CN109905600A - 成像方法、成像装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及图像拍摄技术领域，公开了一种成像方法，应用于成像装置，包括：获取第一帧图像，其中，第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息；基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差；根据第一相位差和第二相位差进行对焦；完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。本发明实施方式提供的成像方法、成像装置及计算机存储介质，能够同时实现对横条纹场景以及竖条纹场景的准确对焦，实现复杂场景下的快速对焦。

Description

成像方法、成像装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及图像拍摄技术领域，特别涉及一种成像方法、成像装置及计算机可读存储介质。

背景技术

现有在图像拍摄时常用的对焦方式为：相位对焦方法。相位对焦(PDAF)的原理为在感光元件上预留成对的遮蔽像素点，专门用来进行相位检测，通过像素之间的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。但目前的相位对焦方法，由于遮蔽像素点的存在，只能在较亮的环境下使用，并且对仅含横条纹的场景，对焦会出现异常。因此，出现了连续对焦(CAF)和相位对焦(PDAF)的模式，在暗处使用CAF，从最远端或者最近端开始搜寻最佳对焦点，当搜索到最佳点时，对焦完成；在亮处使用PDAF，左右两幅图像形成一个相位差，当相位差为零时，表示对焦完成。

然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：无论是常用的相位对焦方法还是连续对焦与相位对焦结合的方法，均无法同时实现对横条纹场景和竖条纹场景的准确对焦，无法实现复杂场景下的快速对焦。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种成像方法、成像装置及计算机可读存储介质，能够同时实现对横条纹场景以及竖条纹场景的准确对焦，实现复杂场景下的快速对焦。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种成像方法，应用于成像装置，包括：获取第一帧图像，其中，第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息；基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差；根据第一相位差和第二相位差进行对焦；完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。

本发明的实施方式还提供了一种成像装置，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的成像方法。

本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述成像方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种成像方法，应用于成像装置，成像装置对焦时根据第一相位差和第二相位差来确定焦点位置，第一相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素行和第二像素行得到，第二相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素列和第二像素列得到。由于基于无图像信息的第一像素列和第二像素列可实现对横条纹场景的对焦，基于无图像信息的第一像素行和第二像素行可实现对竖条纹场景的对焦，因此，依据在两个场景下分别获得的第一相位差和第二相位差进行对焦，可同时实现对横条纹场景和竖条纹场景的对焦，实现了复杂场景的快速对焦。

另外，获取第一帧图像具体包括：获取待摄物体的图像，并丢弃图像预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列以及第二像素列的图像信息，得到第一帧图像。该方案直接通过丢弃图像数据来得到像素行和像素列，从而基于像素行和像素列进行对焦，无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，使得成像装置在暗环境下也可实现快速对焦。

另外，基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差具体包括：基于第一像素行获取第一帧图像的第一相位数据，并基于第二像素行获取第一帧图像的第二相位数据；根据第一相位数据和第二相位数据计算第一相位差。

另外，基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差，具体包括：基于第一像素列获取第一帧图像的第三相位数据，并基于第二像素列获取第一帧图像的第四相位数据；根据第三相位数据和第四相位数据计算第二相位差。

另外，根据第一相位差和第二相位差进行对焦，具体包括：根据第一相位差确定第一合焦位置，并根据第二相位差确定第二合焦位置；根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦。

另外，在根据第一相位差确定第一合焦位置，并根据第二相位差确定第二合焦位置之后，在根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦之前，还包括：获取第一合焦位置和第二合焦位置的差值；判断差值是否在预设景深范围内；若差值在预设景深范围内，则再执行根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦。该方案中先判断两个合焦位置的差值是否在预设景深范围内，再根据两个合焦位置进行对焦，使得对焦后获取的成像更加清晰。

另外，根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦具体为：将第一合焦位置或第二合焦位置作为成像装置的合焦位置，并在合焦位置进行对焦。该方案中由于取第一合焦位置或者第二合焦位置作为成像装置的合焦位置，使得成像时横条纹场景或竖条纹场景中的其中一个场景较另一个场景更加清晰。

另外，根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦具体为：获取第一合焦位置和第二合焦位置的中间位置；将中间位置作为合焦位置，并在合焦位置进行对焦。该方案中由于取第一合焦位置和第二合焦位置的中间位置为成像装置的合焦位置，使得成像时横条纹场景和竖条纹场景清晰度相同。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的成像方法的流程示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的第一帧图像的示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的成像方法的流程示意图；

图4是根据本发明第三实施方式的成像方法的流程示意图；

图5是根据本发明第四实施方式的成像装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种成像方法，本实施方式的核心在于提供了一种成像方法，应用于成像装置，包括：获取第一帧图像，其中，第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息；基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差；根据第一相位差和第二相位差进行对焦；完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。成像装置对焦时根据第一相位差和第二相位差来确定焦点位置，第一相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素行和第二像素行得到，第二相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素列和第二像素列得到。由于基于无图像信息的第一像素列和第二像素列可实现对横条纹场景的对焦，基于无图像信息的第一像素行和第二像素行可实现对竖条纹场景的对焦，因此，依据在两个场景下分别获得的第一相位差和第二相位差进行对焦，可同时实现对横条纹场景和竖条纹场景的对焦，实现了复杂场景的快速对焦。

下面对本实施方式的成像方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式中的成像方法的流程示意图如图1所示：

步骤101：获取第一帧图像，其中，第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息。

具体地说，本实施方式中成像装置获取的第一帧图像的预设位置处有不含图像信息的第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，如图2所示，第一像素行和第二像素行在图像的上下位置处相对水平设置，第一像素列和第二像素列在图像的左右位置处竖直设置，具体的像素行和像素列的设置位置可由用户根据需求自行设置。本实施方式中可将感光元件上对应图像的预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列的像素进行遮蔽后，直接利用成像装置获取第一帧图像。

步骤102：基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差。

本实施方式中以像素行和像素列代替像素点，将第一像素行和第二像素行分别视作在竖直方向上的人的左眼和右眼，从而基于第一像素行和第二像素行得到在竖直方向上的第一相位差；将第一像素列和第二像素列视作水平方向上的人的左眼和右眼，从而基于第一像素列和第二像素列得到在水平方向上的第二相位差。

具体地，基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差具体包括：基于第一像素行获取第一帧图像的第一相位数据，并基于第二像素行获取第一帧图像的第二相位数据；根据第一相位数据和第二相位数据计算第一相位差。

本实施方式中由于第一像素行与第二像素行的位置不同，因此成像装置的图像传感器基于第一像素行和第二像素行得到的图像的相位数据并不相同，根据两个像素行分别得到的第一相位数据和第二相位数据之间存在第一相位差，只有当第一相位差为0时，才完成了在竖直方向上的对焦。

具体地，基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差，具体包括：基于第一像素列获取第一帧图像的第三相位数据，并基于第二像素列获取第一帧图像的第四相位数据；根据第三相位数据和第四相位数据计算第二相位差。

本实施方式中由于第一像素列与第二像素列的位置不同，因此成像装置的图像传感器基于第一像素列和第二像素列得到的图像的相位数据并不相同，根据两个像素列分别得到的第三相位数据和第四相位数据之间存在第二相位差，只有当第二相位差为0时，才完成了在水平方向上的对焦。

步骤103：根据第一相位差和第二相位差进行对焦。

具体地说，由于第一相位差为竖直方向上对焦时产生的相位差，第二相位差为水平方向上对焦时产生的相位差，因此，基于第一相位差和第二相位差进行对焦后的成像装置，实现了同时对横条纹场景和竖条纹场景的对焦，从而实现复杂场景下的快速对焦。

步骤104：完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。

具体地说，成像装置完成对焦后，在对焦后的焦点位置获取第二帧图像作为成像装置的成像。值得说明的是，在实际应用中，若将感光元件上对应图像的预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列的像素进行遮蔽后，来得到第一帧图像，那么成像装置后续获取的第二帧图像上的图像数据并不完整，缺少两像素行和两像素列的数据。

与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种成像方法，应用于成像装置，成像装置对焦时根据第一相位差和第二相位差来确定焦点位置，第一相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素行和第二像素行得到，第二相位差基于成像装置获取的第一图像上预设位置处的第一像素列和第二像素列得到。由于基于无图像信息的第一像素列和第二像素列可实现对横条纹场景的对焦，基于无图像信息的第一像素行和第二像素行可实现对竖条纹场景的对焦，因此，依据在两个场景下分别获得的第一相位差和第二相位差进行对焦，可同时实现对横条纹场景和竖条纹场景的对焦，实现了复杂场景的快速对焦。

本发明的第二实施方式涉及一种成像方法。第二实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于，本实施方式直接通过丢弃图像数据来得到像素行和像素列，从而基于像素行和像素列进行对焦，无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，使得成像装置在暗环境下也可实现快速对焦。

本实施方式中的成像方法的流程示意图如图3所示，具体包括：

步骤201：获取待摄物体的图像。

步骤202：丢弃图像预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列以及第二像素列的图像信息，得到第一帧图像。

针对上述步骤201和步骤202具体地说，本实施方式中为得到第一帧图像，首先获取待摄物体的包含全部图像信息的图像，之后丢弃图像预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列以及第二像素列的图像信息，从而得到在预设位置处包含无图像信息的像素行和像素列的第一帧图像。相比于现有的在感光元件上遮蔽像素点的方式来说，本实施方式中无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，直接通过丢弃图像数据来得到像素行和像素列，从而基于像素行和像素列进行对焦，使得成像装置在暗环境下也可实现快速对焦。值得说明的是，在实际应用中，可将成像装置的图像传感器对应成像预设位置处的像素行和像素列的部位设置为在第一帧图像时，不获取图像数据，也可得到在预设位置处包含无图像信息的像素行和像素列的第一帧图像。

步骤203：基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差。

步骤204：根据第一相位差和第二相位差进行对焦。

步骤205：完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。

上述步骤203至步骤205与第一实施方式中的步骤102至步骤104大致相同，为避免重复，在此不再一一赘述。

由于本实施方式中无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，直接通过丢弃图像数据来得到包含像素行和像素列的第一帧图像，因此，成像装置在对焦完成后获取的第二帧图像中包含各像素行和各像素列的图像信息，将第二帧图像作为成像装置的成像能够还原真实的场景的全部资讯，使成像效果更佳。

与现有技术相比，本发明实施方式中提供了一种成像方法，获取第一帧图像具体包括：获取待摄物体的图像，并丢弃图像预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列以及第二像素列的图像信息，得到第一帧图像。相比于现有的在感光元件上遮蔽像素点的方式来说，本实施方式直接通过丢弃图像数据来得到包含像素行和像素列的第一帧图像，从而基于像素行和像素列进行对焦，无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，使得成像装置在暗环境下也可实现快速对焦。且由于无需遮蔽成像装置上的感光元件的像素，成像装置在对焦完成后获取的第二帧图像中包含各像素行和各像素列的图像信息，将第二帧图像作为成像装置的成像能够还原真实的场景的全部资讯，使成像效果更佳。

本发明的第三实施方式涉及一种成像方法。第三实施方式是对第一施方式的进一步改进，主要改进之处在于：本实施方式中给出了如何根据两个相位差进行对焦的具体实现方式。

本实施方式中的成像方法的流程示意图如图4所示，具体包括：

步骤301：获取第一帧图像，其中，第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息。

步骤302：基于第一像素行和第二像素行获取第一相位差，并基于第一像素列和第二像素列获取第二相位差。

上述步骤301至步骤302分别与第一实施方式中步骤101至步骤102大致相同，为避免重复，在此不再一一赘述。

步骤303：根据第一相位差确定第一合焦位置，并根据第二相位差确定第二合焦位置。

具体地说，根据竖直方向的第一相位差驱动马达带动成像装置的摄像头移动，实现竖条纹场景的对焦，从而得到第一合焦位置；根据水平方向的第二相位差驱动马达带动成像装置的摄像头移动，实现横条纹场景的对焦，从而得到第二合焦位置。

进一步地，在根据第一相位差确定第一合焦位置，并根据第二相位差确定第二合焦位置之后，在根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦之前，还包括：获取第一合焦位置和第二合焦位置的差值；判断差值是否在预设景深范围内；若差值在预设景深范围内，则再执行根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦。

具体地说，所谓景深((Depth of Field)是指在聚焦完成后，焦点前后的范围内所呈现的清晰图像，这一前一后的距离范围即为景深。因此，为实现清晰成像，那么竖条纹场景对焦时的第一合焦位置与横条纹场景对焦的第二合焦位置之间的距离差值不能超出预设的景深范围，即差值需在预设的景深范围内，例如：预设的景深范围为±50，那么第一合焦位置和第二合焦位置的差值需在±50之内。本实施方式中对于预设的景深范围并不进行限定，可根据实际拍摄情况自行设置。该方案中先判断两个合焦位置的差值是否在预设景深范围内，再根据两个合焦位置进行对焦，使得对焦后的位置处获取的成像更加清晰。

步骤304：根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦。

由于当成像装置处于第一合焦位置时能够实现对竖条纹场景的准确对焦，当成像装置处于第二合焦位置时能够实现对横条纹场景的准确对焦。因此，在根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦时。若将第一合焦位置或第二合焦位置作为成像装置的合焦位置，并在合焦位置进行对焦。那么，当将第一合焦位置作为成像装置的合焦位置，那么成像装置可实现对竖条纹场景的准确对焦，使得成像时竖条纹场景较横条纹场景清晰；当将第二合焦位置作为成像装置的合焦位置，那么成像装置可实现对横条纹场景的准确对焦，使得成像时横条纹场景较竖条纹场景清晰。获取第一合焦位置和第二合焦位置的中间位置；将中间位置作为合焦位置，并在合焦位置进行对焦。由于取第一合焦位置和第二合焦位置的中间位置为成像装置的合焦位置，使得成像时横条纹场景和竖条纹场景清晰度相同。

步骤305：完成对焦后获取第二帧图像作为成像装置的成像。

上述步骤305与第一实施方式中的步骤104大致相同，为避免重复，在此不再进行赘述。

与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种成像方法，根据第一合焦位置和第二合焦位置进行对焦具体为：获取第一合焦位置和第二合焦位置的中间位置；将中间位置作为合焦位置，并在合焦位置进行对焦，给出了如何根据两个相位差进行对焦的具体实现方式。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种成像方法，如图5所示，包括至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述任一实施方式的成像方法。

其中，存储器402和处理器401采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器401和存储器402的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器401处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器401。

处理器401负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，***接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器402可以被用于存储处理器401在执行操作时所使用的数据。

本发明的实施方式还提供了一种获取机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实上述成像方法。

即，本领域技术人员可以理解，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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种成像方法，应用于成像装置，其特征在于，所述成像方法包括：

获取第一帧图像，其中，所述第一帧图像的预设位置处包括第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列，且所述第一像素行、第二像素行、第一像素列和第二像素列均不包含图像信息；

基于所述第一像素行和所述第二像素行获取第一相位差，并基于所述第一像素列和所述第二像素列获取第二相位差；

根据所述第一相位差和所述第二相位差进行对焦；

完成对焦后获取第二帧图像作为所述成像装置的成像。

2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述获取第一帧图像具体包括：

获取待摄物体的图像，并丢弃所述图像预设位置处的第一像素行、第二像素行、第一像素列以及第二像素列的图像信息，得到所述第一帧图像。

3.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述基于所述第一像素行和所述第二像素行获取第一相位差具体包括：

基于所述第一像素行获取所述第一帧图像的第一相位数据，并基于所述第二像素行获取所述第一帧图像的第二相位数据；

根据所述第一相位数据和所述第二相位数据计算所述第一相位差。

4.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述基于所述第一像素列和所述第二像素列获取第二相位差，具体包括：

基于所述第一像素列获取所述第一帧图像的第三相位数据，并基于所述第二像素列获取所述第一帧图像的第四相位数据；

根据所述第三相位数据和所述第四相位数据计算所述第二相位差。

5.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述根据所述第一相位差和所述第二相位差进行对焦，具体包括：

根据所述第一相位差确定第一合焦位置，并根据所述第二相位差确定第二合焦位置；

根据所述第一合焦位置和所述第二合焦位置进行对焦。

6.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，在所述根据所述第一相位差确定第一合焦位置，并根据所述第二相位差确定第二合焦位置之后，在所述根据所述第一合焦位置和所述第二合焦位置进行对焦之前，还包括：

获取所述第一合焦位置和所述第二合焦位置的差值；

判断所述差值是否在预设景深范围内；

若所述差值在所述预设景深范围内，则再执行所述根据所述第一合焦位置和所述第二合焦位置进行对焦。

7.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，所述根据所述第一合焦位置和所述第二合焦位置进行对焦具体为：

将所述第一合焦位置或所述第二合焦位置作为所述成像装置的合焦位置，并在所述合焦位置进行对焦。

8.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，所述根据所述第一合焦位置和所述第二合焦位置进行对焦具体为：

获取所述第一合焦位置和所述第二合焦位置的中间位置；

将所述中间位置作为所述合焦位置，并在所述合焦位置进行对焦。

9.一种成像装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一所述的成像方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一所述的成像方法。