CN105629628A - 自动对焦方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种自动对焦方法及装置，方法包括：获取镜头沿第一方向每移动第一步长成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据第一图像的对比度确定镜头的对焦方向和第一位置；获取镜头沿对焦方向从第一位置开始每移动第二步长成像设备所得到对应镜头位置的第二图像，根据第二图像的对比度确定第二位置；确定对焦范围，所述对焦范围为以第二位置为中心的区域；在对焦范围内移动镜头，将成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为镜头的对焦位置。该方法可以有效提高自动对焦的速度和准确性，特别是在成像场景变化不是太大的情况下，可以快速、准确地获取到对焦位置。

Description

自动对焦方法及装置

技术领域

本发明涉及自动对焦技术领域，尤其涉及一种自动对焦方法及装置。

背景技术

自动对焦是现代光学成像***中必不可少的关键技术，随着科学技术的飞速发展，数字成像***中的精确聚焦问题受到人们的普遍关注。自动对焦是指通过照相机中的对焦机构变动物距和相距的位置，使被拍物体的成像清晰的过程。随着电子设备的快速发展，各种包含拍摄功能的电子设备使用越来越频繁，用户对自动对焦功能的要求也越来越高。

成像设备为了得到清晰的图像，需要通过成像设备中的对焦模块使成像目标在图像传感器，例如互补金属氧化半导体(CMOS，ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)或电荷藕合器件(CCD，ChargeCoupledDevice)平面的成像处于对焦状态，即使得像距、物距以及焦距满足1/u+1/v＝1/f，其中u为相距，v为物距，f为焦距。在自动对焦实现的过程中，主要是通过调节镜头和图像传感器之间的距离，即像距，使得成像目标可以在图像传感器上清晰成像。

在成像设备的自动对焦过程中，随着镜头的移动，成像的清晰度在不停变化中，通常情况下成像设备在清晰对焦状态下图像可以获得最大的对比度，成像设备可以根据图像像素之间的对比度的变化情况，获取成像设备的对焦位置，但成像设备根据单一的图像像素之间的对比度提取方式很容易受到图像噪声的影响，难以准确反映成像设备实际的对焦状态，在大噪声环境下容易导致对焦失败，而且在成像设备自动对焦的过程中，成像设备每次对焦均需要将镜头恢复至固定的起始位置，然后开始推动镜头并采样不同镜头位置处图像的对比度，进而根据所获取的对比度确定成像设备的对焦位置，上述过程由于每次对焦均需要从初始位置开始搜索对焦位置，存在对焦速度较慢的问题。

发明内容

本发明解决的问题是难以准确对焦且对焦速度较慢的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种自动对焦方法，所述方法包括：

获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；

获取所述镜头沿所述对焦方向从所述第一位置开始每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；

确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域；

在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

可选的，所述第一方向为由镜头当前位置向所述成像设备的近焦点或远焦点移动的方向。

可选的，所述对比度包括第一对比度和第二对比度，所述第一对比度根据所述对焦区域内的像素点之间的亮度差异进行确定，所述第二对比度根据所述对焦区域内的图像块之间的亮度差异进行确定。

可选的，所述第一对比度通过如下公式确定：

$V_p={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-2}{\mathrm{\Σ}}_{j=0}^{N-2}\left(\right|L(i,j)-L(i+1,j)|+|L(i,j)-L(i,j+1)\left|\right)$

其中，V_p为所述第一对比度，M为所述对焦区域的水平分辨率，N为所述对焦区域的垂直分辨率，i和j分别为所述对焦区域内的像素点的水平和垂直的索引值，L(i，j)为所述对焦区域内的(i，j)位置处的像素点的亮度值；

所述第二对比度通过如下公式确定：

$\begin{array}{c}{V}_b={\mathrm{\Σ}}_{s=0}^{X-2}{\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{Y-2}({\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t)\left|\right)}^2+\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s,t+\\ {1)\left|\right)}^2+{\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t+1)\left|\right)}^2+{\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t-1)\left|\right)}^2)\end{array}$

其中，V_b为所述第二对比度，X为所述对焦区域分块后水平方向所含有的图像块的个数，Y为所述对焦区域分块后垂直方向所含有的图像块的个数，s和t分别为所述对焦区域内的图像块的水平和垂直的索引值，LB(s，t)为所述对焦区域内(s，t)位置处的图像块中像素点的平均亮度值。

可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：

分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；

若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：

若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：

分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；

若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

可选的，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：

若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，且所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

可选的，所述确定第二位置的过程包括：

获取对应各第二图像的第一对比度；

若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值大于或等于第二阈值，则确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

可选的，所述确定第二位置的过程还包括:

若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值小于所述第二阈值，所述镜头最近一次调整后的位置未达到镜头的结束位置且所述各第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第三阈值，则确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

可选的，所述对焦范围的中心为所述第二位置，所述对焦范围的宽度为所述第二步长。

可选的，所述镜头的对焦位置的确定过程包括：

对所述对焦范围进行等分处理；

将所述镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置；

以所述成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种自动对焦装置，所述装置包括：

探测单元，用于获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；

粗扫描单元，用于获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；

范围确定单元，用于确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域；

位置确定单元，用于在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在自动对焦时，首先探测对焦方向和镜头的初始位置信息，即通过获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；进而使得成像设备进入粗扫描，以获取到初步调整后的镜头可能的对焦位置，即获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所得到对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；进而以粗扫描所获取的第二位置为中心确定对焦范围；最后在所述对焦范围内，通过在所述对焦范围内移动所述镜头，并将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置，实现对成像设备的对焦位置的精确定位。该方法在自动对焦的初始阶段确定镜头的对焦方向，使得在每次重新对焦时，可以以上次对焦完成后的镜头位置并根据对焦方向重新开始对焦，无需每次重新对焦都从固定的起始位置开始扫描对焦，可以有效提高自动对焦的速度，特别是在成像场景变化不是太大的情况下，可以明显提高对焦位置的获取速度和准确性。

进一步，在初始确定对焦方向的过程中，结合图像的第一对比度和第二对比度进行考虑，图像的第二对比度是根据对焦区域的图像分块得到的对比度数据，第二对比度的获取对图像数据进行了平均化的过程，这样所获取的对比度可以有效去除图像噪声对对比度数据的影响，而且即使在镜头距离真正的对焦位置比较远的情况下，也可以保持较好的对比度敏感度，使得可以准确检测到对焦方向，提高自动对焦的速度和准确性。

附图说明

图1是本发明技术方案提供的自动对焦方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的确定镜头的对焦方向和第一位置的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的图像的第一对比度和第二对比度的示意图；

图4是本发明实施例提供的对焦区域的示意图；

图5是本发明实施例提供的对焦区域的划分示意图；

图6是本发明另一实施例提供的确定镜头的对焦方向和第一位置的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的确定第二位置的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的确定对焦位置的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的对焦位置示意图；

图10是本发明实施例提供的自动对焦装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中存在难以准确确定自动对焦的对焦位置且自动对焦速度较慢的问题。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种自动对焦方法。图1是本发明技术方案提供的自动对焦方法的流程示意图。

如图1所示，首先执行步骤S1，获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置。

首先对对焦方向进行探测，所述对焦方向是指镜头从当前位置向对焦焦点位置进行移动的方向。

将镜头沿第一方向按照第一步长移动，镜头每移动一次后，成像设备都可以相应得到对应镜头在移动后的位置处的图像，在此称为第一图像，即镜头每移动一次，均可以得到一个对应移动后的镜头位置的第一图像。

可以根据每次镜头移动后所得到的各第一图像的对比度的变化情况确定对焦方向，例如，若在镜头沿第一方向移动的过程中，若所得到的第一图像的对比度越来越大，也即表明在镜头移动的过程中，图像的变得越来越清晰，即可以确定所述第一方向即为对焦方向。

在确定对焦方向后，根据所述第一图像的对比度的变化情况确定执行自动对焦过程的初始位置，在本申请文件中，将确定对焦方向后所确定的对焦过程的初始位置称为第一位置，进而根据对焦方向以及第一位置进入自动对焦的粗扫描过程。

执行步骤S2，获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置。

在粗扫描过程中，将镜头沿对焦方向从第一位置开始按照第二步长进行移动，镜头每移动一次后，成像设备都可以相应得到对应镜头在移动后的位置处的图像，在此称为第二图像，即镜头每移动一次，均可以得到一个对应移动后的镜头位置的第二图像。

可以根据每次镜头移动后所得到的各第二图像的对比度的变化情况初步确定一个第二图像对比度峰值出现的位置，在本申请文件中，将根据第二图像的对比度的变化情况所确定的对比度峰值可能出现的位置称为第二位置，所述第二位置为粗扫描过程所确定的对焦可能存在的位置。在确定第二位置后，进入细调整过程，以获取精确的对焦位置。

执行步骤S3，确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域。

根据所述第二位置确定一个比较小的对焦范围，例如，可以以所述第二位置为中心，并将一定区域范围内的图像区域确定为所述对焦范围。所述对焦范围的具体宽度可以根据粗扫描过程中的镜头的步长进行设定，即可以根据所述第二步长进行相应的设定。

执行步骤S4，在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

在细调整过程中，在所述对焦范围内以较小的步长移动镜头，并进而获取每个位置处所获取到的图像的对比度中的最大值，将对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为镜头的对焦位置。

该方法在探测阶段确定对焦方向以及第一位置，在粗扫描阶段确定第二位置，进而在细调整阶段得到镜头精确的对焦位置，可以准确获取对焦位置，提高成像设备对焦位置的准确性。在自动对焦的初始阶段确定镜头的对焦方向，使得在每次重新对焦时，可以以上次对焦完成后的镜头位置并根据对焦方向重新开始对焦，无需每次重新对焦都从固定的起始位置开始扫描对焦，有效提高自动对焦的速度，特别是在成像场景变化不是太大的情况下，明显提高获取到准确对焦位置的速度；在确定对焦方向的前提下，进而根据图像的对比度确定粗扫描后的第二位置，以第二位置确定明确的对焦范围，进而在所述对焦范围内获取到精确的对焦位置，有效提高对焦位置的准确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在具体实施过程中，在步骤S1中所描述的获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置的实现过程请参考图2，图2是本实施例提供的确定镜头的对焦方向和第一位置的流程示意图。

如图2所示，在探测镜头的对焦方向和第一位置的过程中，首先执行步骤S201，确定探测的初始位置。

探测的初始位置即为镜头的在开始自动对焦时镜头的初始位置。

从探测的初始位置开始移动镜头，以实现对镜头的对焦方向和第一位置的确定。在本实施例中，所述第一位置是指在确定对焦方向后，所确定的按照所述对焦方向重新开始进行对焦粗调过程的起始位置。

执行步骤S202，将镜头沿第一方向移动第一步长。

成像设备进行自动对焦时，对于一个选定的对焦场景，镜头在不同的位置，在图像传感器上的成像清晰度也会有所不同，得到的图像的对比度也会有所不同，通常若镜头当前位置距离最佳的尽头对焦位置较远时，图像的对比度也会较小，也就是说镜头的位置距离对焦位置越远，得到的图像的对比度越小，图像也会比较不清晰。所以根据这一规律，可以在对焦开始时，先使的镜头探测性的往一个方向进行移动，将镜头探测性地移动几个较小的步进，并获取成像设备在各步进位置上所对应获得的图像的对比度，根据图像的对比度的变化规律判定镜头可以获得最清晰的镜头位置的方向，即确定对焦方向。

在本申请文件中，将镜头探测性移动的方向称为第一方向，将镜头沿第一方向移动的步进的长度称为第一步长，将镜头沿第一方向每移动第一步长成像设备所得到的对应镜头位置的图像称为第一图像。

在具体选定第一方向时，若镜头当前所在位置靠近成像***的近焦端，则将第一方向确定为从近焦端向远焦端移动的方向，反之，若镜头的当前所在位置靠近成像***的远焦端，则将第一方向确定为从远焦端向近焦端移动的方向。

所述镜头沿第一方向移动的第一步长的长度可以根据成像***的***性能、对焦的灵敏度、准确度等要求结合实验数据进行相应的设定。

执行步骤S203，获取镜头沿第一方向移动第一步长时对应镜头位置的第一图像，并记录所述第一图像的第一对比度和第二对比度。

在镜头每移动第一步长时，成像***可以得到当前镜头位置所对应的第一图像，在此获取镜头沿第一方向移动第一步长时对应镜头位置的第一图像，并获取当前镜头位置所对应的第一图像的对比度。

对于成像***所获取的图像的对比度可以根据图像中的像素点的亮度值进行计算。具体地，在本实施例中，在探测阶段，分别采用两种方法对同一个图像的对比度进行确定，即以所述图像的对比度分别包括第一对比度和第二对比度为例进行说明，根据位于对焦区域内的像素点之间的亮度差异确定图像的第一对比度，根据对焦区域内的图像块之间的亮度差异确定第二对比度。

在探测阶段采用两种方式对图像的对比度进行衡量，主要是考虑到，在对焦的开始阶段，还没有确定对焦方向之前，镜头当前的位置可能距离成像最清晰的对焦位置的距离比较远，此时成像***所获取的图像比较模糊不清，图像的噪声会比较大，如果采用单一的根据像素点之间的亮度差异确定图像的对比度，由于图像中噪声的干扰比较大，导致图像像素点之间的差异会比较小，即如图3中所示出的在距离对焦位置较远的镜头位置处所获取到的图像的第一对比度会比较小。若单一根据像素点之间的亮度差异确定图像的对比度的灵敏度会很低，由此可能导致根据这种方式进行对焦状态的确定会失败，即图像噪声比较大的情况下会导致对焦失败。

所以在本实施例中，结合通过图像中的像素块之间的亮度差异来确定图像的对比度，由于在图像噪声比较大的时候，像素块之间的亮度差异更可以准确、真实反应图像的对比度变化情况，即使在镜头位置距离对焦位置较远时，也还可以保持图像的对比度的灵敏度，这对对焦初期的对焦方向的探测是非常有用的。图3中示出了根据图像中的像素块之间的亮度差异所确定的第二对比度的变化曲线，在距离对焦位置较远的镜头位置处，图像的第二对比度明显比图像的第一对比度具有更好的灵敏度。

在本实施例中，在确定图像的对比度时，根据图像中位于对焦区域内的像素点的亮度值确定图像的第一对比度和第二对比度。

所述对焦区域可以是整个图像范围的中心区域，如图4所示出的对焦区域的示意图，所述对焦区域的大小可以根据成像***性能、实验数据等进行设定，在此不作具体限定。

图像的第一对比度可以根据对焦区域中的各像素点的亮度值进行确定，在本实施例中，图像的第一对比度根据公式(1)进行确定。

$V_p={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-2}{\mathrm{\Σ}}_{j=0}^{N-2}\left(\right|L(i,j)-L(i+1,j)|+|L(i,j)-L(i,j+1)\left|\right)---\left(1\right)$

其中，V_p为所述第一对比度，M为所述对焦区域的水平分辨率，N为所述对焦区域的垂直分辨率，i和j分别为所述对焦区域内的像素点的水平和垂直的索引值，L(i，j)为所述对焦区域内的(i，j)位置处的像素点的亮度值。

图像的第二对比度可以根据对焦区域内的像素块之间的亮度差异进行确定。

首先对图像对于对焦区域内的像素点进行分块处理，将对焦区域的宽度等分为X等分，高度等分为Y等分，如图5所示，则每一个子区域即为划分后得到的像素块。在本实施例中，X、Y的取值为32，即将对焦区域划分为32×32的像素块，根据每一像素块中的像素点的亮度值确定该像素块的平均亮度值，即将该像素块中的所有像素点的亮度进行求和，再进行平均获取该像素块的平均亮度。

图像的第二对比度根据公式(2)进行确定。

所述第二对比度通过如下公式确定：

$\begin{array}{c}{V}_b={\mathrm{\Σ}}_{s=0}^{X-2}{\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{Y-2}({\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t)\left|\right)}^2{+\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s,t+)\left|\right)}^2+\\ {\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t+1)\left|\right)}^2+{\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t-1)\left|\right)}^2)\end{array}---\left(2\right)$

其中，V_b为所述第二对比度，X为所述对焦区域分块后水平方向所含有的图像块的个数，Y为所述对焦区域分块后垂直方向所含有的图像块的个数，s和t分别为所述对焦区域内的图像块的水平和垂直的索引值，LB(s，t)为所述对焦区域内(s，t)位置处的图像块中像素点的平均亮度值。

对于镜头每移动第一步长时，根据公式(1)和公式(2)获取成像***得到当前镜头位置所对应的第一图像第一对比度和第二对比度，并将得到的对比度信息进行记录，以便于后续根据所记录各第一图像的第一对比度和第二对比度信息确定对焦方向和第一位置，即在镜头每移动一次后，都会记录一个对应镜头当前位置的第一图像的第一对比度和第二对比度。

执行步骤S204，获取各第一图像的第一对比度的最大值和最小值以及第二对比度的最大值和最小值。

在每一次移动镜头并记录当前镜头位置处所对应的第一图像的第一对比度和第二对比度后，在所记录的各镜头位置所对应的各第一图像的第一对比度和第二对比度中，分别找出各第一图像的第一对比度和第二对比度中的最大值和最小值，在此将第一图像的第一对比度中的最大值记为V_{p_max}，将第一图像的第一对比度中的最小值记为V_{p_min}，将第一图像的第二对比度中的最大值记为V_{b_max}，将第一图像的第二对比度中的最小值记为V_{b_min}。

执行步骤S205，判断第一对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第一阈值。

首先结合第一阈值判断第一图像的第一对比度的变化幅度。预先设定第一阈值，用于描述第一图像的第一对比度的变化幅度，所述第一阈值可以根据实验数据进行相应的设定。

在第一图像的第一对比度的最大值V_{p_max}和最小值V_{p_min}之间的比值大于或等于所述第一阈值时，说明第一图像的第一对比度随着镜头的位置的变化发生了较为明显的变化，则可以按着第一对比度从最小值V_{p_min}到最大值V_{p_max}变化的方向确定最终的对焦位置。

若第一图像的第一对比度的最大值和最小值之间的比值目前还是小于所述第一阈值，则说明根据当前所记录的第一图像的第一对比度的数据还不能判断镜头应该调整的正确的方向，此时可以结合第一图像的第二对比度确定镜头的对焦方向。

即在步骤S205判断结果为“是”时，执行步骤S210；否则执行步骤S206。

步骤S206，判断第二对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第一阈值。

根据图像的像素块的亮度值的变化情况确定第一图像的对比度的变化情况。

若第一图像的第二对比度的最大值V_{b_max}和最小值V_{b_min}之间的比值大于或等于所述第一阈值时，说明此时虽然由图像的像素的亮度所确定的对比度变化不明显，但根据图像的像素块的亮度所确定的对比度的变化还是比较明显的，则按着第二对比度从最小值V_{b_min}到最大值V_{b_max}变化的方向可能可以确定最终的对焦位置，为了对焦方向确定的准确性，可以结合在第二对比度取得最大值和最小值时所对应的镜头位置处的图像的第一对比度进行考虑。反之，若第一图像的第二对比度的最大值V_{b_max}和最小值V_{b_min}之间的比值小于所述第一阈值，则说明由当前所获取的第一图像的信息还不能确定对焦方向，需要继续移动镜头，获取移动第一步长后的镜头位置处的第一图像，进一步进行判断。

在步骤S206判断结果为“是”时，执行步骤S208；否则执行步骤S207。

步骤S207，设定镜头下一个位置。

按照第一方向以及第一步长，确定当前镜头的下一个镜头位置。在步骤S207之后，返回执行步骤S202，移动镜头到相应的位置，并执行后续步骤。

步骤S208，确定第二对比度最大值和最小值所对应的镜头位置，并获取第一数据和第二数据。

具体地，记第一图像的第二对比度最大值V_{b_max}所对应的镜头位置为P0，第一图像的第二对比度最小值V_{b_min}对应的镜头位置为P1，获取所记录的第一对比中在镜头位置P0位置和P1位置处所对应的第一图像的第一对比度，将镜头位置P0处所对应的第一对比度记为V_{p_p0}，将镜头位置P1位置处所对应的第一对比度记为V_{p_p1}。在本申请文件中，将所述各第一图像的第二对比度的最大值V_{b_max}所对应的镜头位置P0处所获取到的第一图像的第一对比度V_{p_p0}称为第一数据，将所述各第一图像的第二对比度的最小值V_{b_min}所对应的镜头位置P1处所获取到的第一图像的第一对比度V_{p_p1}称为第二数据。

执行步骤S209，判断第一数据是否大于第二数据。

结合第一数据和第二数据确定第一图像的对比度的变化规律。

若步骤S209的判断结果为“是”，执行步骤S210；否则返回执行步骤S207。

在步骤S209的判断结果为“否”时，说明虽然当前根据像素块所确定的第一图像的第二对比度满足第二对比度的最大值V_{b_max}和最小值V_{b_min}之间的比值大于或等于所述第一阈值的条件，但是第一数据小于第二数据，同一幅第一图像，不同位置处的第一对比度和第二对比度的大小变化规律是不一样，说明目前还不能准确确定镜头的对焦方向，需要返回步骤S207，继续设定下一个镜头位置，继续进行探测。

步骤S210，确定对焦方向和第一位置，进入粗扫描阶段。

在步骤S209判断结果为“是”时，说明满足：第一图像的第二对比度的最大值V_{b_max}和最小值V_{b_min}之间的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据的条件，则按着第二对比度从最小值V_{b_min}到最大值V_{b_max}变化的方向可以确定最终的对焦位置，可以将镜头从最小值V_{b_min}到最大值V_{b_max}移动的方向确定为最终的对焦方向。将第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，确定为所述第一位置，即将第二对比度最小值V_{b_min}所对应的镜头位置作为后续进入粗扫描时的初始位置。

而如果是在步骤S205判断结果为“是”时，说明满足：第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，可以将镜头从第一对比度从最小值V_{p_min}到最大值V_{p_max}移动的方向确定为最终的对焦方向。将第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置确定为所述第一位置，即将第一对比度最小值V_{p_min}所对应的镜头位置作为后续进入粗扫描时的初始位置。

通过上述步骤S201至步骤S210，在图像的自动对焦过程中，即可实现如图1中所示出的步骤S1。

在本发明的另一实施例中，也可以采用如图6所示出的方法确定镜头的对焦方向和第一位置。

如图6所示，首先执行步骤S601至步骤S604。

步骤S601，确定探测的初始位置。

步骤S602，将镜头沿第一方向移动第一步长。

步骤S603，获取镜头沿第一方向移动第一步长时对应镜头位置的第一图像，并记录所述第一图像的第一对比度和第二对比度。

步骤S604，获取各第一图像的第一对比度的最大值和最小值以及第二对比度的最大值和最小值。

步骤S601至步骤S604的实现过程采用步骤S201至步骤S204所示出的实现方法，在此不再赘述。

步骤S604之后执行步骤S605，判断第二对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第一阈值。

步骤S605请参考步骤S206。

若步骤S605判断结果为“是”，执行步骤S606；否则执行步骤S609。

步骤S606，确定第二对比度最大值和最小值所对应的镜头位置，并获取第一数据和第二数据。

步骤S606请参考步骤S208。

步骤S606之后执行步骤S607。

步骤S607，判断第一数据是否大于第二数据。

结合第一数据和第二数据确定第一图像的对比度的变化规律。

步骤S607请参考步骤S209。

若步骤S607判断结果为“是”，执行步骤S610；否则执行步骤S608。

步骤S608，设定镜头下一个位置。

按照第一方向以及第一步长，确定当前镜头的下一个镜头位置。

步骤S608请参考步骤S207。

在步骤S608之后，返回执行步骤S602，移动镜头到相应的位置，并执行后续步骤。

步骤S609，判断第一对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第一阈值。

具体对第一对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第一阈值的判断过程请参考步骤S205。

在步骤S609判断结果为“是”时，执行步骤S610；否则返回执行步骤S608。

步骤S610，确定对焦方向和第一位置。

如果是在步骤S607判断结果为“是”时，说明满足：第一图像的第二对比度的最大值V_{b_max}和最小值V_{b_min}之间的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据的条件，则按着第二对比度从最小值V_{b_min}到最大值V_{b_max}变化的方向可以确定最终的对焦位置，可以将镜头从最小值V_{b_min}到最大值V_{b_max}移动的方向确定为最终的对焦方向。将第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，确定为所述第一位置，即将第二对比度最小值V_{b_min}所对应的镜头位置作为后续进入粗扫描时的初始位置。

而如果是在步骤S609判断结果为“是”时，说明满足：第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，可以将镜头从第一对比度从最小值V_{p_min}到最大值V_{p_max}移动的方向确定为最终的对焦方向。将第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置确定为所述第一位置，即将第一对比度最小值V_{p_min}所对应的镜头位置作为后续进入粗扫描时的初始位置。

通过上述步骤S601至步骤S610，在图像的自动对焦过程中，同样可以实现如图1中所示出的步骤S1。

下面结合图7对图1中所示出的步骤S2进行详细叙述。图1中所示出的步骤S2也可以理解为是通过粗扫描，粗步确定镜头的对焦位置的过程。在粗扫描过程中，镜头以预设的第二步长按照确定的对焦方向进行移动，在步进的过程中找到在粗扫描过程中所获取的图像对比度最大值所对应的镜头位置，作为粗扫描结果。

在具体实施过程中，步骤S2中所描述的获取所述镜头沿所述对焦方向从所述第一位置开始每移动第二步长时所述成像设备所得到对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置的实现过程请参考图7，图7是本实施例提供的确定镜头的第二位置的流程示意图。

执行步骤S701，设定粗扫描过程中的起始位置。

以通过如上方式所获取的第一位置作为粗扫描过程中的起始位置。

执行步骤S702，将镜头沿对焦方向移动第二步长。

在本申请文件中，将镜头沿对焦方向移动第二步长时成像设备所得到的对应镜头位置的图像称为第二图像。

所述镜头沿对焦方向移动的第二步长的长度可以根据成像***的***性能、对焦的灵敏度、准确度等要求结合实验数据进行相应的设定。

执行步骤S703，获取镜头沿对焦方向移动第二步长时对应镜头位置的第二图像，并获取第二图像的第一对比度。

在粗扫描阶段为了可以准确获取到图像的对比度真实的变化情况，根据图像的像素之间的亮度差异确定图像的对比度，即采用图像的第一对比度对图像对比度变化情况进行描述。

在镜头每移动第二步长时，成像***可以得到当前镜头位置所对应的第二图像，在此获取镜头沿对焦方向移动第二步长时对应镜头位置的第二图像，并获取当前镜头位置所对应的第二图像的对比度。

所述第二图像的第一对比度可以根据如上所示出的公式(1)进行获取，在此不再赘述。

对于镜头每移动第二步长时，根据公式(1)均可以获取成像***得到当前镜头位置所对应的第二图像的第一对比度，记录所得到的第二对比度，以便于后续根据所记录各第二图像的第一对比度确定第二位置，即在镜头每移动一次后，都会记录一个对应镜头当前位置的第二图像的第一对比度。

在本申请文件中，将镜头移动第二步长后，成像***得到当前镜头位置所对应的第二图像的第一对比度记为V_{p_now}。

执行步骤S704，获取各第二图像的第一对比度的最大值和最小值。

在每一次移动镜头并记录当前镜头位置处所对应的第二图像的第一对比度后，在所记录的各镜头位置所对应的各第二图像的第一对比度中找出最大值和最小值，在此将第二图像的第一对比度中的最大值记为V_{p2_max}，将第二图像的第一对比度中的最小值记为V_{p2_min}。

执行步骤S705，判断第一对比度的最大值和当前值的比值是否大于或等于第二阈值。

所述当前值是指成像设备最近一次所获取的第二图像的第一对比度，即如上所述的成像***得到当前镜头位置所对应的第二图像的第一对比度V_{p_now}。

预先设定第二阈值，所述第二阈值可以根据实验数据进行相应的设定。

在第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}和当前值V_{p_now}之间的比值大于或等于第二阈值时，说明第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}可能即为粗扫描阶段要获取的粗步对焦位置，将第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置称为第二位置。

在步骤S705判断结果为“是”时，执行步骤S709；否则执行步骤S706。

步骤S706，判断镜头是否到达结束位置。

在第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}和当前值V_{p_now}之间的比值小于所述第二阈值时，需要进一步判断当前镜头位置是否达到结束位置，所述结束位置是指镜头可以调节的最大位置。

若当前镜头还没有达到结束位置，还可以继续调整镜头位置，则设定镜头下一个位置；若当前镜头已达到结束位置，则可以尝试根据第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}和最小值V_{p2_min}之间的关系获取粗扫描的结果。

步骤S706判断结果为“否”时，执行步骤S707；否则执行步骤S708。

步骤S707，设定镜头下一个位置。

按照对焦方向以及第二步长，确定当前镜头的下一个镜头位置。在步骤S707之后，返回执行步骤S702，移动镜头到相应的位置，并执行后续步骤。

步骤S708，判断第一对比度的最大值和最小值的比值是否大于或等于第三阈值。

预先设定第三阈值，所述第三阈值可以根据实验数据进行相应的设定。

在第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}和最小值V_{p2_min}之间的比值大于或等于所述第三阈值时，也可以说明粗扫描阶段的峰值位置已被确定；若第二图像的第一对比度的最大值V_{p2_max}和最小值V_{p2_min}之间的比值小于所述第三阈值，则说明根据当前所记录的第二图像的第一对比度的数据还不能确定粗扫描过程中图像的峰值位置，而此时镜头已到达结束位置，也无法继续进行移动，也就无法确定镜头的对焦位置，执行步骤S710，确定对焦失败。

步骤S709，确定第二位置，进入精扫描阶段。

在步骤S705判断结果为“是”，满足第二图像的第一对比度的最大值和当前值的比值大于或等于所述第二阈值的条件，则说明粗扫描阶段的峰值位置可以被确定，将第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置确定为第二位置。

在步骤S708判断结果为“是”时，满足第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第三阈值的条件，也可以说明粗扫描阶段的峰值位置可以被确定，可以将第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置确定为第二位置。

在确定第二位置后，进入精扫描阶段。

通过上述步骤S701至步骤S710，在图像的自动对焦过程中，可以实现如图1中所示出的步骤S2。

在通过粗扫描确定第二位置后，可以根据所述第二位置，确定一个用于确定最终对焦位置的对焦范围，所述对焦范围也可以理解为是用于精扫描的范围。所述对焦范围可以是以所述第二位置为中心的区域。

图1中所示出的步骤S3：确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域，在具体实施中，可以以粗扫描阶段所得到的第二位置为中心，在第二位置前后各二分之一第二步长宽度的区域作为所述对焦范围。

图1中所示出的步骤S4：在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置，在具体实施中，可以根据如图8所示出的确定对焦位置的流程实现。

在确定第二位置，并根据所述第二位置确定对焦范围后，在确定最终对焦位置时，可以首先执行步骤S801，对对焦范围进行等分处理。

将所述对焦范围进行等分处理，具体等分的宽度可以根据经验值、实验数据等进行相应的设定。

图9为本发明实施例提供的对焦位置示意图，如图9所示，可以将在粗扫描过程中所得到的镜头位置和对应镜头位置处所获取的第一对比度所确定的坐标系中，将以第二位置为中心的对焦范围进行等分处理，在本实施例中，以四等分为例进行说明。图9中，实线所对应的镜头位置表示粗扫描过程中的镜头位置，虚线所表示的镜头位置为细扫描过程中等分处理后的镜头位置，其中第二位置同时是粗扫描和细扫描的镜头扫描位置。

执行步骤S802，将镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置。

在等分处理后，将镜头推动至等分位置上。

执行步骤S803，以成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

镜头在每一个等分位置上，都可以得到对应该镜头位置的图像的第一对比度，获取第一对比度最大的图像所对应的镜头位置，将该镜头位置确定为如图9中所示出的最终的对焦位置。

根据如上所示出的步骤S1、步骤S2、步骤S3以及步骤S4的具体实施方式，在自动对焦的过程中，在探测对焦方向时，分别获取第一图像的第一对比度和第二对比度，根据基于图像分块得到的第二对比度，在确定镜头的对焦方向过程中可以对图像数据进行平均化的过程，这个过程可以有效的去除图像噪声对对比度数据提取的影响，而且第二对比度在镜头位置离实际的对焦位置较远时，还可以保持较好的位置敏感度，仍旧可以取得图像的真实的对比度情况，这对对焦前期的对焦方向探测非常有用，可以有效提高自动对焦的速度和准确性。在对焦前期使用了对焦方向探测方式来获取对焦位值的方向，这样每次对焦就可以上次对焦完成的位置开始对焦，无需每次都从起始位置开始扫描对焦，这在场景变化不是太大的情况下，可以有效地提高对焦速度。

对应上述自动对焦方法，本发明实施例还提供一种自动对焦装置。图10是本发明实施例提供的自动对焦装置的结构示意图。

如图10所示，所述装置包括：探测单元U11、粗扫描单元U12、范围确定单元U13和位置确定单元U14。

所述探测单元U11，用于获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置。所述对比度包括第一对比度和第二对比度，所述第一对比度根据图像位于对焦区域内的像素点之间的亮度差异进行确定，所述第二对比度根据所述对焦区域内的图像块之间的亮度差异进行确定。

所述粗扫描单元U12，用于获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置。

所述范围确定单元U13，用于确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域。

所述位置确定单元U14，用于在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

所述探测单元U11包括：第一获取子单元U111和第一确定子单元U112。

所述第一获取子单元U111，用于分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度。

所述第一确定子单元U112，用于在所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

所述探测单元U11还包括：第二确定子单元U113，用于在所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

所述探测单元U11还包括：第三确定子单元U114，用于在所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值且第一数据大于第二数据时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

所述探测单元U11还包括：第四确定子单元U115，用于若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，且所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

所述粗扫描单元U12包括：第二获取子单元U121和第五确定子单元U122。

所述第二获取子单元U121，用于获取对应各第二图像的第一对比度；

所述第五确定子单元U122，用于在所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值大于或等于第二阈值时，确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

所述粗扫描单元U12还包括：第六确定子单元U123，用于在所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值小于所述第二阈值，所述镜头最近一次调整后的位置未达到镜头的结束位置且所述各第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第三阈值时，确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

所述位置确定单元U14包括：等分单元U141、移动单元U142和对焦单元U143。

所述等分单元U141，用于对所述对焦范围进行等分处理。

所述移动单元U142，用于将所述镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置。

所述对焦单元U143，用于以所述成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种自动对焦方法，其特征在于，包括：

获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；

获取所述镜头沿所述对焦方向从所述第一位置开始每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；

确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域；

在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

2.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述第一方向为由镜头当前位置向所述成像设备的近焦点或远焦点移动的方向。

3.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述对比度包括第一对比度和第二对比度，所述第一对比度根据所述对焦区域内的像素点之间的亮度差异进行确定，所述第二对比度根据所述对焦区域内的图像块之间的亮度差异进行确定。

4.如权利要求3所述的自动对焦方法，其特征在于，所述第一对比度通过如下公式确定：

$V_p={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{M-2}{\mathrm{\Σ}}_{j=0}^{N-2}\left(\right|L(i,j)-L(i+1,j)|+|L(i,j)-L(i,j+1)\left|\right)$

其中，V_p为所述第一对比度，M为所述对焦区域的水平分辨率，N为所述对焦区域的垂直分辨率，i和j分别为所述对焦区域内的像素点的水平和垂直的索引值，L(i,j)为所述对焦区域内的(i,j)位置处的像素点的亮度值；

所述第二对比度通过如下公式确定：

$\begin{array}{c}{V}_b={\mathrm{\Σ}}_{s=0}^{X-2}{\mathrm{\Σ}}_{t=1}^{Y-2}({\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t)\left|\right)}^2+\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s,t+\\ {1)\left|\right)}^2+{\left(\right|\mathrm{LB}(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t+1)\left|\right)}^2{(|LB(s,t)-\mathrm{LB}(s+1,t-1)|)}^2)\end{array}$

其中，V_b为所述第二对比度，X为所述对焦区域分块后水平方向所含有的图像块的个数，Y为所述对焦区域分块后垂直方向所含有的图像块的个数，s和t分别为所述对焦区域内的图像块的水平和垂直的索引值，LB(s,t)为所述对焦区域内(s,t)位置处的图像块中像素点的平均亮度值。

5.如权利要求3所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：

分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；

若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

6.如权利要求5所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：

若所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

7.如权利要求3所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程包括：

分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；

若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

8.如权利要求7所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定镜头的对焦方向和第一位置的过程还包括：

若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，且所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

9.如权利要求3所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定第二位置的过程包括：

获取对应各第二图像的第一对比度；

若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值大于或等于第二阈值，则确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

10.如权利要求9所述的自动对焦方法，其特征在于，所述确定第二位置的过程还包括:

若所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值小于所述第二阈值，所述镜头最近一次调整后的位置未达到镜头的结束位置且所述各第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第三阈值，则确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

11.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述对焦范围的中心为所述第二位置，所述对焦范围的宽度为所述第二步长。

12.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述镜头的对焦位置的确定过程包括：

对所述对焦范围进行等分处理；

将所述镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置；

以所述成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

13.一种自动对焦装置，其特征在于，包括：

探测单元，用于获取镜头沿第一方向每移动第一步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第一图像，根据所述第一图像的对比度确定所述镜头的对焦方向和第一位置；

粗扫描单元，用于获取所述镜头沿所述对焦方向每移动第二步长所述成像设备所得到的对应所述镜头位置的第二图像，根据所述第二图像的对比度确定第二位置；

范围确定单元，用于确定对焦范围，所述对焦范围为以所述第二位置为中心的区域；

位置确定单元，用于在所述对焦范围内移动所述镜头，将所述成像设备所获取的在所述对焦范围内各镜头位置中对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。

14.如权利要求13所述的自动对焦装置，其特征在于，所述对比度包括第一对比度和第二对比度，所述第一对比度根据所述对焦区域内的像素点之间的亮度差异进行确定，所述第二对比度根据所述对焦区域内的图像块之间的亮度差异进行确定；所述探测单元包括：

第一获取子单元，用于分别获取对应各第一图像的第一对比度和第二对比度；

第一确定子单元，用于在所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

15.如权利要求14所述的自动对焦装置，其特征在于，所述探测单元还包括：第二确定子单元，用于在所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于所述第一阈值且第一数据大于第二数据，则确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

16.如权利要求14所述的自动对焦装置，其特征在于，所述探测单元还包括：

第三确定子单元，用于在所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值且第一数据大于第二数据时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第二对比度的最小值变化到所述第二对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置，所述第一数据为所述各第一图像的第二对比度的最大值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度，所述第二数据为所述各第一图像的第二对比度的最小值所对应的镜头位置处所获取到的第一图像的第一对比度。

17.如权利要求16所述的自动对焦装置，其特征在于，所述探测单元还包括：

第四确定子单元，用于若所述各第一图像的第二对比度的最大值和最小值的比值小于所述第一阈值，且所述各第一图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第一阈值时，确定所述镜头的对焦方向为从所述第一对比度的最小值变化到所述第一对比度的最大值的镜头位置的移动方向，所述第一位置为所述各第一图像的第一对比度的最小值所对应的镜头位置。

18.如权利要求17所述的自动对焦装置，其特征在于，所述粗扫描单元包括：

第二获取子单元，用于获取对应各第二图像的第一对比度；

第五确定子单元，用于在所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值大于或等于第二阈值时，确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

19.如权利要求18所述的自动对焦装置，其特征在于，所述粗扫描单元还包括：

第六确定子单元，用于在所述各第二图像的第一对比度的最大值和最近一次所获取的第二图像的第一对比度的比值小于所述第二阈值，所述镜头最近一次调整后的位置未达到镜头的结束位置且所述各第二图像的第一对比度的最大值和最小值的比值大于或等于第三阈值时，确定所述第二位置为所述各第二图像的第一对比度的最大值所对应的镜头位置。

20.如权利要求13所述的自动对焦装置，其特征在于，所述位置确定单元包括：

等分单元，用于对所述对焦范围进行等分处理；

移动单元，用于将所述镜头分别调整到等分处理后得到的每一个等分位置；

对焦单元，用于以所述成像设备所获取的各等分位置中第一对比度最大的图像所对应的镜头位置确定为所述镜头的对焦位置。