專利名稱：數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼相才幾自動(dòng)對(duì)焦控制系統(tǒng)，特別涉及一種數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì) 焦方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)逐漸走入人們的日常生活，市場(chǎng)上此 類產(chǎn)品已經(jīng)隨處可見，并逐漸成為銷售的熱點(diǎn)之一。然而，無論是數(shù)碼相機(jī) 或是數(shù)碼攝像機(jī)，亦或是帶有自動(dòng)對(duì)焦功能的拍照手機(jī)，極少有出自于中國 內(nèi)地的設(shè)計(jì)，市場(chǎng)幾乎一律是國外產(chǎn)品的天下。
作為成像系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)于20世紀(jì)70年代最初應(yīng) 用于照相系統(tǒng)，傳統(tǒng)的對(duì)焦技術(shù)大部分是基于測(cè)距原理的，如超聲波測(cè)距法、 反射能量法和一些基于三角測(cè)距原理的方法；隨著電子技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù) 的發(fā)展，人們找到了一些手段對(duì)準(zhǔn)確對(duì)焦圖像的信號(hào)和離焦圖像的信號(hào)進(jìn)行 鑒別，由于產(chǎn)生了基于視頻信號(hào)分析的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，并應(yīng)用于攝像系統(tǒng)； 進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，以CCD (或CMOS)獲取的圖像作為對(duì)焦的基本信 息，以圖像分析與處理為基礎(chǔ)的智能化自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)蓬勃發(fā)展，在以數(shù)碼相 機(jī)為代表的現(xiàn)代數(shù)字成像系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。但是現(xiàn)今存在的一些自動(dòng)對(duì)焦算 法對(duì)于5倍或以上光學(xué)變焦鏡筒出現(xiàn)對(duì)焦時(shí)間繼續(xù)縮短和由于像素提高成像 更加清晰的瓶頸，這對(duì)于拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體或者瞬間發(fā)生的景象相當(dāng)不利， 嚴(yán)重的制約了消費(fèi)類數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)攝像頭的拍照適用范圍和連續(xù)拍攝功能 的使用，本發(fā)明正是基于此研制開發(fā)一種具有高速自動(dòng)對(duì)焦和高清晰度的數(shù) 碼相^/L自動(dòng)對(duì)焦方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，即針對(duì)我國自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)方法的 現(xiàn)狀及自動(dòng)對(duì)焦存在的瓶頸問題，提出一種基于CCD采集圖像，DSP實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)對(duì)焦算法的數(shù)碼相機(jī)'自動(dòng)對(duì)焦方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的實(shí)施方式如下 一種數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于主程序?qū)嵤┎襟E如下 步驟一對(duì)鏡頭硬件連接端進(jìn)行定義，確定控制信號(hào)的流通； 步驟二鏡頭位置初始化；
步驟三大步長全局掃描進(jìn)行；進(jìn)入全局搜索流程，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算，閾 值計(jì)算；
步驟四獲得第一對(duì)焦窗口中最優(yōu)評(píng)價(jià)函數(shù)值；
步驟五轉(zhuǎn)換內(nèi)嵌對(duì)焦窗口以小步長掃描；進(jìn)入重復(fù)掃描，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)
算；
步驟六是否達(dá)到評(píng)價(jià)函數(shù)最大值位置，如果是則接著進(jìn)行步驟七，如 果不是則返回步驟五重新進(jìn)行；
步驟七確定最優(yōu)位置結(jié)束搜索。
所述主程序步驟三中全局搜索流程的具體實(shí)施步驟為
步驟一對(duì)焦窗口初始化，閾值TK/8BestAF，T2-l/2BestAF初始化；
步驟二對(duì)焦范圍獲?。?br> 步驟三確定從上限端還是下限端開始搜索，利用公式(12)
五=5￡。 + + ￡s + & + ￡D)讀取FV1;
步驟四鏡頭每走一步FV1值刷新一次，記錄到達(dá)BestAF時(shí)刻脈沖數(shù)； 步驟五CurrAF與BestAF差，若大于T2則執(zhí)行步驟六，若否則執(zhí)行步
驟七；
步驟六開始每4脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；
步驟七CurrAF與BestAF差，若大于O小于Tl,則執(zhí)行步驟八，若否
則執(zhí)行步驟九；
步驟八開始每12脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；
步驟九CurrAF與BestAF差，若小于O,則執(zhí)行步驟十一，若否則執(zhí)行
步驟十；
步驟十記錄BestAF=CurrAF;
步驟十一判斷對(duì)焦范圍，若在對(duì)焦范圍內(nèi)，則記錄BestAF值，執(zhí)行步驟四鏡頭反轉(zhuǎn)，若否則執(zhí)行步驟十二； 步驟十二鏡頭退回BestAF處。
所述主程序步驟三或步驟五中評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算的具體實(shí)施步驟為 步驟一根據(jù)對(duì)焦窗口規(guī)劃設(shè)置數(shù)據(jù)采集行數(shù)；
步驟二判斷是否檢測(cè)到場(chǎng)同步信息，若是則執(zhí)行步驟三，若否則返回 步驟一；
步驟三延時(shí)-對(duì)焦窗口寬度N行；
步驟四判斷是否檢測(cè)到行同步信息，若是則執(zhí)行步驟五，若否則返回 步驟四等待；
步驟五延時(shí)-對(duì)焦窗口長度M個(gè)時(shí)鐘； 步驟六 一元立方巻積插值補(bǔ)償綠色分量； 步驟七讀取一行中綠色分量亮度；
步驟八判斷一場(chǎng)數(shù)據(jù)是否采集完成，若是則執(zhí)行步驟九，若否則返回 執(zhí)行步驟四；
步驟九 利用式 (6) E = Z|G(")-G(i:e/,("))| (7 ) ￡ = Z{[G(")-G("-l)f+[G(")-GO + 1)]2} 和式 (12 ) 五^5五。+ 4(^ + ^+五c+^) 運(yùn)算相應(yīng)數(shù)據(jù)；
步驟十得到評(píng)價(jià)函數(shù)； 步驟十一存儲(chǔ)評(píng)價(jià)函數(shù)值。
所述主程序步驟三中閾值計(jì)算的具體實(shí)施步驟為
步驟一計(jì)算初值為CurrAF=FVl;
步驟二對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移一位；
步驟三判斷BestAF是否大于CurrAF，若是則執(zhí)行步驟四，若否則執(zhí) 行步驟六；
步驟四記錄CurrAF-BestAF>T2; 步驟五每4脈沖刷新一次FV值；步驟六對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移兩位；
步驟七判斷BestAF是否大于CurrAF，若是則執(zhí)行步驟八，若否則執(zhí) 行步驟九；
步驟八每8脈沖刷新一次FV值； 步驟九記錄CurrAF-BestAF〈Tl; 步驟十每12脈沖刷新一次FV值。 所述主程序步驟五中重復(fù)掃描的具體實(shí)施步驟為 步驟一根據(jù)全局搜索鏡頭退回到BestAF位置；
步驟二選擇嵌套對(duì)焦窗口 B和黃金分割點(diǎn)，評(píng)價(jià)函數(shù)采用(12)式 五=5￡。 + 4+ & + ￡c + ￡D),兩脈沖記一步長； 步驟三記錄得到FV2=CurrAF的值；
步驟四判斷CurrAF〉BestAF,若是則執(zhí)行步驟七，若否則執(zhí)行步驟五；
步驟五后組鏡片同方向移動(dòng)16脈沖；
步驟六后組鏡片反方向移動(dòng)20脈沖，并執(zhí)行步驟八；
步驟七記錄BestAF=CurrAF;
步驟八每2脈沖刷新一次FV2;
步驟九判斷CurrAF是否小于BestAF,若是則執(zhí)行步驟十，若否則執(zhí) 行步驟七；
步驟十到BestAF位置拍照。 本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦優(yōu)化算法應(yīng)用平臺(tái)是基于Zoran公司的ZR36493BGCF 芯片，其特點(diǎn)是圖像處理運(yùn)算速度快，可以應(yīng)用在程序復(fù)雜但對(duì)焦效果更佳 的對(duì)焦裝置里面；在該裝置外圍繼續(xù)增加外圍控制電路就可以構(gòu)成完整的數(shù) 碼相機(jī)系統(tǒng)，其通用性兼容性非常好。
本發(fā)明提出窮舉搜索來進(jìn)行粗掃；窮舉搜索可以去掉在局部最大值處對(duì) 焦的可能性，并且采用變焦聚焦結(jié)合的鏡頭，根據(jù)變焦情況，可以將對(duì)焦區(qū) 間限制在一個(gè)小范圍，并且自適應(yīng)變步長的搜索方法可以縮短搜索時(shí)間。在 鏡頭移動(dòng)于初始位置讀取一次評(píng)價(jià)函數(shù)值，然后移動(dòng)鏡頭，確定鏡頭移動(dòng)的方向，有效節(jié)省搜索時(shí)間和系統(tǒng)資源。
對(duì)于兩幅圖像相差大小的評(píng)估，即根據(jù)多少的差值來決定改變步長，本 發(fā)明采用兩個(gè)閾值判定。本發(fā)明采用了用綠色分量代替灰度分量計(jì)算的方法， 加快程序運(yùn)行速度。本發(fā)明的對(duì)焦窗口基于黃金分割點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)大小窗口的嵌 套式對(duì)焦窗口。
本發(fā)明采用粗掃過程選用計(jì)算量小的評(píng)價(jià)函數(shù)針對(duì)大的對(duì)焦窗口 ，使用 計(jì)算量大但精度高的評(píng)價(jià)函數(shù)針對(duì)嵌套對(duì)焦窗口進(jìn)行細(xì)掃評(píng)估，以達(dá)到對(duì)焦 速度快對(duì)焦精度高的特性。改變傳統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法存在的對(duì)于自動(dòng)對(duì)焦中關(guān) 鍵函數(shù)-評(píng)價(jià)函數(shù)，準(zhǔn)確性高的評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算量大，對(duì)焦緩慢，計(jì)算量小的評(píng) 價(jià)函數(shù)精度下降等嚴(yán)重問題。
通過上述方法設(shè)計(jì)的自動(dòng)對(duì)焦算法可以通過快速切換對(duì)焦窗口來實(shí)現(xiàn)精 確對(duì)焦，并由于黃金分割點(diǎn)嵌套式對(duì)焦窗口的設(shè)計(jì)大大加快了對(duì)焦最佳位置 的搜索速度，同時(shí)成像美學(xué)性也極大的得到了滿足，真正做到消費(fèi)類相機(jī)快 速對(duì)焦美觀成像的性能。
總之，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，效果非常顯著，使用方便，應(yīng)用廣泛。


附圖1是系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)框圖中l(wèi)鏡頭，2CCD電荷耦合器件，3TG時(shí)序發(fā)生器，4 DSP數(shù)字信 號(hào)處理器，5SDRAM鏡頭隨機(jī)存儲(chǔ)器，6LCD液晶顯示器，7控制電機(jī)。
附圖2是自動(dòng)對(duì)焦方法主程序流程附圖3是搜索流程附圖4是重復(fù)掃描流程附圖5是閾值計(jì)算程序流程附圖6是評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、 特征詳述如下
如附圖1-附圖6所示， 一種數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于實(shí)施步驟如下
(1) 自動(dòng)對(duì)焦算法應(yīng)用平臺(tái)說明如下
本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦優(yōu)化算法應(yīng)用平臺(tái)是基于Zoran公司的ZR36493BGCF 芯片，其特點(diǎn)是圖像處理運(yùn)算速度快，可以應(yīng)用在程序復(fù)雜但對(duì)焦效果更佳 的對(duì)焦裝置里面；在該裝置外圍繼續(xù)增加外圍控制電路就可以構(gòu)成完整的數(shù) 碼相機(jī)系統(tǒng)，其通用性兼容性非常好。
本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦算法應(yīng)用平臺(tái)如三星光電子公司生產(chǎn)的M-105 (5倍 光學(xué)變焦)系列或選用其它同類型的數(shù)碼照相機(jī)光學(xué)成像和硬件應(yīng)用平臺(tái)， 如附圖1所示。它是由光學(xué)成像鏡頭1采集被拍攝物體，并把光信號(hào)送給CCD 電荷耦合器件2，經(jīng)TG時(shí)序發(fā)生器3，信號(hào)傳送給DSP數(shù)字信號(hào)處理器4， 系統(tǒng)下達(dá)的拍攝指令攝取的圖像存入SDRAM鏡頭隨機(jī)存儲(chǔ)器5，同時(shí)LCD 液晶顯示器6上相應(yīng)顯示圖像，如果對(duì)焦效果不滿足要求，DSP數(shù)字信號(hào)處 理器4對(duì)控制電機(jī)7信號(hào)進(jìn)行修改，通過與鏡頭l模塊連接的端口輸出，控 制鏡頭移動(dòng)。
(2) 自動(dòng)對(duì)焦算法核心內(nèi)容
由于噪聲的存在，可以應(yīng)用濾波器來濾除噪聲，但是諸如外部光線較暗 時(shí)，噪聲的影響不能忽略，本發(fā)明提出窮舉搜索來進(jìn)行粗掃。對(duì)焦開始，系 統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鏡頭走完全程，即讓鏡頭在移動(dòng)范圍內(nèi)從頭走到尾，記錄多幅圖像的 評(píng)價(jià)函數(shù)信息，所有圖像的評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行比較，找到最大值，得出對(duì)應(yīng)鏡頭 所在的位置，驅(qū)動(dòng)鏡頭直接回到最大位置附近進(jìn)行小步長搜索，最終找到最 大值。
為了節(jié)省搜索時(shí)間和系統(tǒng)資源，在鏡頭移動(dòng)于初始位置讀取一次評(píng)價(jià)函 數(shù)值，然后移動(dòng)鏡頭，確定鏡頭移動(dòng)的方向。
鏡頭向著最大值方向移動(dòng)，如果連續(xù)得到兩幅圖像其評(píng)價(jià)函數(shù)值相差不 大，則說明上次鏡頭移動(dòng)不能得到顯著改善質(zhì)量的圖像，意味著鏡頭所處位 置離聚焦點(diǎn)還很遠(yuǎn)，下一次鏡頭移動(dòng)的補(bǔ)償可以加大。反之，如果連續(xù)得到 的兩幅圖像其評(píng)價(jià)函數(shù)值相差很大，則說明上一次鏡頭的移動(dòng)顯著改善了圖 像質(zhì)量，說明鏡頭所處的位置離聚焦點(diǎn)已經(jīng)很近，下一次鏡頭要以小步長移動(dòng)。
窮舉搜索可以去掉在局部最大值處對(duì)焦的可能性，并且采用變焦聚焦結(jié) 合的鏡頭，根據(jù)變焦情況，可以將對(duì)焦區(qū)間限制在一個(gè)小范圍，并且自適應(yīng) 變步長的搜索方法可以縮短搜索時(shí)間，所以窮舉搜索方法是適用的。對(duì)于兩 幅圖像相差大小的評(píng)估，即根據(jù)多少的差值來決定改變步長，本發(fā)明采用兩
個(gè)閾值判定。設(shè)兩個(gè)閾值T1和T2， Tl=l/8 CurrAF， T2=l/2 CurrAF。 鏡頭 以一定得步長每移動(dòng)一步，系統(tǒng)計(jì)算一次評(píng)價(jià)函數(shù)值賦予CurrAF。首先每8 個(gè)脈沖讀取一次評(píng)價(jià)函數(shù)值，如果(KCurrAF-BestAF〈Tl，則下一步步長調(diào)整 為12脈沖計(jì)算一次評(píng)價(jià)函數(shù)；如果CurrAF-BestAF>T2，則下一步步長調(diào)整 為4脈沖計(jì)算一次評(píng)價(jià)函數(shù)；每一步結(jié)束后，CurrAF=BestAF,直到鏡頭到達(dá) 對(duì)焦范圍末端。
粗掃結(jié)束后找到一個(gè)最大值BestAF,鏡頭反轉(zhuǎn)回到BestAF對(duì)應(yīng)的位置開 始進(jìn)行第二次精確掃描。因?yàn)榇謷呓Y(jié)束后BestAF已經(jīng)確定在一個(gè)小的范圍， 所以可直接采取2脈沖的小步長進(jìn)行搜索，當(dāng)發(fā)現(xiàn)越過最大值的時(shí)候，對(duì)焦結(jié)束。
對(duì)于自動(dòng)對(duì)焦中關(guān)鍵函數(shù)-評(píng)價(jià)函數(shù)，準(zhǔn)確性高的評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算量大，對(duì) 焦緩慢，計(jì)算量小的評(píng)價(jià)函數(shù)精度下降。這是傳統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦方法存在的嚴(yán)重 問題。本發(fā)明采用粗掃過程選用計(jì)算量小的評(píng)價(jià)函數(shù)針對(duì)大的對(duì)焦窗口，使 用計(jì)算量大但精度高的評(píng)價(jià)函數(shù)針對(duì)嵌套對(duì)焦窗口進(jìn)行細(xì)掃評(píng)估，以達(dá)到對(duì) 焦速度快對(duì)焦精度高的特性。
在粗掃過程中，采用僅水平掃描采集計(jì)算像素的評(píng)價(jià)函數(shù)值，并間隔兩 個(gè)像素采集一個(gè)像素值。
￡ = SIF(")- ("))I (1) F (n)是像素點(diǎn)n的灰度i， F(Left(n))是像素點(diǎn)n-2的灰度值，對(duì)焦窗
口內(nèi)所有像素的灰度值根據(jù)式(l)計(jì)算后累加，得到評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值。
在完成粗掃全局掃描后，鏡頭回到E的最大值附近，以小步長進(jìn)行掃描，
并縮小對(duì)焦窗口，改換評(píng)價(jià)函數(shù)。
^2]化/"力一/("力T+[/(W)-/("")]" (2)即
￡ = Z{[F(")—牟諷"))]2+[,(") —F(罪""))]， (3 )
為了便于棄算加快程序運(yùn)行速度，本發(fā)明采用了用綠色分量代替灰度分 量計(jì)算的方法，圖像采集得到的RGB格式利用三基色混合系數(shù)就可以表示灰 度值
^ ="[及]+《問+&間 (4) 但是，數(shù)碼相機(jī)從圖像傳感器獲得圖像信號(hào)經(jīng)分色分別放大校正后得到 的是RGB格式，而評(píng)價(jià)函數(shù)需要亮度信息計(jì)算，那么RGB格式需要轉(zhuǎn)換為 YUV格式方能計(jì)算，利用如下算法可以方便快捷的運(yùn)算所需參數(shù)
卞=0.299及+ 0.587G + 0.1145
< C/ = —0.147i -0.289G +0.4365 (5) ^ = 0.615及—0.515G-0.1005
結(jié)合綠色分量主導(dǎo)因素得到評(píng)價(jià)函數(shù)算法公式(6)、 (7):
五=S f[G(")—G(" - "]2 + [G(")—G(" + "]2}
(6)
(7)
為了更快捷得到上述綠色分量信息，需要在顏色濾波后利用綠色像素的 插值來產(chǎn)生更多的分量信息，本發(fā)明采用一元立方巻積插值來進(jìn)行插值運(yùn)算， 利用一個(gè)一元三次插值核方程來實(shí)現(xiàn)，如式(8):
(fl + 2)r3-(fl + 2) +l 0"<1 ax3 — 5ax2 + 8ax - 1 S ;c < 2
0 2"
對(duì)焦是利用評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)構(gòu)造圖像的象素計(jì)算其代表的圖象清晰信息，然 后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)而得到，本發(fā)明的對(duì)焦窗口基于黃金分割點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)大小窗口的嵌
12套式對(duì)焦窗口。對(duì)焦開始鏡頭窮舉走完對(duì)焦范圍的全程，選擇對(duì)焦窗口稍大， 當(dāng)鏡頭第一次走完全程，得到粗掃評(píng)價(jià)函數(shù)最大值，開始細(xì)掃小步精確搜索， 切換高精度評(píng)價(jià)函數(shù)換用嵌套在大對(duì)焦窗內(nèi)的小對(duì)焦窗口 。每一幅圖像都是
由主體成像目標(biāo)和背景組成，對(duì)于整幅圖像I和主成像目標(biāo)區(qū)域Ia及背景區(qū) 域Ib:
由成像^^式(10):
<formula>formula see original document page 13</formula>(io)
可以得到頻語函數(shù)F(I)，并利用對(duì)焦窗口 =M*N得到平均對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù) (11):
印)—(/。) + (ll)剛 (11)
根據(jù)美學(xué)藝術(shù)攝影要求對(duì)對(duì)焦窗口的黃金分割點(diǎn)規(guī)劃，可以修正評(píng)價(jià)函 數(shù)如式(12):
￡ = 5￡。 + 4(￡^+￡fl + ￡c+￡D) (12) 這樣可以快速搜索到內(nèi)對(duì)焦窗口內(nèi)的最優(yōu)評(píng)價(jià)函數(shù)值。 通過上述方法設(shè)計(jì)的自動(dòng)對(duì)焦算法可以通過快速切換對(duì)焦窗口來實(shí)現(xiàn)精 確對(duì)焦，并由于黃金分割點(diǎn)嵌套式對(duì)焦窗口的設(shè)計(jì)大大加快了對(duì)焦最佳位置 的搜索速度，同時(shí)成像美學(xué)性也極大的得到了滿足，真正做到消費(fèi)類相機(jī)快 速對(duì)焦美觀成像的性能。 (3)具體實(shí)施方法
下面針對(duì)具體部分介紹自動(dòng)對(duì)焦程序算法的流程 本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)焦方法主程序流程圖如附圖2所示步驟一對(duì)鏡頭硬件連接端進(jìn)行定義，確定控制信號(hào)的流通； 步驟二鏡頭位置初始化；
步驟三大步長全局掃描進(jìn)行；進(jìn)入全局搜索流程，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算，閾 值計(jì)算；
步驟四獲得第一對(duì)焦窗口中最優(yōu)評(píng)價(jià)函數(shù)值；
步驟五轉(zhuǎn)換內(nèi)嵌對(duì)焦窗口以小步長掃描；進(jìn)入重復(fù)掃描，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)
算；
步驟六是否達(dá)到評(píng)價(jià)函數(shù)最大值位置，如果是則接著進(jìn)行步驟七，如 果不是則返回步驟五重新進(jìn)行；
步驟七確定最優(yōu)位置結(jié)束搜索。
如附圖3所示，所述主程序步驟三中全局搜索流程的具體實(shí)施步驟為 步驟一對(duì)焦窗口初始化，閾值Tl=l/8BestAF,T2=l/2BestAF初始化； 步驟二對(duì)焦范圍獲??；
步驟三確定從上限端還是下限端開始搜索，利用公式(12)
五=5 ￡。 + 4 (& + & + ￡c + ￡0)讀取F V1;
步驟四鏡頭每走一步FV1值刷新一次，記錄到達(dá)BestAF時(shí)刻脈沖數(shù)； 步驟五CurrAF與BestAF差，若大于T2則執(zhí)行步驟六，若否則執(zhí)行步
驟七；
步驟六開始每4脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；
步驟七CurrAF與BestAF差，若大于O小于Tl,則執(zhí)行步驟八，若否
則執(zhí)行步驟九；
步驟八開始每12脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；
步驟九CurrAF與BestAF差，若小于0，則執(zhí)行步驟十一，若否則執(zhí)行
步驟十；
步驟十記錄BestAF=CurrAF;
步驟十一判斷對(duì)焦范圍，若在對(duì)焦范圍內(nèi)，則記錄BestAF值，執(zhí)行步 驟四鏡頭反轉(zhuǎn)，若否則執(zhí)行步驟十二； 步驟十二鏡頭退回BestAF處。如附圖6所示，所述主程序步驟三或步驟五中評(píng)^階函數(shù)計(jì)算的具體實(shí)施 步驟為
步驟一根據(jù)對(duì)焦窗口規(guī)劃設(shè)置數(shù)據(jù)采集行數(shù)；
步驟二判斷是否檢測(cè)到場(chǎng)同步信息，若是則執(zhí)行步驟三，若否則返回 步驟一；
步驟三延時(shí)-對(duì)焦窗口寬度N行；
步驟四判斷是否檢測(cè)到行同步信息，若是則執(zhí)行步驟五，若否則返回 步驟四等待；
步驟五延時(shí)-對(duì)焦窗口長度M個(gè)時(shí)鐘；
步驟六 一元立方巻積插值補(bǔ)償綠色分量； 步驟七讀取一行中綠色分量亮度；
步驟八判斷一場(chǎng)數(shù)據(jù)是否采集完成，若是則執(zhí)行步驟九，若否則返回 執(zhí)行步驟四；
步驟九 利用式 (6) ￡ = 2|G(")—G(丄^("))1
(7) ￡ = Z{[G(")-G("-1)]2+[G(")-G(" + l)]2}和式 (12 )
五=5￡0 + 4(&+ 運(yùn)算相應(yīng)數(shù)據(jù)；
步驟十得到評(píng)價(jià)函數(shù)； 步驟十一存儲(chǔ)評(píng)價(jià)函數(shù)值。
如附圖5所示，所述主程序步驟三中閾值計(jì)算的具體實(shí)施步驟為
步驟一計(jì)算初值為CurrAF=FVl;
步驟二對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移一位；
步驟三判斷BestAF是否大于CurrAF,若是則執(zhí)行步驟四，若否則執(zhí) 行步驟六；
步驟四記錄CurrAF-BestAF〉T2;
步驟五每4脈沖刷新一次FV值；
步驟六對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移兩位；
步驟七判斷BestAF是否大于CurrAF，若是則執(zhí)行步驟八，若否則執(zhí)行步驟九；
步驟八每8脈沖刷新一次FV值； 步驟九記錄CurrAF-BestAF〈Tl; 步驟十每12脈沖刷新一次FV值。
如附圖4所示，所述主程序步驟五中重復(fù)掃描的具體實(shí)施步驟為 步驟一根據(jù)全局搜索鏡頭退回到BestAF位置；
步驟二選擇嵌套對(duì)焦窗口 B和黃金分割點(diǎn)，評(píng)價(jià)函數(shù)采用(12)式 ￡ = 5丑。+4(& + ￡5 + ￡c + ￡0)，兩脈沖記一步長； 步驟三記錄得到FV2=CurrAF的值；
步驟四判斷CurrAF〉BestAF,若是則執(zhí)行步驟七，若否則執(zhí)行步驟五；
步驟五后組鏡片同方向移動(dòng)16脈沖；
步驟六后組鏡片反方向移動(dòng)20脈沖，并執(zhí)行步驟八；
步驟七記錄BestAF=CurrAF;
步驟八每2脈沖刷新一次FV2;
步驟九判斷CurrAF是否小于BestAF，若是則執(zhí)行步驟十，若否則執(zhí) 行步驟七；
步驟十到BestAF位置拍照。
本發(fā)明的核心方案是以CCD作為成像器件的數(shù)碼相機(jī)類產(chǎn)品中，通過對(duì) 所獲得圖像進(jìn)行處理及分析，根據(jù)成像鏡頭參數(shù)、成像位置對(duì)圖像清晰度的 影響，發(fā)明了一種基于數(shù)字圖像處理的優(yōu)化算法，大大改善了傳統(tǒng)自動(dòng)對(duì)焦 算法存在的對(duì)焦精度不高和對(duì)角速度緩慢的問題。
應(yīng)用實(shí)例分析
取本發(fā)明自動(dòng)對(duì)焦方法和原M-105數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法拍攝比較，在 同樣選定AUTO模式，自然光線對(duì)靜物進(jìn)行拍攝，得到兩幅圖像，原版本自 動(dòng)對(duì)焦需要明顯的反應(yīng)對(duì)焦過程方能拍攝成像，對(duì)焦時(shí)間短焦情況下在0.5秒 左右；長焦情況下0.65秒左右，并且其清晰程度尚可，解像力滿足要求但本 數(shù)不高；采用本發(fā)明自動(dòng)對(duì)焦算法程序?qū)ν痪拔镒匀还饩€下拍照，其自動(dòng) 對(duì)焦過程明顯加快，對(duì)焦時(shí)間可以控制在短焦情況下0.25秒內(nèi)；長焦情況下0.35秒以內(nèi)，并其成像美觀、清晰，色彩還原度好，解像力本數(shù)明顯增加。 通過實(shí)際實(shí)施拍照證明了本發(fā)明非常顯著的效果。
上述參照實(shí)施例對(duì)該數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說明性 的而不是限定性的，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于主程序?qū)嵤┎襟E如下步驟一對(duì)鏡頭硬件連接端進(jìn)行定義，確定控制信號(hào)的流通；步驟二鏡頭位置初始化；步驟三大步長全局掃描進(jìn)行；進(jìn)入全局搜索流程，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算，閾值計(jì)算；步驟四獲得第一對(duì)焦窗口中最優(yōu)評(píng)價(jià)函數(shù)值；步驟五轉(zhuǎn)換內(nèi)嵌對(duì)焦窗口以小步長掃描；進(jìn)入重復(fù)掃描，評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算；步驟六是否達(dá)到評(píng)價(jià)函數(shù)最大值位置，如果是則接著進(jìn)行步驟七，如果不是則返回步驟五重新進(jìn)行；步驟七確定最優(yōu)位置結(jié)束搜索。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于所述主程 序步驟三中全局搜索流程的具體實(shí)施步驟為步驟一對(duì)焦窗口初始化，閾值Tl=l/8BestAF,T2=l/2BestAF初始化； 步驟二對(duì)焦范圍獲??；步驟三確定從上限端還是下限端開始搜索，利用公式(12)五=5￡。+4( ^ + ￡s + ￡c +五o)讀取FV1;步驟四鏡頭每走一步FV1值刷新一次，記錄到達(dá)BestAF時(shí)刻脈沖數(shù)； 步驟五CurrAF與BestAF差，若大于T2則執(zhí)行步驟六，若否則執(zhí)行步驟七；步驟六開始每4脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；步驟七CurrAF與BestAF差，若大于O小于Tl,則執(zhí)行步驟八，若否則執(zhí)行步驟九；步驟八開始每12脈沖刷新一次FV值并執(zhí)行步驟十；步驟九CurrAF與BestAF差，若小于0，則執(zhí)行步驟十一，若否則執(zhí)行步驟十；步驟十記錄BestAF=CurrAF;步驟十一判斷對(duì)焦范圍，若在對(duì)焦范圍內(nèi)，則記錄BestAF值，執(zhí)行步 驟四鏡頭反轉(zhuǎn)，若否則執(zhí)行步驟十二； 步驟十二鏡頭退回BestAF處。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于所述主程 序步驟三或步驟五中評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算的具體實(shí)施步驟為步驟一根據(jù)對(duì)焦窗口規(guī)劃設(shè)置數(shù)據(jù)采集行數(shù)；步驟二判斷是否檢測(cè)到場(chǎng)同步信息，若是則執(zhí)行步驟三，若否則返回 步驟一；步驟三延時(shí)對(duì)焦窗口寬度N行；步驟四判斷是否檢測(cè)到行同步信息，若是則執(zhí)行步驟五，若否則返回,，驟四等待；步驟五延時(shí)=對(duì)焦窗口長度]\1個(gè)時(shí)鐘；步驟六 一元立方巻積插值補(bǔ)償綠色分量； 步驟七讀取一行中綠色分量亮度；步驟八判斷一場(chǎng)數(shù)據(jù)是否采集完成，若是則執(zhí)行步驟九，若否則返回 執(zhí)行步驟四；步驟九 利用式 (6) ￡ = Z|G(")—(7) ￡ = Z{[G(")-G("_l)f+[G(")-G(" + l)]2}和式 (12 ) ￡ = 5￡。+4(j^ + ￡s + ￡c+￡d) 運(yùn)算相應(yīng)數(shù)據(jù)；步驟十得到評(píng)價(jià)函數(shù)； 步驟十一存儲(chǔ)評(píng)價(jià)函數(shù)值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于所述主程 序步驟三中閾值計(jì)算的具體實(shí)施步驟為步驟一計(jì)算初值為CurrAF=FVl;步驟二對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移一位；步驟三判斷BestAF是否大于CurrAF，若是則執(zhí)行步驟四，若否則執(zhí) 行步驟六；步驟四記錄CurrAF-BestAF>T2;步驟五每4脈沖刷新一次FV值；步驟六對(duì)代表BestAF的二進(jìn)制數(shù)值左移兩位；步驟七判斷BestAF是否大于CurrAF,若是則執(zhí)行步驟八，若否則執(zhí) 行步驟九；步驟八每8脈沖刷新一次FV值； 步驟九記錄CurrAF-BestAF〈Tl; 步驟十每12脈沖刷新一次FV值。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于所述主程 序步驟五中重復(fù)掃描的具體實(shí)施步驟為步驟一根據(jù)全局搜索鏡頭退回到BestAF位置；步驟二選擇嵌套對(duì)焦窗口 B和黃金分割點(diǎn)，評(píng)價(jià)函數(shù)采用(12)式 ￡ = 5￡。 + + 兩脈沖記一步長； 步驟三記錄得到FV2=CurrAF的值；步驟四判斷CurrAF〉BestAF,若是則執(zhí)行步驟七，若否則執(zhí)行步驟五；步驟五后組鏡片同方向移動(dòng)16脈沖；步驟六后組鏡片反方向移動(dòng)20脈沖，并執(zhí)行步驟八；步驟七記錄BestAF=CurrAF;步驟八每2脈沖刷新一次FV2;步驟九判斷CurrAF是否小于BestAF,若是則執(zhí)行步驟十，若否則執(zhí) 行步驟七；步驟十到BestAF位置拍照。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦方法，其自動(dòng)對(duì)焦方法主程序如下步驟一對(duì)鏡頭硬件連接端進(jìn)行定義，確定控制信號(hào)的流通；步驟二鏡頭位置初始化；步驟三大步長全局掃描進(jìn)行；步驟四獲得第一對(duì)焦窗口中最優(yōu)評(píng)價(jià)函數(shù)值；步驟五轉(zhuǎn)換內(nèi)嵌對(duì)焦窗口以小步長掃描；步驟六是否達(dá)到評(píng)價(jià)函數(shù)最大值位置，如果是則接著進(jìn)行步驟七，如果不是則返回步驟五重新進(jìn)行；步驟七確定最優(yōu)位置結(jié)束搜索。通過本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的自動(dòng)對(duì)焦算法可以通過快速切換對(duì)焦窗口來實(shí)現(xiàn)精確對(duì)焦，并由于黃金分割點(diǎn)嵌套式對(duì)焦窗口的設(shè)計(jì)大大加快了對(duì)焦最佳位置的搜索速度，同時(shí)成像美學(xué)性也極大的得到了滿足，真正做到消費(fèi)類相機(jī)快速對(duì)焦美觀成像的性能。
文檔編號(hào)G02B7/28GK101510041SQ200910068200
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者鞏國樑, 曹再鉉, 王海峰, 王鈞劍, 鄭龍周, 巖 高 申請(qǐng)人:天津三星光電子有限公司