CN105430268A - 一种自动聚焦处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于摄像机技术领域，提供了一种自动聚焦处理方法和装置。所述方法包括：将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。通过本发明减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性，为用户提供了更好的自动聚焦体验。

Description

一种自动聚焦处理方法和装置

技术领域

本发明属于摄像机技术领域，尤其涉及一种自动聚焦处理方法和装置。

背景技术

随着微电子技术、超大规模集成电路技术的进一步发展，数字成像技术的发展日新月异，数字摄像机越来越多出现在人们的日常生活中。同时人们对摄像机要求越来越苛刻，既要求摄像机通过自动曝光能够准确地还原场景，又要求自动聚焦能够保证图像的清晰度。因此对摄像机的自动曝光和自动聚焦都提出了苛刻的要求。

自动曝光是指以人的视觉主观感觉为依据通过控制图像传感器曝光量和镜头光圈大小使得图像亮度得到最优化的过程。

自动聚焦是利用图像信号处理对清晰图像和模糊图像进行判别，根据图像信号处理信息移动镜头从而获得得到最清晰的图像。其中清晰的图像比模糊图像有更多边缘信息，通常采用通过统计图像边缘信息的图像清晰评价函数来判断图像的清晰程度。越清晰的图像，图像清晰评价函数值越大，反之图像越模糊，图像清晰评价函数值越小。通过移动镜头来得到不同的图像清晰评价函数值，通过得到的不同的评价函数值比较从而获得最大的评价函数值，进而获得最清晰的图像。

由于点光源的影响，图像清晰评价函数最大值的位置并不是图像最清晰的位置，甚至偏离图像最清晰位置较远。如果此时使用图像评价函数值来做自动聚焦，最后镜头停留的位置并不是图像最佳聚焦位置，而是图像较为模糊的聚焦位置，因此会得到一张比较模糊的图像。

故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种自动聚焦处理方法和装置，以减少点光源对自动聚焦的影响，提高自动聚焦的准确性，为用户提供更好的自动聚焦体验。

本发明实施例的第一方面，提供一种自动聚焦处理方法，所述方法包括：

将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

本发明实施例的第二方面，提供一种自动聚焦处理装置，所述装置包括：

分割模块、标记模块、处理模块以及确定模块；

所述分割模块，用于将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

所述标记模块，用于确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

所述处理模块，用于计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

所述确定模块，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块，确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块，计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置，从而减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性，为用户提供了更好的自动聚焦体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的自动聚焦处理方法的实现流程图；

图2是本发明实施例一提供的达到预定曝光条件的图像的图像块示例图；

图3是本发明实施例一提供的亮度直方图示例图；

图4是本发明实施例一提供的爬山法示例图；

图5是本发明实施例二提供的自动聚焦处理方法的实现流程图；

图6是本发明实施例三提供的自动聚焦处理装置的组成示意图；

图7是本发明实施例四提供的自动聚焦处理装置的组成示意图。

具体实施方式

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。

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的自动聚焦处理方法的实现流程，所述实现流程详述如下：

在步骤S101中，将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

较佳的，将达到预定曝光条件的图像分割为17*15个图像块，如图2是达到预定曝光条件的图像的图像块示例图。

在步骤S102中，确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

进一步的，所述确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块，具体包括：

获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

在本发明实施例中，为了便于识别点光源最亮部分和点光源周围次亮部分，将所述亮度直方图分为五个区域，如图3所示，横轴表示像素点的亮度值，左端最暗，亮度值为0，右端最亮，亮度值为255，纵轴表示像素点数目，hist1是所述亮度直方图的第一区域，hist2是所述亮度直方图的第二区域，hist3是所述亮度直方图的第三区域，hist4是所述亮度直方图的第四区域，hist5是所述亮度直方图的第五区域。

当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。

较佳的，所述预设像素点数量为2000。

在本发明实施例中，有所述标记的图像块为含有点光源的图像块，无所述标记的图像块为不含有点光源的图像块。

在步骤S103中，计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

在本发明实施例中，所述图像清晰评价函数平均值是不含有点光源的图像块的图像清晰评价函数值的累加，剔除了含有点光源的图像块，减轻甚至消除了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性。

在本发明实施例中，可以采用Sobel边缘检测算子，提取图像块的水平方向和垂直方向的边缘成分，并通过公式(1)计算所述图像块的边缘能量，所述边缘能量为图像清晰评价函数。

F_(m,n)＝H_(m,n) ²+V_(m,n) ²⑴

其中，H_(m,n)和V_(m,n)分别表示像素(m,n)位置处的水平和垂直梯度分量信息，一个像素可以包含多个像素点。

H_(m,n)＝(G*S_hor)_(m,n)⑵

V_(m,n)＝(G*S_ver)_(m,n)⑶

其中，G为图像块的亮度值矩阵，*为卷积运算，S_hor和S_ver分别为水平方向和垂直方向的边缘检测算子，S_hor和S_ver具体为：

$\begin{array}{cc}{S}_{hor}=\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& 1\\ -2& 0& 2\\ -1& 0& 1\end{array}\right]& S_{ver}=\left[\begin{array}{ccc}-1& -2& -1\\ 0& 0& 0\\ 1& 2& 1\end{array}\right]\end{array}$

在步骤S104中，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

示例性的，可以通过爬山法移动镜头的位置，以确定镜头的最佳聚焦位置。

爬山法原理如图4所示，横轴表示镜头聚焦位置，纵轴表示图像清晰评价函数值，驱动镜头的步进电机从横轴的左端出发，以等步长驱动镜头向右运动，每走一步，就计算一次图像的图像清晰评价函数值，若计算所得图像清晰评价函数值逐渐增大，说明步进电机驱动方向正确，当图像清晰评价函数值第一次出现减小现象时，说明镜头已经越过最佳聚焦位置，此时，步进电机应反向运转，减小步长，带动镜头向左移动，往回寻找最佳聚焦位置。同理，当图像清晰评价函数再次出现减小现象时，步进电机又一次反转运行，进一步减小步长，带动镜头向右搜索。如此反复搜索，直到步进电机的步长减小到设定值，搜索结束，图4中手掌位置为镜头最终停留位置，即最佳聚焦位置。

通过爬山法移动镜头的位置，能够准确找到图像清晰评价函数平均值的峰值位置，实现准确聚焦。

通过本发明实施例，减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性，为用户提供了更好的自动聚焦体验。

实施例二：

图5示出了本发明实施例二提供的自动聚焦处理方法的实现流程，所述实现流程详述如下：

在步骤S501中，获取达到预定曝光条件的图像；

进一步的，所述获取达到预定曝光条件的图像，具体包括：

获取当前所拍摄图像的亮度直方图；

在本发明实施例中，为了便于识别点光源最亮部分和点光源周围次亮部分，将所述亮度直方图分为五个区域，如图3所示，横轴表示像素点的亮度值，左端最暗，亮度值为0，右端最亮，亮度值为255，纵轴表示像素点数目；hist1是所述亮度直方图的第一区域，像素点的亮度值为0～7；hist2是所述亮度直方图的第二区域，像素点的亮度值为8～15；hist3是所述亮度直方图的第三区域，像素点的亮度值为16～127；hist4是所述亮度直方图的第四区域，像素点的亮度值为128～159；hist5是所述亮度直方图的第五区域，像素点的亮度值为160～255。

根据所述亮度直方图，计算所述当前所拍摄图像的亮度值；

在本发明实施例中，根据所述亮度值直方图，所述当前所拍摄图像的亮度值 $brightness=\underset{i=1}{\overset{5}{\Σ}}({\mathrm{hist}}_{i^{-}}+{\mathrm{hist}}_{i^{+}})/2*{\mathrm{value}}_i/65535,$ 其中，为了简化计算量，将当前所拍摄图像的像素点数量量化为65535，和为第i区域的亮度分界值，value_i为第i区域的像素点数量；

为了更好的理解本发明，以所述亮度直方图的第一区域为例，由于第一个区域的像素点的亮度值为0～7，则为0，为7，value₁为第一区域的像素点数量。

判断所述当前所拍摄图像的亮度值是否等于预设曝光亮度目标值；

在本发明实施例中，根据所述当前所拍摄图像的亮度值，控制摄像机的快门和镜头光圈大小改变所述当前所拍摄图像的曝光，以使所述当前所拍摄图像的亮度值等于预设曝光亮度目标值，设置所述预设曝光亮度目标值是为了保证所述当前所拍摄图像明暗均匀，达到一个比较理想的曝光效果。

当所述当前所拍摄图像的亮度值等于所述预设曝光亮度目标值时，确定所述当前所拍摄图像为所述达到预定曝光条件的图像。

较佳的，所述预设曝光亮度目标值为96。

在步骤S502中，将所述达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

较佳的，将所述达到预定曝光条件的图像分割为17*15个图像块，如图2是达到预定曝光条件的图像的图像块示例图。

在步骤S503中，确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

进一步的，所述确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块，具体包括：

获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

在本发明实施例中，为了便于识别点光源最亮部分和点光源周围次亮部分，将所述亮度直方图分为五个区域，如图3所示，横轴表示像素点的亮度值，左端最暗，亮度值为0，右端最亮，亮度值为255，纵轴表示像素点数目，hist1是所述亮度直方图的第一区域，hist2是所述亮度直方图的第二区域，hist3是所述亮度直方图的第三区域，hist4是所述亮度直方图的第四区域，hist5是所述亮度直方图的第五区域。

当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。

较佳的，所述预设像素点数量为2000。

在本发明实施例中，有标记信息的图像块是含有点光源的图像块，无标记信息的图像块是不含有点光源的图像块。

在步骤S504中，计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

在本发明实施例中，所述图像清晰评价函数平均值是不含有点光源的的图像块的图像清晰评价函数值的累加，剔除了含有点光源的图像块，减轻甚至消除了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性。

在本发明实施例中，图像清晰评价函数值的具体计算方法参见实施例一的描述，在此不再赘述。

在步骤S505中，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

所述爬山法原理参见实施例一的描述，在此不再赘述。

通过本发明实施例，减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性，为用户提供了更好的自动聚焦体验。

实施例三：

图6示出了本发明实施例三提供的自动聚焦处理装置的组成示意图，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：

分割模块61，用于将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

标记模块62，用于确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

进一步的，所述标记模块62具体包括：

获取单元621，用于获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

处理单元622，用于当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。

处理模块63，用于计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

确定模块64，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

本发明实施例提供的自动聚焦处理装置可以使用在前述对应的方法实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。

通过本发明实施例，减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性，为用户提供了更好的自动聚焦体验。

实施例四：

图7示出了本发明实施例四提供的自动聚焦处理装置的组成示意图，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：

获取模块71，用于获取达到预定曝光条件的图像；

所述获取模块71具体包括：

获取单元711、计算单元712、判断单元713以及确定单元714；

所述获取单元711，用于获取当前所拍摄图像的亮度直方图；

所述计算单元712，用于根据所述亮度直方图，计算所述当前所拍摄图像的亮度值；

所述判断单元713，用于判断所述当前所拍摄图像的亮度值是否等于预设曝光亮度目标值；

所述确定单元714，用于当所述当前所拍摄图像的亮度值等于所述预设曝光亮度目标值时，确定所述当前所拍摄图像为所述达到预定曝光条件的图像。

分割模块72，用于将所述达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

标记模块73，用于确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

进一步的，所述标记模块73具体包括：

获取单元731，用于获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

处理单元732，用于当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。

处理模块74，用于计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

确定模块75，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

本发明实施例提供的自动聚焦处理装置可以使用在前述对应的方法实施例二中，详情参见上述实施例二的描述，在此不再赘述。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块或单元完成，即所述装置的内部结构划分成不同的功能模块或单元，上述功能模块或单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件的形式实现。另外，各功能模块或单元的具体名称也只是为了便于相互区别，并不用于限制本申请的保护范围。

综上所述，本发明实施例获取达到预定曝光条件的图像，将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块，确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块，计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置，从而减少了点光源对自动聚焦的影响，提高了自动聚焦的准确性和用户体验。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

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。

Claims (8)

1.一种自动聚焦处理方法，其特征在于，所述方法包括：

将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块之前，还包括：

获取所述达到预定曝光条件的图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述达到预定曝光条件的图像，具体包括：

获取当前所拍摄图像的亮度直方图；

根据所述亮度直方图，计算所述当前所拍摄图像的亮度值；

判断所述当前所拍摄图像的亮度值是否等于预设曝光亮度目标值；

当所述当前所拍摄图像的亮度值等于所述预设曝光亮度目标值时，确定所述当前所拍摄图像为所述达到预定曝光条件的图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块，具体包括：

获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。

5.一种自动聚焦处理装置，其特征在于，所述装置包括：

分割模块、标记模块、处理模块以及确定模块；

所述分割模块，用于将达到预定曝光条件的图像分割为多个图像块；

所述标记模块，用于确定所述多个图像块中含有点光源的图像块，并标记所述含有点光源的图像块；

所述处理模块，用于计算每个图像块的图像清晰评价函数值，并将无所述标记的图像块的图像清晰评价函数值进行累加，将累加后的值作为所述达到预定曝光条件的图像的图像清晰评价函数平均值；

所述确定模块，根据所述图像清晰评价函数平均值，确定镜头的最佳聚焦位置。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

获取模块，用于获取所述达到预定曝光条件的图像。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块具体包括：

获取单元、计算单元、判断单元以及确定单元；

所述获取单元，用于获取当前所拍摄图像的亮度直方图；

所述计算单元，用于根据所述亮度直方图，计算所述当前所拍摄图像的亮度值；

所述判断单元，用于判断所述当前所拍摄图像的亮度值是否等于预设曝光亮度目标值；

所述确定单元，用于当所述当前所拍摄图像的亮度值等于所述预设曝光亮度目标值时，确定所述当前所拍摄图像为所述达到预定曝光条件的图像。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标记模块具体包括：

获取单元，用于获取所述多个图像块中每个图像块的亮度直方图，所述亮度直方图包含五个区域，其中，像素点的亮度值为0～255，第一个区域的像素点的亮度值为0～7，第二个区域的像素点的亮度值为8～15，第三个区域的像素点的亮度值为16～127，第四个区域的像素点的亮度值为128～159，第五个区域的像素点的亮度值为160～255；

处理单元，用于当第五个区域的像素点数量大于预设像素点数量，且所述第五个区域的像素点数量是第四个区域的像素点数量的两倍以上时，确定该图像块为含有点光源的图像块，并标记该含有点光源的图像块。