CN114460791A - 调焦方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种调焦方法、装置、设备及存储介质，所述调焦方法通过控制电机带动镜头以第一步长移动，并在所述电机带动镜头以第一步长过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值，在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动，并根据所述第一图像清晰度评价值，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置，最后再根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。因此，本申请提供的调焦方法可以快速的搜索到满足预设条件的第一图像清晰度评价值并确定其对应的优选调焦位置，有效的提高了调焦效率。

Description

调焦方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及摄像机拍照和摄像技术领域，尤其涉及一种调焦方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

在红外摄像产品中，图像的清晰度、对比度直接影响测温、监控等效果。在产品成型后，如何使镜头对目标成像效果最好，即处于最佳调焦位置，成为亟待解决的问题。传统的调焦方法包括手动调焦和自动调焦。手动调焦存在操作繁琐，在某些场景下操作不现实的问题。例如森林防火红外镜头较大，镜头经常被较为笨重的金属外壳包裹，手动调焦存在很大的不便。因此，自动调焦技术以其无需人工干扰、可以自动进行最佳调焦位置调整越来越成为工业、学界研究的重点。

基于图像质量的自动调焦方法，依赖于对不同焦距位置下成像目标的清晰度评价值，结合一定的搜索算法确定成像目标的清晰度评价值峰值，再依据清晰度评价峰值确定最佳调焦位置。因此，合适的搜索算法对调焦至关重要。基于爬山搜索算法确定清晰度评价值峰值为自动调焦中的一种常用方法，然而，这种方法在进行调焦过程中，需要打满全行程寻找最大峰值，从而需要较长的调焦时间，带来较差的用户体验。

发明内容

为解决存在的技术问题，本申请提供了一种快速调焦方法、装置、设备及存储介质。

一种调焦方法，包括：

控制电机带动镜头以第一步长移动；

在所述电机带动镜头以所述第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值；

在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动；

从获取的各所述第一图像清晰度评价值中，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值以确定第一优选调焦位置；

根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

一种调焦装置，包括:

移动控制模块，用于控制电机带动镜头以第一步长移动；

评价值获取模块，用于在所述电机带动镜头以所述第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值；

停止控制模块，用于在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动；

优选调焦位置确定模块，用于从获取的各所述第一图像清晰度评价值中，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值以确定第一优选调焦位置；

目标调焦位置确定模块，用于根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

一种调焦电子设备，包括存储器和处理器；

所述处理器在运行所述存储器中存储的计算机程序指令时，执行所述的调焦方法的步骤。

种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程指令；

所述计算机程序指令被处理器执行时，实现权所述的调焦方法的步骤。

由上可见，在本申请提供的调焦方法、装置、设备及存储介质中，通过控制电机带动镜头以第一步长移动，并在所述电机带动镜头以第一步长过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值，在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动，并根据所述第一图像清晰度评价值，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置，最后再根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。因此，本申请提供的调焦方法可以快速的搜索到满足预设条件的第一图像清晰度评价值并确定其对应的优选调焦位置，有效的提高了调焦效率。

附图说明

附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为依据本申请一些实施例提供的调焦方法的流程示意图；

图2为依据本申请一些实施例提供的调焦方法中基于第一阶段调焦结果进行调焦过程的流程示意图；

图3为依据本申请一些实施例提供的调焦方法中基于改进爬山算法的第二阶段调焦过程的流程示意图；

图4为依据本申请一些实施例提供的调焦方法中第二阶段调焦过程采用的改进爬山算法的流程示意图；

图5为依据本申请一些实施例提供的调焦方法中基于第二阶段调焦结果进行调焦过程的流程示意图；

图6为依据本申请另一些实施例提供的调焦方法的流程示意图；

图7为依据本申请一些实施例提供的调焦方法中变倍时的调焦过程的流程示意图；

图8为依据本申请一些实施例提供的调焦装置；

图9为依据本申请一些实施例提供的调焦设备。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了可能实施例的子集，但是应当理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

基于现有的红外调焦技术调焦时间长的问题，本申请提供了一种调焦方法、装置、设备及存储介质。图1至7分别为依据本申请提供的调焦方法中的调焦过程在不同实施例中的流程示意图，本申请提供的调焦方法可在如图8所示的调焦装置和图9所示的调焦设备中实现。下面结合图1至9对本申请提供的调焦方法、装置、设备及存储介质做相对具体的描述。

请参阅图1，在一些实施例中，本申请提供的调焦方法包括S21、S22、S23、S24及S40。

S21：控制电机带动镜头以第一步长移动。

S21可以由图8所示的调焦装置中的移动控制模块101实现，或者由图9所示的调焦设备中的存储器202存储对应的移动控制程序，再由图9所示的调焦设备中的处理器201在执行所述存储器202存储的移动控制程序时实现。

摄像装置在对镜头自动调焦的过程中，通过电机带动镜头按照一定的移动策略进行移动，最终将镜头移动至最佳调焦位置，以使得通过镜头采集的图像的图像清晰度评价值最大，即使镜头采集的图像最清晰。在本申请中，摄像装置可以为红外摄像装置，也可以为可见光摄像装置。依据本申请提供的调焦方法实现对摄像装置的大镜头的调焦。此外，需要说明的是后续出现的电机移动均是指电机带动镜头移动。

在启动调焦时，首先控制电机以第一步长向一定的方向移动，在移动的过程中根据后续获取的图像清晰度评价值改变其移动方向。为了减小电机在调焦过程中移动方向切换次数，启动调焦时，可以控制电机以第一步长向较远端方向移动。这里的较远端，是指电机在进行第一阶段调焦时的初始位置离电机移动位置范围的两个端点较远的一端。

S22：在所述电机带动镜头以所述第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值。

S22可以由图8所示的调焦装置中的评价值获取模块102实现，或者由图9所示的调焦设备中的存储器202存储对应的评价值获取程序，再由图9所示的调焦设备中的处理器201在执行所述存储器202存储的评价值获取程序时实现。

在控制电机带动镜头以第一步长开始移动后，电机每以第一步长移动一步，对应获得一个移动位置，获取该镜头在该移动位置时采集图像的第一图像清晰度评价值。具体的，可以基于图像清晰度评价函数获取各个采集图像的第一图像清晰度评价值。所述图像清晰度评价函数可以但不局限性于能量梯度函数，Roberts梯度函数，Sobel梯度函数，方差函数等。所述采集图像的第一图像清晰度评价值可以为所述采集图像的整幅图像的清晰度评价值，也可以为所述采集图像中感兴趣区域对应的清晰度评价值。

S23：在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动。

S23可以由图8所示的调焦装置中的停止控制模块103实现，或者由图9所示的调焦设备中的存储器202存储对应的停止控制程序，再由图9所示的调焦设备中的处理器201在执行所述存储器202存储的停止控制程序时实现。

在电机带动镜头以第一步长移动的过程中，需要在电机的移动范围内找到第一图像清晰度评价值的峰值，即在电机的移动范围内搜索全局峰值。本申请发明人在研究的过程中，发现在搜索全局峰值(各个移动位置对应的图像清晰度评价值的峰值)时，在峰值前连续几帧的增长率较高，在峰值后下降率也较高，而在各个第一图像清晰度评价值的局部极值前后对应的变化率较小，根据这一特征，本申请发明人在第一阶段调焦过程中，采用根据第一图像清晰度评价值的变化率是否满足预设变化率条件来控制电机带动镜头以第一步长移动过程的结束时刻，即当第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，即停止电机带动镜头以第一步长移动过程的，从而可不用控制电机在整个电机移动范围内移动完后再获得第一优选调焦位置，可有效的降低调焦时间。

这里需要说明的是所述第一图像清晰度评价值的变化率包括增长率和下降率，在增长率用大于0的数表示，下降率用小于0的数表示时，所述变化率大小是指增长率的大小或下降率的大小，即所述变化率大小为所述增长率或下降率的绝对值。所述预设变化率是可以根据调焦的鲁棒性能要求和精准度性能要求设定，其可依经验设置，所述预设变化率的值设置得越大，调焦可能越准确，但鲁棒性不好(即适应的场景少)，而所述预设变化率的值设置得越小，鲁棒性好，但相应的调焦准确度会下降。因此，可以根据不同的场景，如室内、户外设置不同的预设变化率。

在一些实施例中，S23:在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动，进一步包括：

S231：计算所述电机在当前移动位置对应的所述第一图像清晰度评价值相对于所述电机在所述当前移动位置前预设个移动位置时对应的所述第一图像清晰度评价值的变化率。

S232：判断S231中的变化率的绝对值是否大于或等于预设阈值，若是，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动。

具体在一些实施例中，若所述当前移动位置前预设个移动位置为当前移动位置前2个移动位置时，所述第一图像清晰度评价值的变化率的计算公式如下：

其中，F3为当前帧的采集图像对应的第一图像清晰度评价值，F1为当前帧的前2帧采集图像对应的第一图像清晰度评价值，若所述前2帧采集图像为第1帧，则所述当前帧为第3帧。其中，上述公式中的abs表示取绝对值，thres为预设阈值，该值可根据实际场景设置，如可设置为0.02。此外，所述前预设个的具体个数可以根据实际值设定，本实施例中设置为2个，即在获取的第一图像清晰度评价值中，每连续3帧对应的第一图像清晰度评价值需要做一次如上公式的计算，以获得对应的变化率。

S24：从获取的各所述第一图像清晰度评价值中，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值以确定第一优选调焦位置。

S24可以由图8所示的调焦装置中的优选调焦位置确定模块104实现，或者由图9所示的调焦设备中的存储器202存储对应的优选调焦位置确定程序，再由图9所示的调焦设备中的处理器201在执行所述存储器202存储的优选调焦位置确定程序时实现。

在电机停止以第一步长移动后，从各个所述第一图像清晰度评价值中选择满足第一预设条件的一个所述第一图像清晰度评价值作为电机带动镜头以第一步长移动的阶段需要搜索的值，然后将该值对应的移动位置作为第一优选调焦位置。在一些实施例中，第一预设条件为所选择的第一图像清晰度评价值为所有第一图像清晰度评价值中的最大值或其大小满足预设大小。在一些实施例中，在所述电机停止以第一步长移动后，将所有当前获得的第一图像清晰度评价值进行比较，选择其中最大的第一图像清晰度评价值作为在第一阶段调焦所需要搜索的全局峰值，并将该最大的第一图像清晰度评价值对应的移动位置作为第一优选调焦位置。

S40：根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

S40可以由图8所示的调焦装置中的目标调焦位置确定模块105实现，或者由图9所示的调焦设备中的存储器202存储对应的目标调焦位置确定程序，再由图9所示的图像调焦设备中的处理器201在执行所述存储器202存储的目标调焦位置确定程序时实现。

所述目标调焦位置为对镜头的调焦全部结束后，所述镜头所在的位置。所述镜头在所述目标调焦位置后再用其采集满足用户需求的图像供用户使用。在一些实施例中，根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置的一种实现方法是：以所述第一优选调焦位置为下一阶段的调焦起点，然后再采用相对于第一步长较小的移动步长控制电机移动进行下一阶段的调焦，以确定所述目标调焦位置，这种调焦方法包括多个阶段的调焦，其中，控制电机带动镜头以第一步长移动的过程为第一阶段调焦的过程。而其它一些实施例中，也可以直接以所述第一优选调焦位置作为所述目标调焦位置，这种调焦方法只包括一个阶段的调焦。

由上可见，在本申请提供的调焦方法中通过控制电机带动镜头以第一步长移动，并在所述电机带动镜头以第一步长过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值，在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动，并根据所述第一图像清晰度评价值，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置，最后再根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。因此，本申请提供的调焦方法可以快速的搜索到满足预设条件的第一图像清晰度评价值并确定其对应的优选调焦位置，有效的提高了调焦效率。

请参考图2，其为依据本申请一些实施例的调焦方法中根据第一阶段调焦的结果进行调焦的流程示意图，即在一些实施例中，图1中S40进一步包括S41、S42及S60。

S41：以所述第一优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以小于所述第一步长的第二步长移动。

在本实施例中，对镜头的调焦过程除了包括上述第一阶段的调焦外，还进一步包括根据第一阶段调焦的结果进行的第二阶段调焦，所述第二阶段调焦的过程是指控制电机带动镜头以第二步长移动的过程。

对于红外摄像装置的调焦而言，在红外摄像装置的视场内不存在温差较大的物体，红外目标无较明显的边缘或者图像噪声较大时，在电机各个移动位置所获得的图像清晰度评价值可能存在多个局部极值点，如果单纯的采用第一阶段调焦的步骤获得的第一优选调焦位置作为最终的调焦位置可能会陷入局部极值点，调焦结果不准确。因此在本申请的调焦方法中，在所述第一阶段调焦时，可以将第一步长设置为较大步长(如所述第一步长的范围可以为整个镜头调焦范围的[0,1/2])，完成粗调焦，然后再基于粗调焦操作的调焦结果进行下一阶段的调焦，即S41中所述第二阶段调焦。

在第二阶段调焦的过程中，将电机的移动步长设置得比第一阶段调焦时要小，即所述第二步长小于第一步长，所述第二阶段调焦相对于粗调焦的第一阶段调焦而言为细调焦。将第二阶段调焦的起始点确定为第一阶段调焦中确定的第一优选调焦位置，然后控制电机以第二步长由第一优选调焦位置朝第一方向移动。与第一阶段调焦中对电机的初始移动方向的设置一样，在第二阶段调焦时，所述第一方向为电机当前的移动位置朝着相对更远的一端移动。

S42：在所述电机带动镜头以所述第二步长移动的过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，根据所述第二图像清晰度评价值确定所述镜头的目标图像清晰度评价值和对应的第二优选调焦位置。

在一些实施例中，在第二阶段调焦过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值的方式与获取所述第一图像清晰度评价值的方法相同，在此不再累述。在第二阶段调焦的过程中，在根据已获得的第二图像清晰度评价值获得所述目标图像清晰度评价值后，便结束第二阶段调焦。

S60：根据所述目标图像清晰评价值和所述第二优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

同样，在一些实施例中，根据所述第二优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置的一种实现方法是以所述第二优选调焦位置为下一阶段的调焦起点，然后再采用相对于第二步长较小的移动步长控制电机移动进行下一阶段的调焦，以确定所述目标调焦位置，即所述焦方法包括除了包括第一阶段调焦和第二阶段调焦外，还至少包括更小移动步长的第三阶段调焦，所述第三阶段调焦的过程为控制电机带动镜头以第三步长移动的过程。而在其它一些实施例中，也可以直接以所述第二优选调焦位置作为所述目标调焦位置。

在S42中可以基于爬山算法根据所述第二图像清晰度评价值确定所述镜头的目标图像清晰度评价值和对应的第二优选调焦位置。但是爬山算法所需的调焦时间相对较长，因此，为了进一步减小调焦时间，本申请提供了一种改进的爬山算法来实现S42。具体的，请参阅图3，在一些实施例中，基于改进的爬山算法实现的S42包括S421、S422、S423、S424、S425及S426。

S421：在所述电机带动镜头以所述第二步长朝第一方向移动过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，并判断所述第二图像清晰度评价值的变化是否满足峰值判断条件。

在现有的爬山算法中，当某个值连续上升认为在爬山，连续下降则认为下山，电机反复多次遍历完所有行程后，选择反向过程中获得的最大值为峰值。而在本实施例中，基于改进的爬山算法实现第二阶段调焦过程中，将所述峰值判断条件进行了重新设置，从而可以在电机不用移动完全程(电机可移动的范围)便可确定目标图像清晰度评价值，从而快速完成第二阶段调焦，提高调焦效率。因此，具体的，在一些实施例中，所述判断所述第二图像清晰度评价值的变化是否满足峰值判断条件，包括：判断所述第二图像清晰度评价值是否连续增加第一预设次后再连续减小所述第一预设次，且在所述连续增加过程中，所述第二图像清晰度评价值的变化率大小是否大于或等于第二预设阈值。因此，在本实施例中，所述峰值判断条件为：所述第二图像清晰度评价值是否连续增加第一预设次后再连续减小所述第一预设次，且在所述连续增加过程中，所述第二图像清晰度评价值的变化率大小是否大于或等于第二预设阈值。即所述第二图像清晰度评价值连续多次上升时，认为其爬坡，若在连续上升的过程中，其对应的变化率大于或等于第二预设阈值，且在连续上升后连续下降时，则说明所述电机当前的移动位置已经越过了峰值对应的位置，需要控制电机反向运动，即执行S422。在其它实施例中，所述峰值判断条件还进一步包括在第二图像清晰度评价值连续上升且变化率满足预设变化率后，连续下降，且连续下降时对应的所述变化率也需要满足预设变化率。

所述第二预设阈值与第一阶段调焦过程中的所述预设变化率的设置方式一致，在此不再累述。

S422：在满足所述峰值判断条件时，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝第二方向移动；所述第二方向为所述第一方向的反方向。

S423：在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动过程中，获取每个移动位置对应的第二图像清晰度评价值，选择符合第二预设条件的所述第二图像清晰度评价值作为候选图像清晰度评价值。

在一些实施例中，所述第二预设条件为：选择的所述第二图像清晰度评价值为反向过程中获得最大第二图像清晰度评价值。

S424：判断所述电机带动镜头的移动方向切换次数是否满足预设切换次数。

S425：在满足所述预设切换次数时，停止控制所述电机带动镜头以所述第二步长移动，并选择符合第三预设条件的所述候选图像清晰度评价值作为目标图像清晰度评价值。

在一些实施例中，所述第三预设条件为：选择的所述候选图像清晰度评价值为所有候选图像清晰度评价值中的最大值。

S426：将所述目标清晰度评价值对应的镜头位置作为所述第二优选调焦位置。

在进行所述第二阶段调焦的过程中，除了根据所述第二图像清晰度评价值的变化控制所述电机的反向外，还可根据电机是否被卡在限位器点和/电机当前所在的位置是否处于局部极值对应的位置控制电机的反向。

因此，在一些实施例中，所述调焦方法还进一步包括：在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第一方向移动过程中，判断所述电机是否被卡在限位器点，若是，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动。具体的，在一些实施例中，所述判所述电机是否被卡在限位器点，包括：判断是否存连续设定个数的第二图像清晰度评价值对应位置的电位器的电位值是否处于限位器点，若是则判断所述电机当前被卡在限位器点，则需要控制所述电机反向移动。

在一些实施例中，所述调焦方法还包括：在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第一方向移动过程中，判断所述所述电机的当前移动位置是否处于所述第二图像清晰度评价值的局部极值对应的位置，若是，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动。具体的，在一些实施例中，判断所述所述电机的当前移动位置是否处于所述第二图像清晰度评价值的局部极值对应的位置，包括：判连续设定帧数的采集图像对应的第二图像清晰度评价值未出现连续预设次数的减小，则说明所述电机的当前移动位置是否处于所述第二图像清晰度评价值的局部极值对应的位置，则需要控制电机反向移动。

参阅图4，其为依据本申请提供的基于改进爬山算法实现第二阶段调焦过程的流程示意图。在本实施例中，在电机每次以第二步长移动后，获取电位器对应的电位值，以该电位值表征对应第二步长的移动位置，即每一个第二图像清晰度评价值对应一个电位值。在执行所述改进爬山算法前，先将第二图像清晰度评价值定义为f(i),将其对应的电位值定义为p(i),其中i表示第二阶段调焦过程获取的第i张镜头的采集图像，设电机反向次数最大值为CountMax(对应上述预设切换次数)，每次反向时获得的最大值即候选图像清晰度评价值定义为Fmax(k)(k<＝CountMax),k为第k次反向移动的次数，此时对应的电位值为Pmax(k)。按照图4方法执行改进的爬山算法，其过程如下：

Sa:参数初始化,确定设置最大方向次数CountMax和确定第一方向，并将反向移动次数k的初始值设置为0，并将镜头当前帧采集图像的前3帧采集图像中对应的第二图像清晰度评价值中最大一个第二图像清晰度评价值作为当前获得的最大第二图像清晰度评价值Fmax,其对应的电位值为Pmax。执行完Sa后执行Sb。

Sb:控制电机以第二步长向第一方向移动，以对镜头执行第二阶段调焦。其中，第二阶段调焦的起始位置对应的电位值为所述第一优选调焦位置对应的电位值。执行完Sb后执行Sc。

Sc：在电机以第二步长向第一方向移动的过程中，每移动一步，i增加一次，并计算每一步对应的第二图像清晰度评价值f(i)和对应电位值p(i)。执行完Sc后执行Sd。

Sd：判断接下来连续i帧(一般小于或等于3帧，即i小于或等于3)采集图像对应的f(i)是否均大于或等于Fmax，并比较该连续i帧采集图像对应的增长率是否满足预设变化率，若是，则执行Se，否则执行Sf。

Se：将当前获得的f(i)赋值给Fmax,以及将当前对应的p(i)赋值给Pmax，然后执行Sg。

Sf：判断接下来连续i帧采集图像对应的f(i)是否均小于或等于Fmax。

Sg：判断接下来连续i帧采集图像对应的f(i)是否均大于或等于Fmax，并比较该连续i帧采集图像对应的增长率是否满足预设变化率，若是且Sf的判断结果也为是时，说明电机已经越过峰值，需要控制电机反向，则接下来执行Sh，否则返回Sb。

Sh：控制电机反向移动(即向与第一方向相反的第二方向移动)，并将k的值加1，且将当前获得的Fmax赋值给为Fmax(k),以及将当前对应的Pmax赋值给Pmax(k)，然后执行Sj。

Sj：判断当前的k是否大于或等于设置的最大方向次数CountMax，若是，则执行sl,若否，则返回Sb。

Sl:对所有的Fmax(k)进行排序，获取Fmax(k)的最大值，并将该值确定为目标图像清晰度评价值DFmax，并将目标清晰度评价值Dfmax对应的电位值Dpmax对应的位置作为第二优选调焦位置。

此外，继续参阅图4，在本实施例中，基于改进的爬山算法实现第二阶段调焦的过程中还进一步包括Sm,Sm在Sa之后执行。

Sm:电机是否连续多帧处于限位器点或连续多帧未出现第二图像清晰度评价值的连续3帧下降，若是，则执行Sh,否则返回Sb。

通过设置Sm，可以避免电机在移动过程中的卡点或陷入局部极小值，有利快速实现准确的调焦。

需要说明的是，在本实施例中，在Sd判断的结果为是后，执行Se,以进一步判断电机在继续朝第一方向移动的过程中，对应的第二图像清晰度评价值是否持续增长，若是，在Sf判断的结果为是时才控制电机反向，即电机当前确实已经越过了峰值所对应的位置，可减小误判的概率。在其它实施例中，Se也可以不需要，即先判断第二图像清晰度评价值是否连续上升，且连续上升的过程中其对应的变化率是否大于或等于设置的阈值变化率，若是，则判断在进行完所述连续上升后，所述第二图像清晰度评价值是否连续下降，若是，则控制电机反向。由上可见，在本申请中第二阶段调焦的过程为基于改进的爬山算法的细调焦，该细调焦在粗调焦的结果附近进行。

在一些实施例中，为了进一步提高调焦精度，在进行第二阶段调焦后，还需要根据第二阶段调焦的结果继续进行下一步电机移动步长更小的调焦。因此，如图5所示，在一些实施例中，S60进一步包括S61、S62及S63。

S61：以所述第二优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以小于所述第二步长的第三步长移动。

S62：在所述电机带动镜头以所述第三步长移动的过程中，获取对应所述第三步长的每个移动位置的第三图像清晰度评价值。

S63：在所述第三图像清晰度评价值与所述目标图像清晰度评价值的关系满足第一预设关系时，停止所述控制所述电机带动镜头以所述第三步长移动，并将所述镜头的当前位置确定为目标调焦位置。

S61的具体实现方式可以与S21、S41相同，S62的具体实现方式可以与S22、S42相同，因此，在此不再累述。在S63中，所述第一预设关系可以为当前获得的第三图像清晰度评价值大于或等于所述目标图像清晰度评价值，当满足该第一预设关系时，则说明调焦到最佳位置，停止调焦，以当前位置为目标调焦位置。在另一些实施例中，所述第一预设关系还可以替换为或进一步包括：在第三阶段调焦的过程中，若获得的第三图像清晰度评价值与目标图像清晰度评价值之间的差值大于或等于设定评价值差值。当满足该第一预设关系时，说明当前调焦可能出现失败了，需要控制电机停止第三阶段调焦，以避免完全失焦，实现了调焦过程中的失焦保护。

由上可见，第三阶段调焦是以第二阶段调焦的调焦结果为参考进行的微调焦，且在微调焦的过程中融入了调焦保护机制，以避免失焦。

此外，在一些实施例中，为了避免完全失焦，所述调焦方向还进一步包括：在所述电机带动镜头以所述第三步长移动的过程中，判断对应所述第三步长的移动位置与所述第二优选调焦位置之间关系是否满足第二预设关系，若是，停止所述控制所述电机以所述第三步长移动，并将所述镜头的当前位置确定为目标调焦位置。所述第二预设关系为对应所述第三步长的当前移动位置与第二优选调焦位置之间的差值大于或等于设定位置差值。当满足该第二预设关系时，说明当前可能出现失败了，需要控制电机停止第三阶段调焦，以避免完全失焦，实现了调焦过程中的失焦保护。

在一些实施例中，在S21：控制电机带动镜头以第一步长移动前，所述调焦方法还包括：根据镜头的采集图像确定调焦窗口。

依据本申请提供的调焦方法的目的在于对镜头进行调焦，即确定镜头的调焦位置，此处的镜头可以为红外镜头，采集图像可以为红外图像。在具体实施中，为了获取视场范围内边缘较多的目标，使得图像清晰度评价函数可以更好地实现评价，提高调焦精度，在调焦时可以对镜头采集的当前图像进行窗口选择，选择感兴趣区域，即确定调焦窗口。

可以理解的是，在一些实施例中，本步骤可以选取整个当前采集图像作为调焦窗口，这样可以对所有场景有更好的适用，当目标较小或者处于某一特殊位置时，整个图像评价值仍然可以覆盖该目标区域。对于整幅图像计算来说，可以采用图像分块法(例如对分辨率1280*1024的图像，分成4*4块)，分别计算各小块的清晰度评价值，求和即可得到整幅图像的清晰度评价值。

此外，在一些实施例中，由于镜头会直接朝向目标位置，感兴趣的目标是中央位置，即可以选择中央区域法进行窗口选择。当中央区域不是用户的目标时，用户可以手动选择调焦区域。当然，本步骤还可以采用自适应窗口调焦的方法，根据当前图像进行图像分块操作，对不同块计算梯度并进行排序，选择梯度值较大的前几个区域作为调焦窗口，从而实现自适应窗口调焦，即本步骤可以包括：通过所述镜头采集所述当前图像，并对所述当前图像进行分块操作；计算每个分块的梯度，将所述梯度大于预设值的分块确定为所述调焦窗口。上述预设值可以基于当前图像的实际情况进行灵活设置，在此不进行具体限定。

具体的，在一些实施例中，在确定所述调焦窗口后，S22：所述在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值，包括：

在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，对对应所述第一步长的每个移动位置的采集图像中所述调焦窗口进行清晰度评价，获得对应各个所述第一图像清晰度平均值。

在一些实施例中，在所述电机带动镜头以第二步长移动的过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，包括：

在所述电机带动镜头以第二步长移动的过程中，对对应所述第二步长的每个移动位置的采集图像中所述调焦窗口进行清晰度评价，获得对应各个所述第二图像清晰度平均值。

在一些实施例中，在所述电机带动镜头以第三步长移动的过程中，获取对应所述第三步长的每个移动位置的第三图像清晰度评价值，包括：

在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，对对应所述第三步长的每个移动位置的采集图像中所述调焦窗口进行清晰度评价，获得对应各个所述第三图像清晰度平均值。

由上可见，在一些实施例中，本申请提供的调焦过程主要包确定调焦窗口，在确定调焦窗口后依次进行粗调焦、细调焦和微调焦。

请参阅图6，其为依据本申请另一实些实施例提供的调焦方法的方法流程示意图。在一些实施例中，所述调焦方法包括：S1、S2、S3以及S4。

S1:设置全副调焦窗口。具体的可以根据上述确定调焦窗口的方法设置全副调焦窗口。

S2：基于大步长移动和图像清晰度评价值变化率寻找全局最大值的粗调焦。具体的，基于大步长，是指在整个调焦过程中，将所述第一步长设置的最大，即所述第一步长大于第二步长，所述第二步长大于第三步长。在粗调焦过程中，以大步长移动电机，基于第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率时控制粗调焦结束，即表示以寻找到全局最大值，再将对应的全局最大值作为粗调焦的调焦结果。所述粗调焦对应所述第一阶段调焦。

S3：在全局最大值附近基于改进爬山算法搜索目标图像清晰度评价值的细调焦。所述细调焦对应所述第二阶段调焦，在所述全局最大值附近进行细调焦，即以粗调焦的调焦结果为起点，在粗调焦获得第一阶段优选位置处进行细调焦。

S4：以细调焦结果为参考并基于调焦保护机制的微调焦。所述微调焦对应上述第三阶段调焦。在所述细调焦后，获得目标图像清晰度评价值和对应的细调焦优选调焦位置。微调焦以细调焦优选调焦位置为起点，在其附近进行微调焦，并在微调焦的过程中根据第三图像清晰度评价值与目标图像清晰度评价值之间的第一预设关系和微调焦过程中的当前移动位置与细调焦优选调焦位置之间的第二预设关系实现调焦保护，避免微调焦过程中出现的失焦问题。

在镜头所在摄像装置进行变倍时，当变倍倍率超过一定阈值时，镜头可能虚焦，应重新聚焦。因为此前已经对过焦，此时离调焦点较近，可采用在附近查找的方法，不断变换调焦方向，寻找调焦点。

请参考图7，其为依据本申请提供的调焦方法中变倍时的调焦过程流程示意图，在本实施例中，在确定所述镜头的目标调焦位置之后，所述调焦方法还包括S81、S82以及S83。

S81：判断当前变倍率是否满足预设变倍率，若是，则以所述目标调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以第四步长依次沿不同方向，且在偏离所述目标调焦位置的预设范围内移动。

具体的，所述当前变倍率是否满足预设变倍率，是指判断所述当前变倍率是否大于等于设定变倍率。若是，则需要重新调焦，所述第四步长可以根据当前变倍率与设定变倍率之间差值确定，差值越大，所述第四步长可以相对设置的较长些。

S82：在所述电机带动镜头以第四步长移动的过程中，获取对应所述第四步长的每个移动位置的第四图像清晰度评价值，并确定满足第四预设条件的所述第四图像清晰度评价值和对应的第四优选调焦位置。

具体的，电机带动镜头以第四步长移动的过程为第四阶段调焦的过程，可以采用帧数2倍变换调焦方向的方法，寻找最大调焦点。如先往一个方向打10帧，采用上述的改进的爬山算法，寻找是否到峰值，若未找到峰值，当达到10帧时，控制电机反向；继续查找，若仍未查找到，当达到20帧时，再控制电机反向，继续判断是否达到峰值，若仍未找到，继续查找40帧再反向，以此类推，一般在80帧内可找到全局最大值点，即找到第四调焦阶段对应的最大第四图像清晰度评价值和对应的第四阶段优选调焦位置。所述第四预设条件为当前获得所述第四图像清晰度评价值为所有已经获得的所述第四图像清晰度评价值中的最大值。

S83：以所述第四阶段优选调焦位置为起始点，返回所述以所述第一优选调焦位置为起始点以所述第四优选调焦位置为起始点，返回所述以所述第一优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以第二步长移动。

控制所述电机以小于所述第一步长的第二步长移动，以对所述镜头执行第二阶段调焦。

此外，当所述镜头所在的摄像装置的云台转动时，说明场景发生变动，当云台停止转动时，需要重新调焦。在调焦时，若云台再次转动，这时停止调焦，待云台停止时，则重新调焦。为了减少调焦次数，当云台转动较少时，则不启动自动调焦。因此在一些实施例中，所述调焦方法还进一步包括：判断云台的转动幅度是否满足预设幅度，若是，返回S21：返回所述控制电机带动镜头以第一步长移动。

在一些实施例中，所述控制电机带动镜头第一步长移动进一步包括：

SX11：获取所述电机带动镜以第一步长移动的初始位置对应的电位器初始电位值。

SX12：以所述电位器的最大电位值和最小电位值中与所述初始电位值的差值大小相对较大的一个作为目标电位，将所述电位器的电位值由所述初始电位值向所述目标电位靠近时对应的电机移动方向作为目标方向。

SX13：控制所述电机带动镜头以第一步长朝所述目标方向移动。

具体的，在一些实施例中，所述预设步长可以为所述第一步长，则S21进一步包括SX11、SX12以及SX13。

具体的，在一些实施例中，所述预设步长可以为所述第二步长，则S41进一步包括SX11、SX12以及SX13。

具体的，在一些实施例中，所述预设步长可以为所述第三步长，则S61进一步包括SX11、SX12以及SX13。

具体的，在一些实施例中，所述预设步长可以为所述第四步长，则S81进一步包括SX11、SX12以及SX13。

在一些实施例中，在S24：选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置之前，所述调焦方法还包括：在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的电位器的电位值。

则S24:所述选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置，包括：选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值,根据符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定对应的电位值,根据所述对应的电位值确定第一优选调焦位置。

同样，在依据本申请的其它实施例中，根据其它图像清晰度评价值确定对应的调焦位置，均可以先获取该图像清晰度评价值对应的电位值，然后根据该图像清晰度评价值对应的电位值确定对应的调焦位置。

本申请提供的调焦方法，在一些实施例中，结合大步长电机转动和图像清晰度评价值的变化率阈值的方法，在快速找到全局最大值的同时，减少局部噪声的影响，实现较快的调焦速度，可将调焦时间从10s降到3s内。此外，大镜头调焦镜头，结合云台和变倍情况下的场景切换，自动触发自动调焦，提高用户体验；在最后的微调焦阶段，设计调焦保护机制，提高复杂场景下的调焦稳定性。

请参考图8，在一些实施例中，本申请还提供了一种调焦装置。所述调焦装置包括移动模块101、评价值获取模块102、停止控制模块103、优选调焦位置确定模块104和目标调焦位置确定模块105。其中，移动控制模块101，用于控制电机以第一步长移动，以对镜头执行第一阶段调焦；评价值获取模块102，用于在所述第一阶段调焦过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值；停止控制模块103，用于在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机以第一步长移动；优选调焦位置确定模块104，根据所述第一图像清晰度评价值，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置；目标调焦位置确定模块105，用于根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

请参考图9，在一些实施例中，本申请还提供了一种调焦设备，其包括存储器202存及处理器201。所述处理器201在运行所述存储器202中存储的计算机程序指令时，执行依据本申请任意一实施例中所述的调焦方法的步骤。

此外，本申请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存储有计算机程指令；所述计算机程序指令被处理器执行时，实现依据本申请任意一实施例提供的项所述的调焦方法的步骤。

上述处理器可能是CPU(中央处理器，Central Processing Unit)，或者是ASIC(特殊应用集成电路，Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。运动目标的检测设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

上述存储器可能包含高速RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)，也可能还包括NVM(非易失性存储器，Non-Volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种调焦方法，其特征在于，包括：

控制电机带动镜头以第一步长移动；

在所述电机带动镜头以所述第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值；

在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动；

从获取的各所述第一图像清晰度评价值中，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值以确定第一优选调焦位置；

根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

2.根据权利要求1所述的调焦方法，其特征在于，所述根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置，包括：

以所述第一优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以小于所述第一步长的第二步长移动；

在所述电机带动镜头以所述第二步长移动的过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，根据所述第二图像清晰度评价值确定所述镜头的目标图像清晰度评价值和对应的第二优选调焦位置；

根据所述目标图像清晰评价值和所述第二优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

3.根据权利要求2所述的调焦方法，其特征在于，所述在以所述第二步长移动的过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，根据所述第二图像清晰度评价值确定所述镜头的目标图像清晰度评价值和对应的第二优选调焦位置，包括：

在所述电机带动镜头以所述第二步长朝第一方向移动过程中，获取对应所述第二步长的每个移动位置的第二图像清晰度评价值，并判断所述第二图像清晰度评价值的变化是否满足峰值判断条件；

在满足所述峰值判断条件时，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝第二方向移动；所述第二方向为所述第一方向的反方向；

在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动过程中，获取每个移动位置对应的第二图像清晰度评价值，选择符合第二预设条件的所述第二图像清晰度评价值作为候选图像清晰度评价值；

判断所述电机带动镜头的移动方向切换次数是否满足预设切换次数；

在满足所述预设切换次数时，停止控制所述电机带动镜头以所述第二步长移动，并选择符合第三预设条件的所述候选图像清晰度评价值作为目标图像清晰度评价值；

将所述目标清晰度评价值对应的镜头位置作为所述第二优选调焦位置。

4.根据权利要求3所述的调焦方法，其特征在于，所述判断所述第二图像清晰度评价值的变化是否满足峰值判断条件，包括：

判断所述第二图像清晰度评价值是否连续增加第一预设次后再连续减小所述第一预设次，且在所述连续增加过程中，所述第二图像清晰度评价值的变化率大小是否大于或等于第二预设阈值。

5.根据权利要求3所述的调焦方法，其特征在于，所述调焦方法还包括：

在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第一方向移动过程中，判断所述电机是否被卡在限位器点，若是，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动；和/或，

在所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第一方向移动过程中，判断所述所述电机的当前移动位置是否处于所述第二图像清晰度评价值的局部极值对应的位置，若是，控制所述电机带动镜头以所述第二步长朝所述第二方向移动。

6.根据权利要求2所述的调焦方法，其特征在于，所述根据所述目标图像清晰评价值和所述第二优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置，包括：

以所述第二优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以小于所述第二步长的第三步长移动；

在所述电机带动镜头以所述第三步长移动的过程中，获取对应所述第三步长的每个移动位置的第三图像清晰度评价值；

在所述第三图像清晰度评价值与所述目标图像清晰度评价值的关系满足第一预设关系时，停止所述控制所述电机带动镜头以所述第三步长移动，并将所述镜头的当前位置确定为目标调焦位置。

7.根据权利要求6所述的调焦方法，其特征在于，所述调焦方法还包括：

在所述电机带动镜头以所述第三步长移动的过程中，判断对应所述第三步长的移动位置与所述第二优选调焦位置之间关系是否满足第二预设关系；

若是，停止所述控制所述电机以所述第三步长移动，并将所述镜头的当前位置确定为目标调焦位置。

8.根据权利要求2所述的调焦方法，其特征在于，所述确定所述镜头的目标调焦位置之后，还包括：

判断当前变倍率是否满足预设变倍率，若是，则以所述目标调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以第四步长依次沿不同方向，且在偏离所述目标调焦位置的预设范围内移动；

在所述电机带动镜头以第四步长移动的过程中，获取对应所述第四步长的每个移动位置的第四图像清晰度评价值，并确定满足第四预设条件的所述第四图像清晰度评价值和对应的第四优选调焦位置；

以所述第四优选调焦位置为起始点，返回所述以所述第一优选调焦位置为起始点，控制所述电机带动镜头以第二步长移动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的调焦方法，其特征在于，所述调焦方法还包括：

判断云台的转动幅度是否满足预设幅度，若是，返回所述控制电机带动镜头以第一步长移动。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的调焦方法，其特征在于，所述控制电机带动镜头第一步长移动，包括：

获取所述电机带动镜以第一步长移动的初始位置对应的电位器初始电位值；

以所述电位器的最大电位值和最小电位值中与所述初始电位值的差值大小相对较大的一个作为目标电位，将所述电位器的电位值由所述初始电位值向所述目标电位靠近时对应的电机移动方向作为目标方向；

控制所述电机带动镜头以第一步长朝所述目标方向移动。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的调焦方法，其特征在于，在所述控制电机带动镜头以第一步长移动之前，所述调焦方法还包括：

根据镜头的采集图像确定调焦窗口；

所述在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值，包括：

在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，对对应所述第一步长的每个移动位置的采集图像中所述调焦窗口进行清晰度评价，获得对应各个所述第一图像清晰度平均值。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的调焦方法，其特征在于，所述在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动，包括：

计算所述电机带动镜头在当前移动位置对应的所述第一图像清晰度评价值相对于所述电机带动镜头在所述当前移动位置前预设个移动位置时对应的所述第一图像清晰度评价值的变化率；

判断所述变化率的绝对值是否大于或等于预设阈值，若是，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的调焦方法，其特征在于，所述选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置之前，所述调焦方法还包括：

在所述电机带动镜头以第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的电位器的电位值；

所述选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定第一优选调焦位置，包括：

选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值；

根据符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值确定对应的电位值；

根据所述对应的电位值确定第一优选调焦位置。

14.一种调焦装置，其特征在于，包括:

移动控制模块，用于控制电机带动镜头以第一步长移动；

评价值获取模块，用于在所述电机带动镜头以所述第一步长移动的过程中，获取对应所述第一步长的每个移动位置的第一图像清晰度评价值；

停止控制模块，用于在所述第一图像清晰度评价值的变化率满足预设变化率条件时，停止所述控制电机带动镜头以第一步长移动；

优选调焦位置确定模块，用于从获取的各所述第一图像清晰度评价值中，选择符合第一预设条件的所述第一图像清晰度评价值以确定第一优选调焦位置；

目标调焦位置确定模块，用于根据所述第一优选调焦位置，确定所述镜头的目标调焦位置。

15.一种调焦电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述处理器在运行所述存储器中存储的计算机程序指令时，执行权利要求1至13中任意一项所述的调焦方法的步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程指令；

所述计算机程序指令被处理器执行时，实现权利要求1至13中任意一项所述的调焦方法的步骤。

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