CN114500859B - 自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质 - Google Patents

自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质。方法包括：获取基于当前焦距的拍摄图像，进行图像清晰度计算获得初始图像清晰度，并判断是否为全噪声图像；根据初始图像清晰度和判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据确定结果计算聚焦电流步进值；根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像，进行图像清晰度计算获得当前图像清晰度，判断是否为全噪声图像，若不是，则根据第i个与第i‑1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，其中，i=2、3、…、N，N为大于等于2的整数。该方法可以实现准确搜索。

Description

自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质
技术领域
本发明涉及自动聚焦技术领域，尤其涉及一种自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质。
背景技术
相关技术中，扫描电镜的自动聚焦方法是应用“爬山法”以一定步进不断改变焦距，采集图像并计算图像的清晰度，根据清晰度变化趋势，来指导焦距逼近最优值。
然而，由于扫描电镜图像的信噪比低，常规清晰度评价方法在高噪图像中对噪声较为敏感，难以准确反映图像清晰度变化趋势。而且，在搜索过程中，“爬山法”迭代搜索的步进设置决定了搜索效率，相关技术中采用固定步进或者根据清晰度变化规律的变步进方法，均在效率和准确度上有所不足。同时，在搜索过程中，图像放大倍数越大、焦距越大，图像的景深不断减小，搜索过程中出现全噪声图的概率变大，而全噪声图的清晰度呈波动状态，易出现局部最优值。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种自动聚焦方法，以提高搜索结果的准确性。
本发明的第二个目的在于提出一种拍摄设备。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种自动聚焦方法，所述方法包括：获取基于当前焦距的拍摄图像，并对所述基于当前焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得初始图像清晰度，以及对所述基于当前焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；根据所述初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据所述初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；根据所述初始聚焦搜索位置焦距、所述聚焦电流步进方向和所述聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；对所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；在所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，其中，i=2、3、…、N，N为大于等于2的整数。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种拍摄设备，包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的自动聚焦程序，所述自动聚焦程序被处理器执行时，实现上述的自动聚焦方法。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有自动聚焦程序，该自动聚焦程序被处理器执行时实现上述的自动聚焦方法。
本发明实施例的自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质，首先获取基于当前焦距的拍摄图像，对该基于当前焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算以及是否为全噪声图像的判断；根据初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；进而根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；在基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，由此，可以避免在搜索过程中陷入局部最优，提高搜索结果准确性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的自动聚焦方法的流程图；
图2是本发明另一个实施例的自动聚焦方法的流程图。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明实施例的自动聚焦方法、拍摄设备、存储介质，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例的自动聚焦方法的流程图。
如图1所示，自动聚焦方法包括：
S11，获取基于当前焦距的拍摄图像，并对基于当前焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得初始图像清晰度，以及对基于当前焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断。
具体地，在需要自动聚焦时，首先获取当前焦距WDc。在获取得到当前焦距WDc后，基于该当前焦距WDc进行拍摄得到图像，进而利用预设的图像清晰度评价方法对该基于当前焦距WDc的拍摄图像进行图像清晰度计算得到初始图像清晰度，并利用预设的全噪声图像判断方法判断该基于当前焦距WDc的拍摄图像是否为全噪声图像。上述预设的图像清晰度评价方法可以为预设的清晰度评价函数，例如可以采用能量梯度函数、Brenner函数等用于图像清晰度评价的函数，当然，也可采用其他可能的方法。
可选地，参见图2，可以预先设置参数Nc，利用该参数Nc显示基于当前焦距WDc的拍摄图像的全噪声图像判断结果，即若基于当前焦距WDc的拍摄图像为全噪声图像，则Nc=1。
S12，根据初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值。
具体地,在根据全噪声图像判断结果确定基于当前焦距WDc的拍摄图像为全噪声图像时，将推荐焦距作为初始聚焦搜索位置焦距，并确定聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据公式△WD=△WDd/((M+Md)/Md)计算焦距步进值，其中，ΔWD为焦距步进值，△WDd为默认的最大焦距步进值，M为当前放大倍数，Md为影响步进的放大倍数尺度参数。根据以下公式计算聚焦电流步进值：
△I=FuncW2I(WD0+dire*△WD)-FuncW2I(WD0)，
其中，WD0为初始聚焦搜索位置焦距，ΔWD为焦距步进值，dire为聚焦电流步进方向，△I为聚焦电流步进值，FuncW2I()为焦距转聚焦电流的函数。
在根据全噪声图像判断结果确定基于当前焦距WDc的拍摄图像不是全噪声图像时，获取基于推荐焦距的拍摄图像，并根据基于推荐焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得基准图像清晰度；根据初始图像清晰度与基准图像清晰度之间的关系确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值。
具体而言，在基于推荐焦距进行图像拍摄后，利用预设的图像清晰度评价方法对该基于推荐焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，并利用预设的全噪声图像判断方法对该基于推荐焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断。其中，参见图2，上述推荐焦距例如可以由软件根据电子枪集靴高度减去样品台高度加上误差值得到，为拍摄图像的设备的推荐焦距WDd。
在得到基准图像的判断结果与基准图像清晰度后，则可根据下式是否满足得到确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值的方法：
Cc*thresh_ratio<Cd，
其中，Cc为初始图像清晰度，thresh_ratio为预设比例，Cd为基准图像清晰度。
在初始图像清晰度与预设比率之间的乘积小于基准图像清晰度时，将推荐焦距作为初始聚焦搜索位置焦距，并确定聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据公式△WD=△WDd/((M+Md)/Md)计算焦距步进值，其中，ΔWD为焦距步进值，△WDd为默认的最大焦距步进值，M为当前放大倍数，Md为影响步进的放大倍数尺度参数。根据以下公式计算聚焦电流步进值：
△I=FuncW2I(WD0+dire*△WD)-FuncW2I(WD0)。
在初始图像清晰度与预设比率之间的乘积大于等于基准图像清晰度时，将当前焦距WDc作为初始聚焦搜索位置焦距，并确定聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据当前焦距WDc计算第一景深，并根据第一景深确定焦距步进值。此时，根据下式计算第一景深：
Figure 425972DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，df为第一景深，A为第一固定系数，B为第二固定系数；
根据下式计算计算焦距步进值：
△WD=wd_p*df，
其中，wd_p为第一经验系数，例如可以为1/2；
根据以下公式计算聚焦电流步进值：
△I=FuncW2I(WD0+dire*△WD)-FuncW2I(WD0)。
S13，根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
具体地，根据以下公式确定当前聚焦搜索位置焦距：
WDi+1=FuncI2W(Funcw2I(WDi)+dire*△I)，
其中，WDi+1为当前聚焦搜索位置焦距，i=0、1、2、…、N，WD0为初始聚焦搜索位置焦距，dire为聚焦电流步进方向，△I为聚焦电流步进值，FuncW2I()为焦距转聚焦电流的函数，FuncI2W()为电流转焦距的函数。
S14，对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断。
具体地，在获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像之后，利用预设的图像清晰度评价方法对该基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，并利用预设的全噪声图像判断方法对该基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断。
若该基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是全噪声图像，则返回步骤S13，将当前聚焦搜索位置焦距作为新的WDi，重新确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
可选地，参见图2，可以预先设置参数Ni，利用该参数Ni显示基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像的全噪声图像判断结果，即若基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像为全噪声图像，则Ni=1。
S15，在基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，其中，i=2、3、…、N，N为大于等于2的整数。
具体地，若该基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像，但对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算得到的图像清晰度为第1个图像清晰度，则返回步骤S13，将当前聚焦搜索位置焦距作为新的WDi，重新确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
若该基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像，且对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算得到的图像清晰度为第i个图像清晰度，其中，i=2、3、…、N，N为大于等于2的整数，则判断第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的大小关系。其中，该第i个图像即为上述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
在第i个图像清晰度大于或等于第i-1个图像清晰度时，返回步骤S13，将当前聚焦搜索位置焦距作为新的WDi，重新确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，判断下述情景（1）、（2）、（3）是否满足，在下述（1）、（2）、（3）有任意一个满足时，将第i-1个图像清晰度对应的焦距作为最佳焦距。
（1）、根据当前聚焦搜索位置焦距计算第二景深，并在焦距步进值与第二景深之间满足第一预设关系时，将当前聚焦搜索位置焦距作为最佳焦距。
具体而言，首先根据下式计算得到第二景深：
Figure 143392DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，df1为第二景深；
其次，判断焦距步进值与第二景深之间是否满足如下所示的第一预设关系：
△WD<=df1/2，
在焦距步进值与第二景深之间满足该第一预设关系时，将第i-1个图像清晰度对应的焦距作为最佳焦距。
（2）、在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，如果i大于2，则确定第i个图像清晰度和第i-2个图像清晰度中的较大值，并在较大值与第i-1个图像清晰度之间的比值小于等于预设阈值时，将第i-1个图像清晰度对应的焦距作为最佳焦距。其中，该预设阈值例如可以为0.005。
（3）、在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，如果i等于2，则在第2个图像清晰度与第1个图像清晰度之间满足第二预设关系时，将第i-1个图像清晰度对应的焦距作为最佳焦距。
可选地，参见图2，对于上述情景（2）、（3），可以采用下式进行该情景是否满足的判断：
max(Ci-2,Ci)/Ci-1<=thresh_C，
其中，Ci-2为第i-2个图像清晰度，Ci-1为第i-1个图像清晰度，Ci为第i个图像清晰度，thresh_C为预设阈值。如果i大于2，则获取第i个图像清晰度和第i-2个图像清晰度中的较大值与第i-1个图像清晰度之间的比值，判断该比值与预设阈值之间的大小关系。如果i等于2，则直接判断Ci/Ci-1与thresh_C之间的大小关系。
需要说明的是，在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，如果焦距步进值与第二景深之间未满足第一预设关系、在i大于2时较大值与第i-1个图像清晰度之间的比值大于预设阈值、且在i等于2时第2个图像清晰度与第1个图像清晰度之间未满足第二预设关系，则将聚焦电流步进方向取反，并将焦距步进值减半，以及根据减半的焦距步进值重新计算聚焦电流步进值，然后返回根据重新计算的聚焦电流步进值重新确定当前聚焦搜索位置焦距。
具体而言，如若上述（1）、（2）、（3）均不满足，则首先根据下式对聚焦电流步进方向、焦距步进值、聚焦电流步进值进行更新：
dire=dire*-1，
△WD=△WD/2，
△I=FuncW2I(WDi+dire*△WD)-FuncW2I(WDi)；
其次，返回步骤S13，将当前聚焦搜索位置焦距作为新的WDi，重新确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像。
在本发明的一个实施例中，上述图像清晰度评价方法，包括：
获取待评价图像，将待评价图像划分为多个图像子块，例如可以划分为16*16个图像子块。
在将待评价图像划分为多个图像子块后，计算每个图像子块的像素灰度值方差，进而计算该每个图像子块的像素灰度值方差的均值和方差，从而根据下式计算得到待评价图像的清晰度：
Figure 725552DEST_PATH_IMAGE003
，
其中，M为每个图像子块的像素灰度值方差的均值，σ为每个图像子块的像素灰度值方差的方差。
由此，提出了一种抗噪性能好的可准确度量清晰度的清晰度评价方法，适用范围更广，准确度更高。
在本发明的一个实施例中，上述全噪声图像判断方法，包括：
获取待判断图像，估计得到待判断图像的图像噪声方差，依据噪声方差对待判断图像进行高斯模糊，获取平滑后图像。
将平滑后图像划分为多个子块图像，例如可以划分为16*16个子块图像。在划分得到多个子块图像后，计算每个子块图像的像素灰度值方差，进而计算每个子块图像的像素灰度值方差的方差。
将该每个子块图像的像素灰度值方差的方差与方差阈值Thresh_allNoise进行比较，若该每个子块图像的像素灰度值方差的方差小于该方差阈值，则确定该待判断图像为全噪声图像。
由此，提出一种在不同信噪比情况下识别全噪声图的方法，由于当图像是全噪图的时候，清晰度评价函数曲线会出现较多的局部峰值，若判断图像处于全噪位置，则当前的峰值为假峰，迅速跳出该位置，降低搜索过程中陷入局部最优的概率。
综上，本发明实施例的自动聚焦方法，首先获取基于当前焦距WDc的拍摄图像，对该基于当前焦距WDc的拍摄图像进行图像清晰度计算以及是否为全噪声图像的判断；根据初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；进而根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；在基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，由此，可以避免在搜索过程中陷入局部最优，提高搜索结果准确性。而且，本发明中的自动聚焦方法基于成像景深进行步进，能够快速且准确地逼近准焦位置。而且，本发明还提出一种全噪声图像判断方法，能够在不同信噪比情况下识别全噪声图，进一步降低陷入局部最优的概率。而且，本发明还提出一种图像清晰度评价方法，该方法抗噪性能好，适用范围广，准确度更高。
进一步地，本发明提出一种拍摄设备。
在本发明实施例中，拍摄设备包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的自动聚焦程序，该自动聚焦程序被处理器执行时，实现上述的自动聚焦方法。
本发明实施例的拍摄设备，通过实现上述的自动聚焦方法，可以首先获取基于当前焦距WDc的拍摄图像，对该基于当前焦距WDc的拍摄图像进行图像清晰度计算以及是否为全噪声图像的判断；根据初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；进而根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；在基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，由此，可以避免在搜索过程中陷入局部最优，提高搜索结果准确性。而且，本发明中的自动聚焦方法基于成像景深进行步进，能够快速且准确地逼近准焦位置。而且，本发明还提出一种全噪声图像判断方法，能够在不同信噪比情况下识别全噪声图，进一步降低陷入局部最优的概率。而且，本发明还提出一种图像清晰度评价方法，该方法抗噪性能好，适用范围广，准确度更高。
本发明还提出一种计算机可读存储介质。
在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有自动聚焦程序，该自动聚焦程序被处理器执行时，实现上述的自动聚焦方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上的计算机程序被处理器执行时，可以首先获取基于当前焦距WDc的拍摄图像，对该基于当前焦距WDc的拍摄图像进行图像清晰度计算以及是否为全噪声图像的判断；根据初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；进而根据初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；在基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，由此，可以避免在搜索过程中陷入局部最优，提高搜索结果准确性。而且，本发明中的自动聚焦方法基于成像景深进行步进，能够快速且准确地逼近准焦位置。而且，本发明还提出一种全噪声图像判断方法，能够在不同信噪比情况下识别全噪声图，进一步降低陷入局部最优的概率。而且，本发明还提出一种图像清晰度评价方法，该方法抗噪性能好，适用范围广，准确度更高。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本说明书的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动聚焦方法，其特征在于，所述方法包括：
获取基于当前焦距的拍摄图像，并对所述基于当前焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得初始图像清晰度，以及对所述基于当前焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；
根据所述初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，并根据所述初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值计算聚焦电流步进值；
根据所述初始聚焦搜索位置焦距、所述聚焦电流步进方向和所述聚焦电流步进值确定当前聚焦搜索位置焦距，并获取基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像；
对所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得当前图像清晰度，并对所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像是否为全噪声图像进行判断；
在所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，其中，i=2、3、…、N，N为大于等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，包括：
在根据所述全噪声图像判断结果确定所述基于当前焦距的拍摄图像不是全噪声图像时，获取基于推荐焦距的拍摄图像，并根据所述基于推荐焦距的拍摄图像进行图像清晰度计算，获得基准图像清晰度；
根据所述初始图像清晰度与所述基准图像清晰度之间的关系确定所述初始聚焦搜索位置焦距、所述聚焦电流步进方向和所述焦距步进值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述初始图像清晰度与所述基准图像清晰度之间的关系确定所述初始聚焦搜索位置焦距、所述聚焦电流步进方向和所述焦距步进值，包括：
在所述初始图像清晰度与预设比率之间的乘积小于所述基准图像清晰度时，将所述推荐焦距作为所述初始聚焦搜索位置焦距，并确定所述聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据公式△WD=△WDd/((M+Md)/Md)计算所述焦距步进值，其中，ΔWD为所述焦距步进值，△WDd为默认的最大焦距步进值，M为当前放大倍数，Md为影响步进的放大倍数尺度参数；
在所述初始图像清晰度与预设比率之间的乘积大于等于所述基准图像清晰度时，将所述当前焦距作为所述初始聚焦搜索位置焦距，并确定所述聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据所述当前焦距计算第一景深，并根据所述第一景深确定所述焦距步进值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述初始图像清晰度和全噪声图像判断结果确定初始聚焦搜索位置焦距、聚焦电流步进方向和焦距步进值，还包括：
在根据所述全噪声图像判断结果确定所述基于当前聚焦搜索位置焦距的拍摄图像为全噪声图像时，将所述推荐焦距作为所述初始聚焦搜索位置焦距，并确定所述聚焦电流步进方向对应的方向值为-1，以及根据公式△WD=△WDd/((M+Md)/Md)计算所述焦距步进值，其中，ΔWD为所述焦距步进值，△WDd为默认的最大焦距步进值，M为当前放大倍数，Md为影响步进的放大倍数尺度参数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算所述聚焦电流步进值：
△I=FuncW2I(WD0+dire*△WD)-FuncW2I(WD0)，
其中，WD0为所述初始聚焦搜索位置焦距，ΔWD为所述焦距步进值，dire为所述聚焦电流步进方向，△I为所述聚焦电流步进值，FuncW2I()为焦距转聚焦电流的函数。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述当前聚焦搜索位置焦距：
WDi+1=FuncI2W(Funcw2I(WDi)+dire*△I)，
其中，WDi+1为所述当前聚焦搜索位置焦距，i=0、1、2、…、N，WD0为所述初始聚焦搜索位置焦距，dire为所述聚焦电流步进方向，△I为所述聚焦电流步进值，FuncW2I()为焦距转聚焦电流的函数，FuncI2W()为电流转焦距的函数。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，根据第i个图像清晰度与第i-1个图像清晰度之间的关系确定最佳焦距，包括：
在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，根据所述当前聚焦搜索位置焦距计算第二景深，并在所述焦距步进值与所述第二景深之间满足第一预设关系时，将所述第i-1个图像清晰度对应的焦距作为所述最佳焦距；或者
在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，如果i大于2，则确定第i个图像清晰度和第i-2个图像清晰度中的较大值，并在所述较大值与第i-1个图像清晰度之间的比值小于等于预设阈值时，将所述第i-1个图像清晰度对应的焦距作为所述最佳焦距；或者
在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，如果i等于2，则在第2个图像清晰度与第1个图像清晰度之间满足第二预设关系时，将所述第i-1个图像清晰度对应的焦距作为所述最佳焦距。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第i个图像清晰度小于第i-1个图像清晰度时，所述方法还包括：
如果所述焦距步进值与所述第二景深之间未满足第一预设关系、在i大于2时所述较大值与第i-1个图像清晰度之间的比值大于预设阈值、且在i等于2时第2个图像清晰度与第1个图像清晰度之间未满足第二预设关系，则将所述聚焦电流步进方向取反，并将所述焦距步进值减半，以及根据减半的焦距步进值重新计算聚焦电流步进值，然后返回根据重新计算的聚焦电流步进值重新确定当前聚焦搜索位置焦距。
9.一种拍摄设备，其特征在于，包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的自动聚焦程序，所述自动聚焦程序被处理器执行时，实现权利要求1-8中任一项所述的自动聚焦方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有自动聚焦程序，该自动聚焦程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的自动聚焦方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115278072B (zh) * 2022-07-25 2024-05-24 武汉精立电子技术有限公司 一种用于Micro LED检测的自动对焦方法及***
CN116600201B (zh) * 2023-07-17 2023-11-03 北京中科科仪股份有限公司 一种基于扫描电镜的自动聚焦方法及装置
CN117835058B (zh) * 2024-03-06 2024-05-14 深圳市翔飞科技股份有限公司 一种自动聚焦机制的高清模拟摄像机控制***及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2621161A2 (en) * 2012-01-30 2013-07-31 Broadcom Corporation Method and system for an adaptive auto-focus algorithm
CN104284095A (zh) * 2014-10-28 2015-01-14 福建福光数码科技有限公司 一种长焦距可见光工业镜头的快速自动聚焦方法及***
CN106534676A (zh) * 2016-11-02 2017-03-22 西安电子科技大学 面向变焦摄像***的自动聚焦调节方法
CN108780209A (zh) * 2016-03-18 2018-11-09 富士胶片株式会社 对焦位置检测装置及对焦位置检测方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9398205B2 (en) * 2010-09-01 2016-07-19 Apple Inc. Auto-focus control using image statistics data with coarse and fine auto-focus scores
US8922704B2 (en) * 2010-09-01 2014-12-30 Apple Inc. Techniques for collection of auto-focus statistics
US9648261B2 (en) * 2015-08-26 2017-05-09 Apple Inc. Account for clipped pixels in auto-focus statistics collection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2621161A2 (en) * 2012-01-30 2013-07-31 Broadcom Corporation Method and system for an adaptive auto-focus algorithm
CN104284095A (zh) * 2014-10-28 2015-01-14 福建福光数码科技有限公司 一种长焦距可见光工业镜头的快速自动聚焦方法及***
CN108780209A (zh) * 2016-03-18 2018-11-09 富士胶片株式会社 对焦位置检测装置及对焦位置检测方法
CN106534676A (zh) * 2016-11-02 2017-03-22 西安电子科技大学 面向变焦摄像***的自动聚焦调节方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Multi-focus image fusion based on block matching in3D transform domain;YANG Dongsheng等;《Journal of Systems Engineering and Electronics》;20180415(第02期);全文 *
一种基于图像处理的舌象采集自动调焦算法;韦玉科等;《山东大学学报(工学版)》;20110816(第04期);全文 *
基于图像清晰度的自动聚焦算法;王蔚等;《计算机应用与软件》;20031212(第12期);全文 *

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