CN112333903B - 灯光场景下的聚焦方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种灯光场景下的聚焦方法及装置。该方法包括：控制调焦电机移动，并记录上述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，上述数据组包括上述电机位置和移动到上述电机位置时的高亮点数，上述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量；根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置；基于上述目标电机位置进行微聚焦。通过本发明，解决了灯光场景下的聚焦问题，能准确找出清晰点位置的参数来进行灯光场景聚焦，具有更高的聚焦精度。

Description

灯光场景下的聚焦方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及自动聚焦技术领域，具体而言，涉及一种灯光场景下的聚焦方法及装置。

背景技术

目前自动调焦设备在夜间灯光场景下的聚焦一直为业界难点，尤其是监控领域的大长焦镜头。随着焦距的与日俱增，超远物距的聚焦使得灯光场景也变得越来越极端。例如，如对着较远距离的高架，画面中几乎由路灯所“霸占”，即多灯光场景；又或者对着远距离山上，除了几个稀疏的灯光外，其他均是低照场景，这属于一种低照灯光场景，图1是低照灯光场景下的照片效果示意图，可以看到此时照片效果不尽如人意。目前，灯光场景，诸如多灯光场景和低照灯光场景等，使得传统聚焦策略也越来越难以应对。

发明内容

本发明实施例提供了一种灯光场景下的聚焦方法及装置，以解决灯光场景下的聚焦问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种灯光场景下的聚焦方法，包括：控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，所述数据组包括所述电机位置和移动到所述电机位置时的高亮点数，所述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量；根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置；基于所述目标电机位置进行微聚焦。

在至少一个示例性实施例中，控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组包括：根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动，并记录所述调焦电机每次移动后对应的所述数据组，其中，所述预定参数包括亮度值或清晰度评价值，所述预定步长包括动态步长或固定步长。

在至少一个示例性实施例中，根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动包括：确定所述调焦电机的移动方向；控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第一电机位置的情况下，控制所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第二电机位置的情况下，控制所述调焦电机停止移动，其中，所述第一电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出预定比例阈值的电机位置，所述第二电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出所述预定比例阈值的电机位置。

在至少一个示例性实施例中，所述方法还包括以下至少之一：在控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动之前，获取所述调焦电机所处的电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值初始化所述预定参数的最小值；在所述调焦电机每次移动后，若当前电机位置对应的所述预定参数的取值小于所述预定参数的最小值，则按照所述当前电机位置对应的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值；在所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后，获取当前电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值。

在至少一个示例性实施例中，根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置包括：对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序；基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点；从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量；根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置。

在至少一个示例性实施例中，在对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序之前，还包括：从移动到不同的电机位置时对应的所述数据组中，去除所述高亮点数为0的数据组。

在至少一个示例性实施例中，在基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点之前，还包括：确定所述数据组的组数是否小于所述预定数量；在所述数据组的组数小于所述预定数量且大于0的情况下，将所述数据组中所述高亮点数的取值最小的数据组中的所述电机位置作为所述目标电机位置，并结束根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定所述目标电机位置的处理；在所述数据组的组数不小于所述预定数量的情况下，继续执行基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点的步骤。

在至少一个示例性实施例中，基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点包括：在所述单向排序后的所述数据组中，对每三个连续的数据组n,n+1,n+2执行第一判断操作，其中，1≤n,n+2≤m，n的初始值为1，且在每次执行所述第一判断操作完成后自增1，m为所述数据组的组数，所述第一判断操作包括：判断所述三个连续的数据组n,n+1,n+2中的中间数据组n+1的高亮点数是否同时大于两端数据组n和n+2的高亮点数，或者同时小于两端数据组n和n+2的高亮点数，若是，则确定所述中间数据组n+1的高亮点数为一个极值点，并更新所述极值点的数量，否则，将两端数据组n和n+2中具有的高亮点数最高或最低的数据组包括的电机位置和高亮点数赋值给所述中间数据组n+1包括的电机位置和高亮点数。

在至少一个示例性实施例中，所述的方法还包括：在所述单向排序后的所述数据组中，对前两个连续的数据组执行第二判断操作，其中，所述第二判断操作包括：判断第二个数据组的高亮点数是否小于第一个数据组的高亮点数，若是，则设置所述极值点的数量的初始值为1，否则，设置所述极值点的数量的初始值为0。

在至少一个示例性实施例中，在从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量之前，还包括：将相邻的数据组中具有相同的电机位置和/或相同的高亮点数的所有数据组删减至一个数据组。

在至少一个示例性实施例中，从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量包括：在确定的所有极值点中，将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除，其中，所述预定差值阈值为：固定差值阈值，或所有极值点与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值的最小值；在剩余的有效极值点的数量仍超过所述预定数量的情况下，基于过滤后的数据组返回确定所述高亮点数的所有极值点的步骤，直到剩余的所述有效极值点的数量不超过所述预定数量。

在至少一个示例性实施例中，根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置包括：确定是否能够在所有有效极值点中找到第一个下降点，若是，则将所述第一个下降点对应的电机位置作为所述目标电机位置；否则，将第一个有效极值点对应的电机位置作为所述目标电机位置。

在至少一个示例性实施例中，在将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除之后，还包括：所有数据组中，在连续三个数据组中的高亮点数存在单调变化的情况下，删除所述连续三个数据组中的中间数据组。

在至少一个示例性实施例中，基于所述目标电机位置进行微聚焦包括：控制所述调焦电机移动到所述目标电机位置；控制所述调焦电机在所述目标电机位置的预定范围内移动，寻找对应的高亮点数最小的电机位置，并控制所述调焦电机移动到寻找到的对应的高亮点数最小的电机位置。

在至少一个示例性实施例中，在控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组之前，还包括：在识别到灯光场景的情况下，启动所述灯光场景的聚焦，并进行自动曝光(Automatic Exposure，简称为AE)曝光锁定。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种灯光场景下的聚焦装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，由于根据移动到不同的电机位置时对应的高亮点数确定目标电机位置，并基于所述目标电机位置进行微聚焦，能够更加准确地找出清晰点的位置，可以解决灯光场景下的聚焦问题，具有更高的聚焦精度。

附图说明

图1是低照灯光场景下的照片效果示意图；

图2是根据本发明实施例的灯光场景下的聚焦方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的灯光场景下的聚焦装置的结构框图；

图4是针对某个灯光场景采集的亮度与电机位置关系图(纵坐标-亮度值；横坐标-调焦电机位置)；

图5是针对图4同一灯光场景采集的高亮点数与电机位置关系图(纵坐标-高亮点数值；横坐标-调焦电机位置)；

图6是根据本发明实施例的基于高亮点数提升灯光场景聚焦效果的方法的主要流程图；

图7是根据本发明实施例的获取高亮点数的数据的流程图；

图8是根据本发明实施例的获取目标位置的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在任何具有运算能力的图像采集装置或远程服务器中执行。在本实施例中提供了一种运行于图像采集装置或其远程服务器的灯光场景下的聚焦方法，图2是根据本发明实施例的灯光场景下的聚焦方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤S202-S206。

步骤S202，控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，所述数据组包括所述电机位置和移动到所述电机位置时的高亮点数，所述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量。

为了准确快捷地得到不同电机位置对应的高亮点数据，可以通过让调焦电机按照预定步长移动，并在停下时采集高亮点数据的方式来实现步骤S202。因此，在至少一个示例性实施例中，步骤S202可以包括：

根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动，并记录所述调焦电机每次移动后对应的所述数据组，其中，所述预定参数包括亮度值或清晰度评价值，所述预定步长包括动态步长或固定步长。

在实际应用中，所述动态步长可以根据焦段和/或调焦范围动态确定。所述动态步长或所述固定步长的数值不建议选取过大的数值，以免高亮点数的趋势被忽略和掩盖。

在至少一个示例性实施例中，根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动可以包括：

确定所述调焦电机的移动方向，在实际应用中，可以基于多种因素(包括调焦电机在聚焦范围内的位置，上次聚焦移动方向等等)来确定所述调焦电机的移动方向；

控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第一电机位置的情况下，控制所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第二电机位置的情况下，控制所述调焦电机停止移动，

其中，所述第一电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出预定比例阈值的电机位置，所述第二电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出所述预定比例阈值的电机位置。

简单来说，上述过程控制调焦电机在两个方向进行移动来采集高亮点数据，并且通过判断第一电机位置和第二电机位置从而实现反向或停止操作，能够有效收敛聚焦范围，避免聚焦范围过大。

所述预定参数的最小值可以在过程开始前进行初始化，并在移动过程中不断更新，在反向时进行重新赋值。例如，在至少一个示例性实施例中，所述方法还包括以下至少之一：

在控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动之前，获取所述调焦电机所处的电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值初始化所述预定参数的最小值；

在所述调焦电机每次移动后，若当前电机位置对应的所述预定参数的取值小于所述预定参数的最小值，则按照所述当前电机位置对应的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值；

在所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后，获取当前电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值。

在至少一个示例性实施例中，在步骤S202之前，还可以包括：在识别到灯光场景的情况下，启动所述灯光场景的聚焦，并进行自动曝光AE曝光锁定。AE曝光锁定操作，包括固定当前调节AE的相关参数，例如光圈，快门，增益，补光灯角度、强度等，通过该过程，可以避免曝光参数改变导致高亮点数改变，影响最终结果。

步骤S204，根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置。

在至少一个示例性实施例中，步骤S204可以包括以下过程：

对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序；

基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点；

从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量(在本发明实施例中例举的曲线规律中，曲线M形状的极值点的数量为3，所以在本实施例中所述预定数量优选等于3)；

根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置。

由于高亮点数对应于不同的电机位置的分布遵循一定的曲线规律(例如，见图4和图5)，而该曲线M形状的中心极值点就对应着清晰点，所以，如果能够找到所有的有效极值点，并基于有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置，就能够基本找到清晰点的位置，因为最终的清晰点一定在该目标电机位置的一个较小范围内。

在进行数据处理筛选之前，可以先去除高亮点数的0值数据，因为其对结果分析没有参考意义。因此，在至少一个示例性实施例中，在对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序之前，还可以包括：从移动到不同的电机位置时对应的所述数据组中，去除所述高亮点数为0的数据组。

如果数据组的数量本身比较少，例如0-2个，则无需进行复杂的模型提炼，可以直接进行判断。因此，在至少一个示例性实施例中，在基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点之前，还可以包括：

确定所述数据组的组数是否小于所述预定数量；

在所述数据组的组数小于所述预定数量且大于0的情况下，将所述数据组中所述高亮点数的取值最小的数据组中的所述电机位置作为所述目标电机位置，并结束步骤S204的处理；

在所述数据组的组数不小于所述预定数量的情况下，继续执行基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点的步骤。

还有一种可能的情况是所述数据组的组数小于所述预定数量，且等于0，此时说明任何一个电机位置未检测到非0高亮点数，说明目前场景不适用于当前方法，可以采用其他方法进行聚焦。

在至少一个示例性实施例中，基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点可以包括：

在所述单向排序后的所述数据组中，对每三个连续的数据组n,n+1,n+2执行第一判断操作，其中，1≤n,n+2≤m，n的初始值为1，且在每次执行所述第一判断操作完成后自增1，m为所述数据组的组数，

所述第一判断操作包括：

判断所述三个连续的数据组n,n+1,n+2中的中间数据组n+1的高亮点数是否同时大于两端数据组n和n+2的高亮点数，或者同时小于两端数据组n和n+2的高亮点数，

若是，则确定所述中间数据组n+1的高亮点数为一个极值点，并更新所述极值点的数量，

否则，将两端数据组n和n+2中具有的高亮点数最高或最低的数据组包括的电机位置和高亮点数赋值给所述中间数据组n+1包括的电机位置和高亮点数，此时，说明三个数据组的高亮点数呈现单调变化，此时可以精简中间数据组，通过让其值被两端数据组中高亮点数较低(或较高)的数据组的值覆盖，实际上相当于去除了该中间冗余点。

在至少一个示例性实施例中，所述的方法还包括：在所述单向排序后的所述数据组中，对前两个连续的数据组执行第二判断操作，其中，所述第二判断操作包括：判断第二个数据组的高亮点数是否小于第一个数据组的高亮点数，若是，则设置所述极值点的数量的初始值为1，否则，设置所述极值点的数量的初始值为0。当数据初始呈现下降时，可以认为其占据了第一个拐点，因此，当第二个数据组的高亮点数小于第一个数据组的高亮点数，就设置所述极值点的数量的初始值为1，否则设置为0。

在至少一个示例性实施例中，在从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量之前，还可以包括：将相邻的数据组中具有相同的电机位置和/或相同的高亮点数的所有数据组删减至一个数据组。通过上述方案，对同高亮点数和/或同电机位置值进行精简，去除冗余数据，最终配合其他精简步骤从简化数据中筛选出最终目标位置。

在至少一个示例性实施例中，从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量可以包括：在确定的所有极值点中，将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除(去除的具体实现可以是采用相邻点将该极值点处的数据组取值覆盖，配合精简步骤就可以做到将其去除)，其中，所述预定差值阈值为：固定差值阈值，或所有极值点与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值的最小值；在剩余的有效极值点的数量仍超过所述预定数量的情况下，基于过滤后的数据组返回确定所述高亮点数的所有极值点的步骤，直到剩余的所述有效极值点的数量不超过所述预定数量。

在至少一个示例性实施例中，根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置可以包括：确定是否能够在所有有效极值点中找到第一个下降点，若是，则将所述第一个下降点对应的电机位置作为所述目标电机位置；否则，将第一个有效极值点对应的电机位置作为所述目标电机位置。

在至少一个示例性实施例中，在将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除之后，该方法还可以包括：所有数据组中，在连续三个数据组中的高亮点数存在单调变化的情况下，删除所述连续三个数据组中的中间数据组。该步骤也是连续三个值单项变化的精简步骤。

步骤S206，基于所述目标电机位置进行微聚焦。

在至少一个示例性实施例中，步骤S206可以包括：

控制所述调焦电机移动到所述目标电机位置；

控制所述调焦电机在所述目标电机位置的预定范围内移动，寻找对应的高亮点数最小的电机位置，并控制所述调焦电机移动到寻找到的对应的高亮点数最小的电机位置。

在实际应用中，可基于目标位置进行高亮点数的比较，一旦高亮点数变大就反向，反向两次即可找到最小高亮点数，走到对应位置处即可。进一步的，可在记录高亮点数数据时同步记录电机两个方向行进步长，并基于该行进步长设定聚焦范围，逐步找到该范围最小高亮点数并走到对应位置即可。

通过上述方法，由于根据移动到不同的电机位置时对应的高亮点数确定目标电机位置，并基于所述目标电机位置进行微聚焦，能够更加准确地找出清晰点的位置，可以解决灯光场景下的聚焦问题，具有更高的聚焦精度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种灯光场景下的聚焦装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是根据本发明实施例的灯光场景下的聚焦装置的结构框图，如图3所示，该装置包括存储器32和处理器34，该存储器32中存储有计算机程序，该处理器34被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，所述数据组包括所述电机位置和移动到所述电机位置时的高亮点数，所述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量；

S2，根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置；

S3，基于所述目标电机位置进行微聚焦。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

在一个示例性实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，所述数据组包括所述电机位置和移动到所述电机位置时的高亮点数，所述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量；

S2，根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置；

S3，基于所述目标电机位置进行微聚焦。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

为了便于方案的理解，以下示例性实施例对该基于高亮点数的聚焦方法给出原理性分析，以及具体实现方式的举例。

图4是针对某个灯光场景采集的亮度与电机位置关系图(纵坐标-亮度值；横坐标-调焦电机位置)。如图4所示，对于灯光场景，有这样一个特征，灯光场景聚焦清晰时，一般灯光处于或接近于最不发散状态，整体画面亮度接近于最低。

另外，如果设定一个阈值，每个像素亮度值超过这个值，我们就把它作为一个高亮点。那么画面的高亮点个数的和，即监控领域常用的高亮点数概念，可以用来作为判断是否为灯光场景的一个依据。图5是针对图4同一灯光场景采集的高亮点数与电机位置关系图(纵坐标-高亮点数值；横坐标-调焦电机位置)。如图5所示，高亮点数和调焦电机位置的坐标关系图中，791位置为实际清晰点位置，即高亮点数在清晰点附近越往清晰点越呈收敛趋势，而从清晰点往电机任一方向走均呈现先上升再下降趋势，直至为0。这种‘M’形状是一种经典的高亮点数形状，实际上，考虑到设定的调焦电机范围、高亮点判断阈值的设置和实际场景灯光的强度大小，‘M’形状可能会呈现各种缺失，如左侧上升沿丢失一部分甚至全部丢失，仅剩下‘И’形状；上升下降均丢失，仅剩下‘∧’形状；能推断的还有‘∨’，‘/’，‘\’，甚至‘.’等形状。更深层次的考虑，高亮点数在任一上升下降过程中，由于灯光闪烁等因素可能并非完美的呈现单调性，中间可能存在几个幅度较小的波峰。

基于以上模型，通过亮度和高亮点数都能查找到清晰点位置，但是在实际场景中，特别是低照灯光场景和多灯光场景，亮度查找到的清晰点与实际清晰点存在较大的偏差，使用高亮点数却能更准确的找到清晰点。而通过高亮点数找到清晰点，相比亮度的单调性，其需要通过算法解决各种“缺损”模型干扰。

故而，针对于实际灯光场景下的聚焦问题，基于上述分析，本示例性实施例中提供了一种基于高亮点数的灯光聚焦方案，用于提升变焦设备灯光场景聚焦效果。

图6是根据本发明实施例的基于高亮点数提升灯光场景聚焦效果的方法的主要流程图。如图6所述，该方法包括以下步骤：

步骤S601、灯光场景聚焦开始后，进行AE曝光锁定。

灯光场景的识别是较成熟技术，可通过增益和高亮点数等曝光参数判断得出，此处不详细叙述。AE曝光锁定同样为较成熟技术，即固定当前调节AE的相关参数，例如光圈，快门，增益，补光灯角度、强度等，AE曝光锁定目的为避免曝光参数改变导致高亮点数改变，影响最终结果。此步骤结束后执行步骤S602；

步骤S602、根据亮度值进行调焦电机的移动，并同时采集高亮点数的数据。图7是根据本发明实施例的获取高亮点数的数据的流程图，步骤S602的具体过程如图7所示，将在下面单独进行详细的介绍。

步骤S603、根据高亮点数数据获取目标电机位置，此步骤涉及数据简化提炼。图8是根据本发明实施例的获取目标位置的流程图，步骤S603的具体过程如图8所示，将在下面单独进行详细的介绍。

步骤S604、基于目标位置进行微聚焦。即就近找高亮点数的谷值位置。简单的，可基于目标位置进行高亮点数的比较，一旦高亮点数变大就反向，反向两次即可找到最小高亮点数，走到对应位置处即可。进一步的，可在记录高亮点数数据时同步记录电机两个方向行进步长，并基于该行进步长设定聚焦范围，逐步找到该范围最小高亮点数并走到对应位置即可。本步骤完成则整体流程结束。

在上述主要流程中，步骤S602涉及根据亮度值进行调焦电机的移动，并同时采集高亮点数的数据，以下将结合图7对步骤S602的具体过程进行详细的介绍。如图7所示，步骤S602的一种示例性执行过程如下：

步骤1、确定调焦电机移动方向，以当前亮度值作为最小亮度值。电机移动方向判定受诸多因素制约，如当前电机在聚焦范围位置，上次聚焦移动方向等等，可以根据实际情况进行判定。可基于当前电机位置开始聚焦，并执行步骤2；

步骤2、以一定步长策略往确定方向走，并更新最小亮度值和对应电机位置，记录每次停下位置高亮点数和电机位置数据。一定步长策略为目前通用聚焦算法的常用处理策略，其根据焦段及调焦范围而动态确定，本提案要求步长不能过大，以免高亮点数趋势被掩盖，具体步长设置不展开叙述。数据格式设定为data_i＝(fp,cnt)。data_i表示第i次所记录数据，fp表示调焦电机位置，cnt表示高亮点数。此步骤结束后执行步骤3；

步骤3、当前亮度是否超过最小亮度值某个阈值，即，判断当前亮度与最小亮度值的差值是否超过最小亮度值*该阈值(阈值可以为百分比的形式)，是则执行步骤4，否则继续执行步骤2。上述阈值可根据实际需求设定，例如，可以设定为该阈值为5％。此步骤用来收敛聚焦范围，避免聚焦范围过大；

步骤4、调焦电机的移动方向是否已经变更过(即，已经变换为之前确定的移动方向的反方向)？是则执行步骤6，否则执行步骤5；

步骤5、先走到最小亮度值对应电机位置，更新走到后亮度值为最小亮度值，并改变步骤1所述电机方向(变换为之前步骤1确定的移动方向的反方向)。继续执行步骤2；

步骤6、结束。

需指出的是，获取高亮点数数据并非限于图7一种方法，也可以在基于清晰度评价值的基础上进行高亮点数数据的收集。收集高亮点数数据后，执行步骤S603。

在上述主要流程中，步骤S603涉及根据高亮点数的数据获取目标电机位置，这之间涉及到数据的简化提炼，以下将结合图8对步骤S603的具体过程进行详细的介绍。如图8所示，步骤S603的一种示例性执行过程如下：

步骤1、去除高亮点数为0值数据，并按电机位置单向排序。高亮点数为0值的数据对结果分析无参考意义，可直接删除。剩余有效数据可按电机位置从小到大或从大到小排序并重新确定data数据索引值。本步骤完成后执行步骤2；

步骤2、剩余有效数据个数是否小于3。如小于3，即只有0-2个电机位置高亮点数非0，此时无须进行复杂的模型提炼，直接执行步骤3，否则执行步骤6；

步骤3、剩余有效数据个数为0？如果为0，说明任一个电机位置未检测到有高亮点数，不适合用本提案方法聚焦，转执行步骤4；如果非0，则执行步骤5；

步骤4、转其他方法聚焦，执行后即结束；

步骤5、高亮数最小值对应电机位置作为目标位置。执行本步骤前提为只有1-2个电机位置有高亮点数，直接视为模型‘/’，‘\’，或‘.’。取高亮数最小值对应电机位置为目标位置并结束；

步骤6、数据初始呈现下降趋势？此步骤目的为后续判断极值点数据是否超过3做准备。据前述高亮点数模型分析，其简化后模型极值点数最多为‘M’，即存在三个极值点，因此，数据极值点简化以3(三个极值点)为判断依据，当数据初始呈现下降时，可以认为其占据第一个极值点。因此，初始呈现下降则执行步骤7，否则执行步骤8；

步骤7、极值点数为1，原因如步骤6所述，此步骤结束后执行步骤9；

步骤8、极值点数为0，原因如步骤6所述，此步骤结束后执行步骤9；

步骤9、遍历结束？此处遍历指的是以索引值为n,n+1,n+2每三组数据进行一次步骤10步骤判断，每次判断n递增1，设数据索引值从1开始，且最大值为m，则取值范围为1≤n,n+2≤m。遍历结束则执行步骤13，未结束则执行步骤10；

步骤10、当前索引三个值存在极值点？判断依据为

(cnt_n-cnt_n+1)*(cnt_n+1-cnt_n+2)＜0

即当前遍历的三个数据中间数据高亮点数比两边都大或者都小，则认为存在极值点。存在极值点则执行步骤11，否则执行步骤12；

步骤11、极值点数加1，并将极值点与前后的数据的差值绝对值与极值点最小值比较更新。判断依据为：

如果abs(cnt_n-cnt_n+1)＜cnt_min，则cnt_min＝abs(cnt_n-cnt_n+1)；

如果abs(cnt_n+1-cnt_n+2)＜cnt_min，则cnt_min＝abs(cnt_n+1-cnt_n+2)。

其中cnt_min以第一个极值点与其前后的数据的差值绝对值进行初始化。本步骤完成后执行步骤13；

步骤12、中间值等于三个值中最小高亮数那个值处理。如果不存在极值点，则这三个数据呈现单调性，可将中间值等于三个值中最小高亮数那个值处理。即：

如果cnt_n＜cnt_n+2，则data_n+1＝data_n；否则，data_n+1＝data_n+2；

本步骤执行后执行步骤13；

步骤13、索引值加1，继续，即n自增1后继续遍历data数据。本步骤完成后执行步骤9；

步骤14、同高亮点数或同电机位置值精简。本步骤将所有相邻的数据、只要存在高亮点数或者电机位置相同，则直接将相同的数据删除到一份(删除哪个数据无特殊排序要求)，并重新排序data数据索引号；本步骤执行完后执行步骤15；

步骤15、极值点数超过3。极值点数超过3则执行步骤16，否则执行步骤18；

步骤16、极值点最小值过滤。本步骤目的旨在精简极值点数，精简方法为，遍历所有数据，将邻近数据高亮点数差值绝对值等于cnt_min的高亮点数较小值赋值给较大值，赋值内容包括电机位置和高亮点数，即仅保留data索引号的差异。本步骤执行完后执行步骤17；

步骤17、连续三个值单向变化精简。因步骤16进行了极值点最小值过滤，过滤掉极值点后可能产生同向存在多个值(即，形成新的连续三个值单项变化)，所以设置了本步骤实现数据的精简，本步骤目的旨在将连续上升或者连续下降中的冗余数据去除，即将这些数据直接删除并重新排序data数据索引号。本步骤执行完后继续执行步骤6；

步骤18、能找到第一个下降点？即遍历data数据，以找到第一个邻近数据出现下降为准，找到则执行步骤19，否则执行步骤20；

步骤19、以第一个下降点对应电机位置作为最终目标位置并结束；

步骤20、以第一个索引值对应电机位置作为最终目标位置并结束。

步骤S603的核心思想为去除相等或单调变化中间的冗余数据，并依据极值点数质量将极值点数精简到三个以内，并将最终简化数据筛选出一个电机位置作为最终目标位置。以上流程并非唯一能够实现这种思想的方法，任何基于该思想的数据处理流程均应在保护范围之内。

本发明实施例提供了一种基于高亮点数进行灯光场景聚焦的方案，其利用高亮点数来解决多灯光或低照灯光等极难聚焦灯光场景(本发明实施例中称为灯光场景)的聚焦效果。该方案基于亮度信息进行高亮点数调焦电机位置组合数据收集，对所收集数据去除邻近高亮点数相等或电机位置相等或单调变化中间的冗余数据，依据极值点数质量将极值点数精简到三个以内的数据简化处理方法，并将最终简化数据筛选出一个电机位置作为最终目标位置，基于目标高亮点数调焦电机位置微聚焦找到最终清晰点。

该方案具有以下优点：

(1)使用了高亮点数这一更能准确找出清晰点位置的参数来进行灯光场景聚焦。相比于亮度聚焦，具有更高的精度，这点在多灯光和低照灯光下表现更为明显。相比于降低灯光区域算子权重的方法，在多灯光和低照灯光场景具有明显的优势。

(2)该方案能明显提升灯光场景聚焦效果，尤其是多灯光场景和低照灯光场景，具有较好的实用性。

(3)该方案创新地使用一系列算法解决了高亮点数数据难以处理的难题，使得高亮点数聚焦成为一种可能；

(4)该方案中的处理步骤及算法思想适用于几乎所有灯光场景，具有广泛的适用性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种灯光场景下的聚焦方法，其特征在于，包括：

控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组，其中，所述数据组包括所述电机位置和移动到所述电机位置时的高亮点数，所述高亮点数为像素亮度值超过高亮点判断阈值的点的数量；

根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置；

基于所述目标电机位置进行微聚焦；

其中，

根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定目标电机位置包括：

对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序；

基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点；

从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量，其中，从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量包括：在确定的所有极值点中，将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除，其中，所述预定差值阈值为：所有极值点与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值的最小值；在剩余的有效极值点的数量仍超过所述预定数量的情况下，基于过滤后的数据组返回确定所述高亮点数的所有极值点的步骤，直到剩余的所述有效极值点的数量不超过所述预定数量；

根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置，其中，根据所述有效极值点对应的电机位置确定所述目标电机位置包括：确定是否能够在所有有效极值点中找到第一个下降点，若是，则将所述第一个下降点对应的电机位置作为所述目标电机位置；否则，将第一个有效极值点对应的电机位置作为所述目标电机位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组包括：

根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动，并记录所述调焦电机每次移动后对应的所述数据组，其中，所述预定参数包括亮度值或清晰度评价值，所述预定步长包括动态步长或固定步长。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预定参数控制所述调焦电机按照预定步长移动包括：

确定所述调焦电机的移动方向；控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第一电机位置的情况下，控制所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动，直到确定所述调焦电机移动到第二电机位置的情况下，控制所述调焦电机停止移动，其中，所述第一电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出预定比例阈值的电机位置，所述第二电机位置为所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向的反方向移动时，对应的所述预定参数的取值比所述预定参数的最小值高出所述预定比例阈值的电机位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括以下至少之一：

在控制所述调焦电机按照所述预定步长向确定的所述移动方向移动之前，获取所述调焦电机所处的电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值初始化所述预定参数的最小值；

在所述调焦电机每次移动后，若当前电机位置对应的所述预定参数的取值小于所述预定参数的最小值，则按照所述当前电机位置对应的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值；

在所述调焦电机移动到所述预定参数的最小值对应的电机位置后，获取当前电机位置对应的所述预定参数的取值，并按照获取的所述预定参数的取值更新所述预定参数的最小值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述数据组按照所述电机位置进行单向排序之前，还包括：

从移动到不同的电机位置时对应的所述数据组中，去除所述高亮点数为0的数据组。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点之前，还包括：

确定所述数据组的组数是否小于所述预定数量；

在所述数据组的组数小于所述预定数量且大于0的情况下，将所述数据组中所述高亮点数的取值最小的数据组中的所述电机位置作为所述目标电机位置，并结束根据移动到不同的电机位置时对应的数据组确定所述目标电机位置的处理；

在所述数据组的组数不小于所述预定数量的情况下，继续执行基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于单向排序后的所述数据组确定所述高亮点数的所有极值点包括：

在所述单向排序后的所述数据组中，对每三个连续的数据组n,n+1,n+2执行第一判断操作，其中，1≤n,n+2≤m，n的初始值为1，且在每次执行所述第一判断操作完成后自增1，m为所述数据组的组数，

所述第一判断操作包括：

判断所述三个连续的数据组n,n+1,n+2中的中间数据组n+1的高亮点数是否同时大于两端数据组n和n+2的高亮点数，或者同时小于两端数据组n和n+2的高亮点数，若是，则确定所述中间数据组n+1的高亮点数为一个极值点，并更新所述极值点的数量，否则，将两端数据组n和n+2中具有的高亮点数最高或最低的数据组包括的电机位置和高亮点数赋值给所述中间数据组n+1包括的电机位置和高亮点数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述单向排序后的所述数据组中，对前两个连续的数据组执行第二判断操作，其中，所述第二判断操作包括：

判断第二个数据组的高亮点数是否小于第一个数据组的高亮点数，若是，则设置所述极值点的数量的初始值为1，否则，设置所述极值点的数量的初始值为0。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在从确定的所有极值点中去除无效极值点，使得剩余的有效极值点的数量不超过预定数量之前，还包括：

将相邻的数据组中具有相同的电机位置和/或相同的高亮点数的所有数据组删减至一个数据组。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将与相邻数据组中的高亮点数的差值的绝对值小于或等于预定差值阈值的极值点作为无效极值点去除之后，还包括：

所有数据组中，在连续三个数据组中的高亮点数存在单调变化的情况下，删除所述连续三个数据组中的中间数据组。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标电机位置进行微聚焦包括：

控制所述调焦电机移动到所述目标电机位置；

控制所述调焦电机在所述目标电机位置的预定范围内移动，寻找对应的高亮点数最小的电机位置，并控制所述调焦电机移动到寻找到的对应的高亮点数最小的电机位置。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制调焦电机移动，并记录所述调焦电机移动到不同的电机位置时对应的数据组之前，还包括：

在识别到灯光场景的情况下，启动所述灯光场景的聚焦，并进行自动曝光AE曝光锁定。

13.一种灯光场景下的聚焦装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1至12任一项中所述的方法。

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