中圖像始終清晰509，再變倍停止后發(fā)送自動(dòng)對(duì)焦命令512，然后循環(huán)處理下一幀數(shù)據(jù)528 ；如果是變焦命令(focus)則進(jìn)入步驟④；如果是空閑(idle)則延時(shí)使對(duì)焦線程休眠，減少資源占用524，再進(jìn)入步驟③；③判斷是否7秒都沒(méi)有收到用戶(hù)的任何命令526，是則經(jīng)過(guò)記錄當(dāng)前變倍變焦電機(jī)的位置527后再循環(huán)處理下ー幀數(shù)據(jù)528 ;否則直接循環(huán)處理下ー幀數(shù)據(jù)528 ；④判斷是否為手動(dòng)對(duì)焦504，是則依次經(jīng)過(guò)根據(jù)用戶(hù)的操作控制變焦電機(jī)的運(yùn)動(dòng)508，圖像最新清晰時(shí)更新物距511，用戶(hù)命令處理完畢后改變對(duì)焦?fàn)顟B(tài)為空閑狀態(tài)515，然后循環(huán)處理下ー幀數(shù)據(jù)528 ;否則進(jìn)入步驟⑤；⑤判斷PreFlag (是否經(jīng)過(guò)對(duì)焦預(yù)處理的變量)標(biāo)志位是否為非O值503,是則進(jìn)入步驟⑥，否則經(jīng)過(guò)對(duì)焦預(yù)處理，初始化標(biāo)志變量，設(shè)定對(duì)焦方向和有效的對(duì)焦范圍，獲取當(dāng)前幀的清晰度評(píng)價(jià)值Yl 506，然后進(jìn)入步驟⑥；⑥經(jīng)過(guò)控制設(shè)定好的電機(jī)移動(dòng)步數(shù)和方向，移動(dòng)變焦電機(jī)，然后在新的對(duì)焦位置讀取清晰度評(píng)價(jià)值Y2 507，根據(jù)變焦電機(jī)的移動(dòng)步數(shù)計(jì)算對(duì)焦值A(chǔ)F 510，比較AF值與設(shè)定的閥值threshold (當(dāng)前巾貞圖像清晰度比較閥值)并判斷是否大于閥值threshold 513,是則表示圖像正在變清晰，調(diào)整運(yùn)動(dòng)步數(shù)，防止歩數(shù)過(guò)大而錯(cuò)過(guò)最佳的對(duì)焦位置514，然后進(jìn)入步驟⑦；否則表示圖像正在變模糊516，需要調(diào)整運(yùn)動(dòng)的方向和歩數(shù)517，并維持對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，設(shè)定標(biāo)志PreFlag為零521，再轉(zhuǎn)跳到步驟③；⑦判斷圖像是否已到達(dá)最清晰的狀態(tài)518，是則經(jīng)過(guò)執(zhí)行圖像最清晰時(shí)更新物距522和改變對(duì)焦?fàn)顟B(tài)為空閑狀態(tài)525，再轉(zhuǎn)跳到步驟③，否則進(jìn)入步驟⑧；⑧判斷是否已錯(cuò)過(guò)最清晰的位置519，是則發(fā)送命令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)，回到記錄的最清晰點(diǎn)520，然后重新進(jìn)入步驟⑦判斷；否則維持對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，設(shè)置標(biāo)志PreFlag為零523，再轉(zhuǎn)跳到步驟③循環(huán)執(zhí)行本流程。4、變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法流程如圖6，變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法流程包括下列步驟①分別創(chuàng)建兩個(gè)線程變倍線程601和變焦線程602 ；
②變倍線程判斷是否有收到用戶(hù)變倍命令603，有則進(jìn)入步驟③，否則重復(fù)步驟②；變焦線程判斷是否有更新變倍電機(jī)位置的消息604，有則進(jìn)入步驟④，否則重復(fù)步驟②；③變倍線程把變倍電機(jī)即將要移動(dòng)的目標(biāo)位置發(fā)送到對(duì)焦線程605，然后移動(dòng)變倍電機(jī)607，進(jìn)入步驟⑤；④變焦線程查詢(xún)鏡頭的對(duì)焦曲線表，獲取當(dāng)前變倍位置對(duì)應(yīng)的變焦電機(jī)的位置606，然后移動(dòng)變焦電機(jī)到查詢(xún)的位置608，進(jìn)入步驟⑤； ⑤判斷是否收到停止命令610，是則結(jié)束611 ;否則表示本輪聯(lián)動(dòng)完成609，再轉(zhuǎn)跳到步驟②。
權(quán)利要求
1.一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于包括下列步驟 ①開(kāi)始(201); ②初始化鏡頭電機(jī)控制模塊(104)、DFF算法模塊(106)和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊(107)(202)，保證數(shù)據(jù)流向及數(shù)據(jù)分析的正確性； ③判斷是否開(kāi)始采集圖像(203)，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③； ④判斷是否有變倍命令(204)，是則通過(guò)變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，以變倍的步數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算變焦電機(jī)的步數(shù)(205)，然后控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置(210)，否則進(jìn)入步驟⑤； ⑤曝光和白平衡處理(206)，處理完成后數(shù)據(jù)被分成兩路 一路經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)視頻輸出(207)，直至結(jié)束流程(212);另一路依次經(jīng)過(guò)圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊(208)和DFF對(duì)焦處理模塊(209)后進(jìn)入步驟⑥； ⑥判斷是否為最佳清晰點(diǎn)(211)，是則結(jié)束流程(212)，否則經(jīng)過(guò)控制電機(jī)移動(dòng)到新的對(duì)焦位置(210)，然后跳轉(zhuǎn)到步驟③。
2.按權(quán)利要求I所述的一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于電機(jī)控制流程包括下列步驟 ①開(kāi)始(301); ②進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和控制接口初始化(302)后，再進(jìn)行鏡頭初始化，尋找鏡頭的零位點(diǎn)，確定鏡頭電機(jī)的有效移動(dòng)步數(shù)(303)，然后進(jìn)入步驟③； ③判斷是否收到用戶(hù)命令(304)，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③ ④根據(jù)用戶(hù)命令，移動(dòng)變倍電機(jī)或是變焦電機(jī)(305)，直至結(jié)束流程(306)。
3.按權(quán)利要求I所述的一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)處理流程包括下列步驟 ①開(kāi)始(401); ②把圖像畫(huà)分成12X12個(gè)小窗口(402)和設(shè)置IIR濾波器，開(kāi)始進(jìn)行圖像分析統(tǒng)計(jì)(403)； ③判斷對(duì)焦過(guò)程是否啟動(dòng)(404)，是則進(jìn)入步驟④，否則繼續(xù)步驟③； ④判斷是否采集圖像數(shù)據(jù)(405)，是則處理每個(gè)小窗口的統(tǒng)計(jì)值，然后根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的權(quán)重表計(jì)算整幅圖像的清晰度評(píng)價(jià)值，并把統(tǒng)計(jì)值經(jīng)過(guò)《公式I》轉(zhuǎn)換后發(fā)送給對(duì)焦線程(406)，再進(jìn)入步驟⑤，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③； 《公式 I》Y=150 G +77 R +29 B Y :清晰度評(píng)價(jià)值， G :圖像的綠色分量值，R :圖像的紅色分量值，B :圖像的藍(lán)色分量值； ⑤判斷對(duì)焦模式是否為全自動(dòng)(407)，是則比較當(dāng)前幀圖像數(shù)據(jù)的清晰度評(píng)價(jià)值與上一幀數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)值(408)，然后進(jìn)入步驟⑥，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③； ⑥判斷當(dāng)前幀清晰度評(píng)價(jià)值的變化范圍是否超出設(shè)定的閥值(409)，是則進(jìn)入步驟⑦，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③； ⑦判斷變化累計(jì)時(shí)間是否大于設(shè)定的時(shí)間閥值(410)，是則進(jìn)入步驟⑧，否則轉(zhuǎn)跳到步驟③； ⑧場(chǎng)景變化，圖像已變模糊，發(fā)送自動(dòng)對(duì)焦命令(411);再轉(zhuǎn)跳到步驟③循環(huán)執(zhí)行本流程。
4.按權(quán)利要求I所述的一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于DFF算法的工作流程包括下列步驟 ①開(kāi)始(501); ②等待用戶(hù)命令(502)， 如果是變倍命令則處理用戶(hù)變倍命令控制變倍電機(jī)運(yùn)動(dòng)(505)，又變倍電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法，計(jì)算變焦電機(jī)需要移動(dòng)的步數(shù)，以保證在變倍過(guò)程中圖像始終清晰(509 )，再變倍停止后發(fā)送自動(dòng)對(duì)焦命令(512 )，然后循環(huán)處理下一幀數(shù)據(jù)(528 ); 如果是變焦命令則進(jìn)入步驟④； 如果是空閑則延時(shí)使對(duì)焦線程休眠，減少資源占用(524)，再進(jìn)入步驟③； ③判斷是否7秒都沒(méi)有收到用戶(hù)的任何命令(526)，是則經(jīng)過(guò)記錄當(dāng)前變倍變焦電機(jī)的位置(527)后再循環(huán)處理下一幀數(shù)據(jù)(528);否則直接循環(huán)處理下一幀數(shù)據(jù)(528)； ④判斷是否為手動(dòng)對(duì)焦(504)，是則依次經(jīng)過(guò)根據(jù)用戶(hù)的操作控制變焦電機(jī)的運(yùn)動(dòng)(508)，圖像最新清晰時(shí)更新物距(511)，用戶(hù)命令處理完畢后改變對(duì)焦?fàn)顟B(tài)為空閑狀態(tài)(515)，然后循環(huán)處理下一幀數(shù)據(jù)(528);否則進(jìn)入步驟⑤； ⑤判斷是否經(jīng)過(guò)對(duì)焦預(yù)處理標(biāo)志位是否為非0值(503)，是則進(jìn)入步驟⑥，否則經(jīng)過(guò)對(duì)焦預(yù)處理，初始化標(biāo)志變量，設(shè)定對(duì)焦方向和有效的對(duì)焦范圍，獲取當(dāng)前幀的清晰度評(píng)價(jià)值Yl (506)，然后進(jìn)入步驟⑥； ⑥經(jīng)過(guò)控制設(shè)定好的電機(jī)移動(dòng)步數(shù)和方向，移動(dòng)變焦電機(jī)，然后在新的對(duì)焦位置讀取清晰度評(píng)價(jià)值Y2 (507)，根據(jù)變焦電機(jī)的移動(dòng)步數(shù)計(jì)算對(duì)焦值A(chǔ)F (510)，比較AF值與設(shè)定的閥值并判斷是否大于閥值(513)，是則表示圖像正在變清晰，調(diào)整運(yùn)動(dòng)步數(shù)，防止步數(shù)過(guò)大而錯(cuò)過(guò)最佳的對(duì)焦位置(514)，然后進(jìn)入步驟⑦；否則表示圖像正在變模糊(516)，需要調(diào)整運(yùn)動(dòng)的方向和步數(shù)(517)，并維持對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，設(shè)定對(duì)焦預(yù)處理標(biāo)志位為零(521)，再轉(zhuǎn)跳到步驟③； ⑦判斷圖像是否已到達(dá)最清晰的狀態(tài)(518)，是則經(jīng)過(guò)執(zhí)行圖像最清晰時(shí)更新物距(522)和改變對(duì)焦?fàn)顟B(tài)為空閑狀態(tài)(525)，再轉(zhuǎn)跳到步驟③，否則進(jìn)入步驟⑧； ⑧判斷是否已錯(cuò)過(guò)最清晰的位置(519)，是則發(fā)送命令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)，回到記錄的最清晰點(diǎn)(520)，然后重新進(jìn)入步驟⑦判斷；否則維持對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，設(shè)置對(duì)焦預(yù)處理標(biāo)志位為零(523 )，再轉(zhuǎn)跳到步驟③循環(huán)執(zhí)行本流程。
5.按權(quán)利要求I所述的一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于變倍變焦聯(lián)動(dòng)算法流程包括下列步驟 ①分別創(chuàng)建兩個(gè)線程變倍線程(601)和變焦線程(602)； ②變倍線程判斷是否有收到用戶(hù)變倍命令(603)，有則進(jìn)入步驟③，否則重復(fù)步驟②； 變焦線程判斷是否有更新變倍電機(jī)位置的消息(604)，有則進(jìn)入步驟④，否則重復(fù)步驟②； ③變倍線程把變倍電機(jī)即將要移動(dòng)的目標(biāo)位置發(fā)送到對(duì)焦線程(605)，然后移動(dòng)變倍電機(jī)(607)，進(jìn)入步驟⑤； ④變焦線程查詢(xún)鏡頭的對(duì)焦曲線表，獲取當(dāng)前變倍位置對(duì)應(yīng)的變焦電機(jī)的位置(606)，然后移動(dòng)變焦電機(jī)到查詢(xún)的位置(608)，進(jìn)入步驟⑤；⑤判斷是否收到停止命令(610)，是則結(jié)束(611);否則表示本輪聯(lián)動(dòng)完成(609)，再轉(zhuǎn)跳到步驟②。·
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于DFF的自動(dòng)對(duì)焦方法，涉及數(shù)字成像系統(tǒng)的對(duì)焦方法。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是鏡頭、圖像傳感器、圖像預(yù)處理模塊、圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊、DFF算法模塊和嵌入式微處理器依次連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的采集功能；對(duì)焦模式檢測(cè)電路、嵌入式微處理器、鏡頭電機(jī)控制模塊和鏡頭依次連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭焦距的控制；嵌入式微處理器和圖像傳感器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像傳感器的控制；嵌入式微處理器、DFF算法模塊和圖像清晰度評(píng)價(jià)模塊分別與共享內(nèi)存連接，實(shí)現(xiàn)各模塊間的數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明能夠自動(dòng)快速聚焦，圖像清晰，適應(yīng)不同場(chǎng)景，適用于一體化攝像機(jī)和安防監(jiān)控?cái)?shù)字成像系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102707545SQ20121020771
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者劉尚軍, 羅巍 申請(qǐng)人:武漢烽火眾智數(shù)字技術(shù)有限責(zé)任公司