CN103513395A - 一种被动式自动聚焦方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动式自动聚焦方法及装置，解决聚焦速度慢的问题。所述方法包括：获取原始图像数据；进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值；根据当前变焦值确定当前有效聚焦范围，如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；所述大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；所述小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到计算出的清晰度值为最佳清晰度值。

Description

一种被动式自动聚焦方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种被动式自动聚焦方法及装置。 

背景技术

自动聚焦(Auto Focus，AF)技术是指镜头自动对所拍摄的物体进行调焦，从而获得最清晰的图像。该技术已广泛应用于视频摄像机(Video Camera)、数码照相机(Digital Still Camera)、移动手机(Mobile Phone)等影像产品中。 

摄像机的视频自动聚焦技术主要有主动式聚焦和被动式聚焦两种。主动式聚焦通过接收主动发射的光波或者声波的反射波来测量目标的距离和方位，然后通过计算机来控制自动聚焦。被动式聚焦通过镜头和CCD/CMOS传感器采集到一系列图像，对每一帧图像进行实时处理，判断其是否聚焦，并给出反馈信号控制镜头移动，直到所采集的图像清晰为止。主动式聚焦速度快，但是聚焦精度较低，采用这些方法的仪器一般体积较大，价钱较贵，且对于近距离不太适用。基于图像处理的被动式聚焦仪器，体积小，价格便宜，其精度较高，但是，聚焦速度相对于主动式聚焦较慢。目前，面向消费类的影响产品普遍采用被动式聚焦方式。聚焦速度慢使得在聚焦的过程中，采集到较多的模糊的图像，给人的主观视觉效果较差。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种被动式自动聚焦方法及装置，解决聚焦速度慢的问题。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种被动式自动聚焦方法，包括： 

获取原始图像数据； 

进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值； 

根据当前变焦（zoom）值确定当前有效聚焦范围，如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；所述大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；所述小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到计算出的清晰度值为最佳清晰度值。 

进一步地，所述第一步长为镜头的步进电机能够移动的最大步长。 

进一步地，所述如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置，包括： 

判断当前镜头是否处于远焦区，如果处于远焦区，则采用第二步长移动镜头，直到当前镜头处于近焦区，采用镜头在近焦区时的处理，如果不处于远焦区，判断当前镜头是否在近焦区，如果处于近焦区，则采用镜头在近焦区时的处理，即用第三步长继续移动镜头，直到当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，如果不处于近焦区，则当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，即用第四步长继续移动镜头，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，则上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。 

进一步地，所述第一步长大于等于所述第二步长，所述第二步长大于所述第三步长，所述第三步长大于等于所述第四步长。 

进一步地，所述第四步长为镜头的步进电机能够移动的最小步长。 

进一步地，所述判断当前镜头是否处于远焦区，包括：判断当前清晰度值是否小于预设远焦区门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于远焦区，如果不小于，则判断当前镜头不处于远焦区。 

进一步地，所述判断当前镜头是否在近焦区，包括：采用下式计算变化因子ratio，判断变化因子是否小于预设的近焦区比率门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于近焦区，如果不小于，则判断当前镜头处于峰值区； 

$\mathrm{ratio}=\left|\frac{f_1-f_2}{\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}1-\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}2}\right|$

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值，focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。 

进一步地，在进行清晰度计算前，所述方法还包括：先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。 

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种被动式自动聚焦装置，包括图像采集模块、清晰度计算模块以及分析调整模块，其中： 

所述图像采集模块，用于获取原始图像数据； 

所述清晰度计算模块，用于进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值； 

所述分析调整模块，用于根据当前变焦（zoom）值确定当前有效聚焦范围，判断如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；判断如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；所述大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；所述小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到所述清晰度计算模块计算出的清晰度值为最佳清晰度值。 

进一步地，所述第一步长为镜头的步进电机能够移动的最大步长。 

进一步地，所述分析调整模块判断如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置，包括： 

所述分析调整模块判断当前镜头是否处于远焦区，如果处于远焦区，则采用第二步长移动镜头，直到当前镜头处于近焦区，采用镜头在近焦区时的处理，如果不处于远焦区，判断当前镜头是否在近焦区，如果处于近焦区，则采用镜头在近焦区时的处理，即用第三步长继续移动镜头，直到当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，如果不处于近焦区，则当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，即用第四步长继续移动镜头，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，则上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。 

进一步地，所述第一步长大于等于所述第二步长，所述第二步长大于所述第三步长，所述第三步长大于等于所述第四步长。 

进一步地，所述第四步长为镜头的步进电机能够移动的最小步长。 

进一步地，所述分析调整模块判断当前镜头是否处于远焦区，包括：判断当前清晰度值是否小于预设远焦区门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于远焦区，如果不小于，则判断当前镜头不处于远焦区。 

进一步地，所述分析调整模块判断当前镜头是否在近焦区，包括：采用下式计算变化因子ratio，判断变化因子是否小于预设的近焦区比率门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于近焦区，如果不小于，则判断当前镜头处于峰值区； 

$\mathrm{ratio}=\left|\frac{f_1-f_2}{\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}1-\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}2}\right|$

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值，focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。 

进一步地，所述清晰度计算模块，还用于在进行清晰度计算前，先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。 

本发明实施例引入有效聚焦范围，能够使得摄像机对于不同聚焦位置采 用不同的聚焦策略，快速进入有效聚焦范围进行调节，提高了自动聚焦的速度。另外，本发明不需要额外的辅助装置就可以实现快速、精确的视频自动聚焦，具有良好的主观视觉效果。 

附图说明

图1为实施例1方法流程图； 

图2为实施例2装置结构示意图； 

图3为实施例3方法流程图； 

图4a-4d为给定焦距f下的有效聚焦范围示意图； 

图5a-5b为镜头位置位于有效聚焦范围之外时镜头移动方向的示意图； 

图6为清晰度曲线区域划分的示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。 

实施例1 

本实施例介绍被动式自动聚焦方法，如图1所示，包括以下步骤110-160： 

步骤110，获取原始图像数据； 

步骤120，进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值； 

优选地，在进行清晰度计算前，为了获得更好的结果，先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。 

步骤130，根据当前zoom（变焦）值确定当前有效聚焦范围； 

步骤140，判断镜头的当前位置是否处于当前有效聚焦范围内，如果不处于则执行步骤150，如果处于，则执行步骤160； 

步骤150，采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，返回步骤140，该大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内； 

步骤160，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；该小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到计算出的清晰度值为最佳清晰度值。 

该最佳清晰度值是指在调整过程中所能计算出的最大清晰度值。 

通过根据摄像机镜头所在位置的不同采用不同的聚焦策略，能够使镜头快速地移动到最佳的聚焦位置，解决聚焦速度慢的问题。 

实施例2 

本实施例介绍实现实施例1方法的装置，如图2所示，包括图像采集模块、清晰度计算模块以及分析调整模块，其中： 

该图像采集模块，用于获取原始图像数据； 

该清晰度计算模块，用于进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值； 

该分析调整模块，用于根据当前zoom值确定当前有效聚焦范围，如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；该大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；该小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到所述清晰度计算模块计算出的清晰度值为最佳清晰度值。 

上述分析调整模块判断如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置，包括： 

分析调整模块判断当前镜头是否处于远焦区，如果处于远焦区，则采用 第二步长移动镜头，直到当前镜头处于近焦区，采用镜头在近焦区时的处理，如果不处于远焦区，判断当前镜头是否在近焦区，如果处于近焦区，则采用镜头在近焦区时的处理，即用第三步长继续移动镜头，直到当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，如果不处于近焦区，则当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，即用第四步长继续移动镜头，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，则上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。 

上述第一步长大于等于第二步长，第二步长大于第三步长，第三步长大于等于第四步长。其中第一步长为镜头的步进电机能够移动的最大步长，第四步长为镜头的步进电机能够移动的最小步长。 

具体地，分析调整模块根据当前清晰度值是否小于预设远焦区门限阈值来判断当前镜头是否处于远焦区，如果小于，则判断当前镜头处于远焦区，如果不小于，则判断当前镜头不处于远焦区。 

分析调整模块可根据变化因子ratio是否小于预设的近焦区比率门限阈值来判断当前镜头是否在近焦区，如果小于，则判断当前镜头处于近焦区，如果不小于，则判断当前镜头处于峰值区。变化因子ratio计算式： 

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值，focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。 

优选地，该清晰度计算模块，还可用于在进行清晰度计算前，先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。 

实施例3 

本实施例是对实施例1方法的具体说明，如图3所示，包括以下步骤： 

步骤210，从摄像头获取原始图像数据； 

步骤220，对获取的原始图像数据进行去噪声处理，并对处理之后的图 像数据进行清晰度计算，得到清晰度值； 

例如用梯度算子或者是对比度等方法来进行清晰度计算。 

清晰度计算的步骤位于此处仅为示例，也可以不在此处执行，而在后续任何需要的时候进行计算。 

步骤230，利用当前镜头的zoom数值、当前镜头的位置以及图像的清晰度值确定镜头移动方向以及移动步长，最终获得最佳清晰度值以及镜头的最佳聚焦位置； 

在下述自动聚焦过程中，每移动一次镜头位置，都要从摄像头获取经过去噪等处理之后的图像数据，计算清晰度值，然后再进行后续判断，确定镜头下一步移动的方向和步长。为了描述的简洁，下述实施例中省略了去噪处理的步骤。 

具体包括以下步骤： 

步骤2301，获得当前的zoom值，根据该zoom值确定当前有效聚焦范围，记当前有效的聚焦范围为[near_range,far_range]； 

该zoom值为镜头参数，用来表征镜头放大和缩小的倍数，反映了可变镜头的焦距长短。 

预先为每个zoom值配置其对应的当前有效聚焦范围。每个zoom值对应的有效聚焦范围采用以下方法确定： 

对于任何一个zoom值，它的有效聚焦范围（即最近聚焦距离对应的镜头位置，与最远聚焦距离对应的镜头位置之间的范围）都只是镜头可移动范围的一部分，设定此区间可以有效的加快聚焦速度。 

有效聚焦范围Near端镜头位置值设定：在实际应用中，每个zoom值都有一个最近聚焦距离，其对应的聚焦之后的镜头位置也不一样。可利用实验测试或者结合曲线拟合等手段进行测量获得。 

有效聚焦范围Far端镜头位置值设定：对于每个zoom值来说，一般最远聚焦距离为无穷远处，可利用实验测试或者结合曲线拟合等手段进行测量获得。 

通过以上方法便可以得到任何一个zoom值的有效聚焦范围。可将此聚焦范围存储在摄像机中，作为调整参数。 

由于有效聚焦范围的上下限是随着zoom值的变换而渐进变化的，为了节省存储内存，可将所有zoom值划分为连续的不同的区间，对一个zoom区间内各个zoom值对应的有效聚焦范围取并集，作为当前zoom区间对应的有效聚焦范围。为了增强测试结果的鲁棒性，可在有效聚焦范围两端加上适当的裕度。 

如果摄像机镜头的一致性较好，有效聚焦范围的测试结果可以对任何镜头都适用，否则需要适当的调整。 

步骤2302，获得镜头的当前位置focus_lens，判断镜头的当前位置是否位于当前有效聚焦范围内，如果镜头的当前位置不在当前有效聚焦范围内，则执行步骤2303，如果镜头的当前位置在该当前有效聚焦范围内，则执行步骤2304； 

图4给出了给定焦距f时，有效的聚焦范围的示意图。其中u表示物距，v表示像距。从图中可以看出，当焦距为f时，图4a所给定的物距的物体是不可能聚焦的。只有物距增大到一定程度才有可能聚焦，如图4b所示。随着物距的增大，像距越来越小，如图4c和4d所示。由图4可见，给定焦距f的有效的聚焦范围并不是镜头可移动的范围。由于不同的焦距所对应的有效聚焦范围是不同的。针对不同的应用，可以为不同的焦距划分不同的有效聚焦范围，使得聚焦搜索的范围大大的减小，从而提高聚焦速度。 

步骤2303，根据镜头当前位置以及当前有效聚焦范围的位置，确定镜头的移动方向为向当前有效聚焦范围内移动的方向，确定镜头的移动步长为第一步长，按确定的方向和步长移动镜头后，返回步骤2302； 

可采用以下方式确定镜头移动的方向：判断delta_near=abs(focus_lens-near_range)与delta_far＝abs(focus_lens-far_range)的大小，如果delta_near小于delta_far，则镜头移动的方向为图5a中所示far方向，否则，镜头移动的方向则为图5b中所示near方向。总之需将镜头移动到当前有效聚焦范围内。为了将镜头快速调整至当前有效聚焦范围内，优选该第一步长 为镜头的步进电机能够移动的最大步长。通过向镜头的步进电机发送控制信号以调整镜头的位置。 

步骤2304，判断当前镜头是否在所拍摄场景的远焦区，如果是，执行步骤2305，否则执行步骤2306； 

具体地，读取当前原始图像的清晰度值，将其值记为f，判断f是否小于远焦区门限阈值，如果小于，则认为当前镜头在所拍摄场景的远焦区，如图6所示。 

步骤2305，确定镜头的移动方向为向初始最佳聚焦点移动的方向，确定镜头的移动步长为第二步长即远焦区对应的基本步长，按确定的方向和步长移动镜头后，返回步骤2304； 

优选地，可设置初始最佳聚焦点为当前有效聚焦范围的中心位置，并结合当前镜头位于当前有效聚焦范围的位置来判定镜头移动的方向，如果镜头的当前位置离当前有效聚焦范围的near端较近，则镜头移动的方向为far方向，反之，则镜头移动的方向应为near方向。也可以根据经验值或者前几帧图像的最终聚焦位置确定一个可能的初始最佳聚焦点，以节约镜头移动的时间。但该初始最佳聚焦点仅为一个估计的最佳聚焦点，在镜头移动过程中，如果发现清晰度值下降，则可调整移动方向，最终使得清晰度值大于远焦区门限阈值。 

步骤2306，判断当前镜头是否在所拍摄场景的近焦区，如果是，执行步骤2307，否则执行步骤2308； 

优选地，可根据变化因子ratio是否小于预设的近焦区比率门限阈值，如果是，则认为当前镜头在所拍摄场景的近焦区，如图6所示，如果ratio大于该近焦区比率门限阈值，则认为当前镜头在实际最佳聚焦点附近，当前图像的清晰度在清晰度峰值附近。 

当前镜头位置的清晰度曲线的变化因子ratio为： 

$\mathrm{ratio}=\left|\frac{f_1-f_2}{\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}1-\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}2}\right|$

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值， focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。 

变化因子ratio反应了清晰度曲线的斜率，当斜率越来越大时，说明越来越接近清晰度峰值。当然除了采用变化因子ratio来进行位置判定外，也可继续采用清晰度值来进行判定，只要预设对应的近焦区门限阈值即可。 

步骤2307，确定镜头的移动方向不变，镜头的移动步长为第三步长即近焦区对应的基本步长，按确定的方向和步长移动镜头后，返回步骤2306； 

步骤2308，此时，当前镜头在实际最佳聚焦点附近（即峰值区），计算当前图像的清晰度值，记为f_a； 

步骤2309，确定镜头的移动方向不变，镜头的移动步长为第四步长，该第四步长优选为镜头的步进电机能够移动的最小步长，按确定的方向和步长移动镜头后，计算当前图像的清晰度值，记为f_b； 

第四步长采用镜头步进电机能够移动的最小步长，尽可能避免清晰度跨峰时给人带来视频“虚晃”的感觉。 

步骤2310，判断f_b是否小于f_a，如果是，则f_a即为最佳清晰度，镜头返回上一次的位置，该位置为最佳聚焦位置，当前场景聚焦结束，否则，将最新计算的清晰度值作为上一次移动后的清晰度值，返回步骤2309，移动镜头，计算移动后最新的清晰度值，通过不断移动和判断，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。 

按既定方向不断移动镜头位置，刚开始清晰度值应该是不断增加的，因为清晰度对应变化曲线处于上升阶段，直到新得到一帧图像的清晰度值小于上一帧的清晰度值，则镜头返回上一帧图像所对应的镜头位置，此镜头位置为当前场景的最佳聚焦位置。也就是说，只有清晰度值先增加后减小，才能确定可能越过最高峰，上一次移动的位置才是对应的清晰度最高峰值位置。 

当最新计算的清晰度值小于或等于上一次计算的清晰度值时，可认为上一次计算的清晰度为最佳清晰度，该最佳清晰度是在上述调整过程中所能计算中的最大的清晰度值，由于步长的原因，有可能该最佳清晰度并不是实际 的最佳清晰度，但此时聚焦获得的图像已经可以满足肉眼所及的清楚的要求，将此时的清晰度值设为当前图像对应的清晰度峰值，镜头位置为最佳聚焦位置，当前图像聚焦结束。 

上述提到的四个步长的关系优选如下，第一步长大于等于第二步长，第二步长大于第三步长，第三步长大于等于第四步长。例如，第一步长＞第二步长＞第三步长大于第四步长，或者第一步长≥第二步长＞第三步长＞第四步长。 

本实施例中的远焦区、近焦区以及峰值区的划分可由本领域技术人员自行确定。在其他实施例中，也在有效聚焦范围内时，也可以仅划分两个区，分别采用不同的步长。各区域所涉及的阈值，例如远焦区门限阈值，近焦区比率门限阈值可根据经验值确定。 

为了提高聚焦速度，使得镜头的位置尽快达到清晰度曲线的峰值所对应的位置，在镜头位于当前有效聚焦范围之外时，需要用较大的步长进行调整，使镜头快速移到有效聚焦范围内。在当前有效聚焦范围内，还可以根据不同的位置确定不同的移动步长，越接近清晰度峰值，镜头移动的步长越小。从而，在保证搜索精度的前提下，提高了搜索的速度。 

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (16)

1.一种被动式自动聚焦方法，包括：

获取原始图像数据；

进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值；

根据当前变焦（zoom）值确定当前有效聚焦范围，如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；所述大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；所述小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到计算出的清晰度值为最佳清晰度值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一步长为镜头的步进电机能够移动的最大步长。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置，包括：

判断当前镜头是否处于远焦区，如果处于远焦区，则采用第二步长移动镜头，直到当前镜头处于近焦区，采用镜头在近焦区时的处理，如果不处于远焦区，判断当前镜头是否在近焦区，如果处于近焦区，则采用镜头在近焦区时的处理，即用第三步长继续移动镜头，直到当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，如果不处于近焦区，则当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，即用第四步长继续移动镜头，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，则上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述第一步长大于等于所述第二步长，所述第二步长大于所述第三步长，所述第三步长大于等于所述第四步长。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述第四步长为镜头的步进电机能够移动的最小步长。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述判断当前镜头是否处于远焦区，包括：判断当前清晰度值是否小于预设远焦区门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于远焦区，如果不小于，则判断当前镜头不处于远焦区。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述判断当前镜头是否在近焦区，包括：采用下式计算变化因子ratio，判断变化因子是否小于预设的近焦区比率门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于近焦区，如果不小于，则判断当前镜头处于峰值区；

$\mathrm{ratio}=\left|\frac{f_1-f_2}{\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}1-\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}2}\right|$

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值，focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

在进行清晰度计算前，所述方法还包括：先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。

9.一种被动式自动聚焦装置，包括图像采集模块、清晰度计算模块以及分析调整模块，其中：

所述图像采集模块，用于获取原始图像数据；

所述清晰度计算模块，用于进行清晰度计算，得到原始图像数据的清晰度值；

所述分析调整模块，用于根据当前变焦（zoom）值确定当前有效聚焦范围，判断如果镜头的当前位置不处于当前有效聚焦范围内，则采用大步长粗调聚焦策略调整镜头位置，待镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；判断如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置；所述大步长粗调聚焦策略包括：采用第一步长移动镜头直到镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内；所述小步长精调聚焦策略包括：使用小于第一步长的步长移动镜头，直到所述清晰度计算模块计算出的清晰度值为最佳清晰度值。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述第一步长为镜头的步进电机能够移动的最大步长。

11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于：

所述分析调整模块判断如果镜头的当前位置处于当前有效聚焦范围内，则采用小步长精调聚焦策略调整镜头位置，包括：

所述分析调整模块判断当前镜头是否处于远焦区，如果处于远焦区，则采用第二步长移动镜头，直到当前镜头处于近焦区，采用镜头在近焦区时的处理，如果不处于远焦区，判断当前镜头是否在近焦区，如果处于近焦区，则采用镜头在近焦区时的处理，即用第三步长继续移动镜头，直到当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，如果不处于近焦区，则当前镜头处于峰值区，采用镜头在峰值区时的处理，即用第四步长继续移动镜头，直到移动后计算的最新的清晰度值小于上一次移动后计算的清晰度值，则上一次移动后计算的清晰度值为最佳清晰度值，上一次移动后镜头的位置为最佳聚焦位置。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：

所述第一步长大于等于所述第二步长，所述第二步长大于所述第三步长，所述第三步长大于等于所述第四步长。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：

所述第四步长为镜头的步进电机能够移动的最小步长。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于：

所述分析调整模块判断当前镜头是否处于远焦区，包括：判断当前清晰度值是否小于预设远焦区门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于远焦区，如果不小于，则判断当前镜头不处于远焦区。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于：

所述分析调整模块判断当前镜头是否在近焦区，包括：采用下式计算变化因子ratio，判断变化因子是否小于预设的近焦区比率门限阈值，如果小于，则判断当前镜头处于近焦区，如果不小于，则判断当前镜头处于峰值区；

$\mathrm{ratio}=\left|\frac{f_1-f_2}{\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}1-\mathrm{focus}\_\mathrm{lens}2}\right|$

其中，f₁为当前帧图像的当前清晰度值，f₂为上一帧图像的清晰度值，focus_lens1为当前帧图像对应的镜头的当前位置，focus_lens2为上一帧图像对应的镜头的位置。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述清晰度计算模块，还用于在进行清晰度计算前，先对获取的原始图像数据进行去噪声处理。

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