一种镜头自动聚焦的方法技术

本发明专利技术提供一种镜头自动聚焦的方法，该方法包括以下步骤：(1)聚焦马达在其可移动的范围内逐步移动，每移动一步，则镜头采集多张图像，并分别计算每张图像的清晰度值，然后取平均值；(2)将得到的所有平均值进行比较判断，得到最大图像清晰度值，将聚焦马达移动到该最大图像清晰度值所对应的聚焦马达位置，完成自动聚焦。本发明专利技术可以通过软件实现自动聚焦，即通过固定的算法对数字图像内在包含的信息进行相应处理，得到相应的控制量，驱动步进电机，带动镜头前后移动，直到获得聚焦清楚的图像，不仅聚焦速度快，而且精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视觉测量
，尤其是涉及。
技术介绍
自动聚焦从基本原理来说，自动聚焦可以分成两大类：一类是主动聚焦，基于镜头 与被拍摄目标之间距离测量的测距自动对焦；另一类是被动聚焦，基于对焦屏上成像清晰 的聚焦检测自动对焦。 主动聚焦主要有红外线测距法和超声测距法。红外线测距法的原理是，由照相机 主动发射红外线作为测距光源，并由红外二极管间构成的几何关系，然后计算出对焦距离； 超声波测距法是根据超声波在数码相机和被摄物之间传播的时间进行测距。红外线式和超 声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距，称之为主动式自动对焦。被动聚焦 主要有对比度法和相位法。对比度法是通过检测图像的轮廓边缘实现自动对焦，图像的轮 廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，或者说边缘处景物和背景之间的对比度就越大。反 之，失焦的图像，轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降，失焦越远，对比度越低。相位 法是通过检测像的偏移量实现自动对焦的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供，解 决现有对比度法的聚焦方法聚焦速度慢，且聚焦精度不高的问题。 本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案来实现： -种镜头自动聚焦的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1)聚焦马达在其可移动的范围内逐步移动，每移动一步，则镜头采集多张图像， 并分别计算每张图像的清晰度值，然后取平均值； (2)将得到的所有平均值进行比较判断，得到最大图像清晰度值，将聚焦马达移动 到该最大图像清晰度值所对应的聚焦马达位置，完成自动聚焦。 作为进一步的技术方案，每张图像的清晰度值的计算步骤如下： (11)将图像的Y分量分割成3x3的9个子图像； (12)将每个子图像分割成若干个8x8像素的块，每个块以其各像素点的像素值构 建对应的8x8矩阵I，对每个矩阵I做整数变换，得到8x8个变换后系数，对每个系数做平方 运算，得到每个块所对应的变换能量矩阵BE; (13)对每个子图像，将其分割成的若干块的变换能量矩阵BE的对应位置的系数 累加，每个子图像得到最终子图像变换能量矩阵PE(i)，PE(i)为8x8矩阵，i值为0~8 ; (14)对9个子图像的最终子图像变换能量矩阵PE(i)的8x8系数对应位置进行加 权累加，得到全图像变换能量矩阵E，E为8x8矩阵； (15)将全图像变换能量矩阵E的8x8系数按照Zig-Zag顺序进行扫描，转换为 数组SE(x)，X为0~63,其中SE(O)称为直流能量，SE(I)~SE(63)称为交流数据，将 SE(I)，SE(2)，~SE(63)分别乘以I，2,~63,得到FSE(I)，FSE(2)，~FSE(63)，累加FX=FSE⑴+FSE⑵+…+FSE(63)，FX称为交流能量，将交流能量FX除以直流能量FSE(O)得到 图像的清晰度值。 作为进一步的技术方案，步骤（11)中分割成的9个子图像，其中心子图像较大，周 围子图像较小。 作为进一步的技术方案，步骤（12)中对每个矩阵I做整数变换的变换公式为F= I*TSxS，其中F为变换后的8x8矩阵，T为固定矩阵如下： 作为进一步的技术方案，步骤（14)中加权累加时，周围子图像的加权系数比中心 子图像的加权系数小。 作为进一步的技术方案，周围子图像的加权系数等于中心子图像的加权系数的 0? 5~1倍。 与现有技术相比，本专利技术可以通过软件实现自动聚焦，即通过固定的算法对数字 图像内在包含的信息进行相应处理，得到相应的控制量，驱动步进电机，带动镜头前后移 动，直到获得聚焦清楚的图像，不仅聚焦速度快，而且精度高。由于被动方法不需要额外的 测距设备，因此采用这种的仪器一般体积较小，携带方便，使用灵活，可应用于数码相机、网 路摄像头等光学系统中。【附图说明】 图1为分割成3X3的九个子图像； 图2为Zig-Zag的扫描顺序图； 图3为自动聚焦实现框架。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 实施例 本专利技术提供，属于对比度法的被动聚焦。该方法通过分 区域计算图像清晰度，再加权平均各个区域图像清晰度，得到最终图像清晰度，根据图像清 晰度，在限定聚焦马达的范围内，移动聚焦马达搜索最大图像清晰度。 本专利技术方法的实现原理如图3所示，通过镜头光学系统采集图像，接收CMOS图像 传感器传过来的视频数据，然后经过自动聚焦调整模块的处理，得到清晰的图像数据。其具 体实现步骤如下： (1)接收CMOS图像传感器传输过来的视频数据YUV; (2)将一帧图像的Y分量分割成3x3的9个子图像，每个子图像均可以分成若干个 8x8的块。如图1，其中心子图像比较大，周围图像比较小，我们以从左到右，从上到下的顺 序标称为P〇,Pl，P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,其中P4为中心最大的子图像； (3)对每个子图像分割成MxN个8x8的块，每个8x8块以各点的像素值构建对应的 8x8矩阵I，对每个8x8的块做整数变换，得到8x8个变换后系数，对每个系数做平方运算； 其中，整数变换公式为F=I*TSxS，F为变换后的8x8矩阵，I输入为图像8x8块，T 为固定矩阵如下： 对每个系数做平方运算的公式为：BE (X，y) = F (X，y) *F (X，y)，X= 0 ~7,y= 0 ~7, BE 为变换能量矩阵。 (4)对每个子图像，将子图像分割成的MxN个8x8块的变换能量矩阵BE的对应位 置的系数累加，每个子图像得到最终子图像变换能量矩阵PE(i)，PE(i)为8x8矩阵，i= 0~8 ; (5)对9个子图像的最终子图像变换能量矩阵PE⑴的8x8系数对应位置进行加 权累加，周围子图像的加权系数比中心子图像的加权系数小（周围子图像的加权系数为中 心子图像的加权系数〇. 5~1倍，本实施例取0. 6倍），得到全图像变换能量矩阵E，E为8x8 矩阵。 (6)将全图像变换能量矩阵E的8x8系数通过Zig-Zag的扫描顺序，转换为数 组SE(x)，X为0~63,其中SE(O)称为直流能量，SE(I)~SE(63)称为交流数据，将 3￡(1)，3￡(2)~3￡(63)分别乘以1，2~63，得到？3￡(1)，？3￡(2)，~？3￡(63)，累加卩父= FSE(I)+FSE(2)+…+FSE(63)，FX称为交流能量。ZigZag扫描顺序如图2所示。 (7)将交流能量FX除以直流能量FSE(0)得到图像清晰度Fc。 (8)根据当前聚焦马达可移动范围（马达定了，移动范围也定了），以图像清晰度 值Fc为准则，在聚焦马达可移动范围内移动聚焦马达，马达行进一步，在该位置采集多张 图像，分别计算每张图像的清晰度值，然后取平均值；然后将所有的清晰度平均值进行比较 判断，得到最大图像清晰度值Fc的聚焦马达位置，最后将马达移动到该位置，则完成自动 聚焦。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，应当指出的是，凡 在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保 护范围之内。【主权项】1. ，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 聚焦马达在其可移动的范围内逐步移动，每移动一步，则镜头采集多张图像，并分 别计算每张图像的清晰度值，然后取平均值；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜头自动聚焦的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)聚焦马达在其可移动的范围内逐步移动，每移动一步，则镜头采集多张图像，并分别计算每张图像的清晰度值，然后取平均值；(2)将得到的所有平均值进行比较判断，得到最大图像清晰度值，将聚焦马达移动到该最大图像清晰度值所对应的聚焦马达位置，完成自动聚焦。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章睿，杨瑞瑞，汤加跃，
申请(专利权)人：成都三零嘉微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51