用于调焦的图像清晰度计算方法、计算设备及调焦系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于调焦的图像清晰度计算方法、计算设备及调焦系统，该方法在计算设备中执行，包括：获取位于定焦镜头预定距离处的测试卡的灰度图像，其中，测试卡包括一个图像组合，所述图像组合包括白色十字部分、以白色十字部分为中心的黑色圆圈部分和灰色圆盘部分；定位白色十字部分的中心点，基于中心点获取包括所述图像组合的像素区域；对像素区域进行边缘提取，得到十字边缘和圆环边缘；计算十字边缘上的每个像素与周围像素的对比度，并计算平均对比度；计算圆环边缘内部区域的平均灰度；以及基于平均灰度和平均对比度，计算所述灰度图像的图像清晰度。该方案可以提高定焦镜头对焦的准确性，能够对图像进行局部调焦。

【技术实现步骤摘要】
用于调焦的图像清晰度计算方法、计算设备及调焦系统
本专利技术涉及自动调焦
，尤其涉及一种用于调焦的图像清晰度计算方法、计算设备及调焦系统。
技术介绍
对焦是使被拍摄物体在感光芯片平面上成清晰的影像。定焦摄像头在不同应用场景都对成像距离有一定要求，由于人工调焦很难保证产品测试参数的一致性，生产效率也很难满足规模化生产的需求，因此需要一种自动调焦方法或装置对定焦镜头进行调焦(焦平面定位)。与基于测距法、图像检测法等传统自动调焦算法相比，基于图像处理的自动调焦法具有智能化、低功耗等优点，其核心是清晰度评价函数和极值搜索策略，首先是对图像的清晰度进行计算，然后运用清晰度评价函数判断当前的调焦状态，最终实现对调焦机构的控制。基于图像处理的自动调焦有对焦深度法，首先采集从模糊到清晰的序列图像，再选用适用的图像清晰度评价函数进行图像清晰度评价，同时利用电机控制镜头移动方向和步长，直至找到图像清晰度评价值最大的位置，实现自动对焦。图像清晰度评价函数在基于图像处理的自动调焦技术中起着关键的作用。中国专利申请CN106488122A中提出了一种图像清晰度的计算方法，以整幅图像的平均梯度为指标计算图像清晰度，这样虽然能够综合考虑全部像素点，但是在一些应用场景中，如虹膜识别领域，感兴趣区域可能并不是全部区域，而是已知的特定区域，如眼部区域。此外光照会使图像灰度发生变化，从而使图像清晰度受到光照强度的影响。因此，需要一种用于调焦的图像清晰度计算方法，能够对某一特定的图像区域准确地计算图像清晰度，以便进行精确调焦。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种用于调焦的图像清晰度计算方法、计算设备及调焦系统，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于调焦的图像清晰度计算方法，在计算设备中执行，包括：获取位于定焦镜头预定距离处的测试卡的灰度图像，其中，测试卡包括一个图像组合，图像组合包括白色十字部分、以白色十字部分为中心的黑色圆圈部分和灰色圆盘部分；定位白色十字部分的中心点，基于中心点获取包括所述图像组合的像素区域；对像素区域进行边缘提取，得到十字边缘和圆环边缘；计算十字边缘上的每个像素与周围像素的对比度，并计算平均对比度；计算圆环边缘内部区域的平均灰度；以及基于平均灰度和平均对比度，计算所述灰度图像的图像清晰度。通过测试卡中的图像组合可以对图像进行局部调焦，白色十字部分可用于局部对焦，黑色圆圈和灰色圆盘部分可用于计算灰度补偿算子。可选地，可通过下述公式计算图像清晰度：其中，a为经验值系数，Mg为平均灰度，Mc为平均对比度。这样通过加入灰度补偿算子，能够避免光照对图像清晰度的影响。可选地，对测试卡的灰度图像进行二值化处理，获得二值图像；选取图像组合中心区域内像素数量小于预定数量的区域作为白色十字部分；基于白色十字部分的面积来确定十字部分的中心点。其中，面积可以通过像素的尺寸和个数来确定。可选地，以白色十字区域的中心点为中心剪裁灰度图像，获得包括图像组合的像素区域，其中像素区域为n*n像素矩阵，n为大于图像组合直径的正整数。可选地，对像素区域进行高通滤波和二值化处理，获取边缘候选点；以及基于所述边缘候选点拟合十字边缘和圆环边缘。可选地，沿中心点到边缘候选点的方向，判断每一个边缘候选点的外侧是否有候选点，如果没有则该边缘候选点为外侧候选点；计算该边缘候选点内侧区域的平均灰度与外侧区域的平均灰度的比值，在所述比值大于第一预定阈值的情况下，确认该候选点为十字边缘点；基于每一个十字边缘点拟合十字边缘。可选地，沿中心点到边缘候选点的方向，判断每一个边缘候选点的内侧是否有边缘候选点，如果没有则该边缘候选点为内侧候选点；计算该边缘候选点内侧区域的平均灰度与外侧区域的平均灰度的比值，在所述比值小于第二预定阈值的情况下，确定该候选点为圆环边缘点；基于每一个圆环边缘点拟合圆环的边缘。可选地，通过下述公式计算十字边缘上的每个像素与周围像素的对比度Ctra：其中，f(x,y)为灰度图像像素点的灰度值，x为像素点水平坐标，y为像素点垂直坐标，i，j为计算对比度的步长，k为计算对比度的半径，所述平均对比度为：Mc＝∑Ctra/N其中，N为十字边缘上像素点的个数。可选地，将圆环边缘内部区域各像素点的灰度值之和除以像素点个数，获得平均灰度。根据本专利技术另一个方面，提供了一种计算设备，包括一个或多个处理器；和存储器；一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行用于调焦的图像清晰度计算方法的指令。根据本专利技术另一个方面，提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当计算设备执行时，使得所述计算设备执行用于调焦的图像清晰度计算方法。根据本专利技术另一个方面，提供了一种调焦系统，包括：成像模块，包括定焦镜头和图像传感器，在定焦镜头的预定距离处放置有测试卡，测试卡包括一个图像组合，图像组合包括白色十字部分、以白色十字部分为中心的黑色圆圈部分和灰色圆盘部分，且测试卡通过定焦镜头在图像传感器中形成灰度图像；图像采集模块，适于将所述灰度图像传输到计算设备中；计算设备，适于执行上述用于调焦的图像清晰度计算方法，计算灰度图像的图像清晰度；以及调焦模块，包括驱动模块和调焦马达，适于根据图像清晰度驱动调焦马达到对应的位置。可选地，该系统还包括：记录模块，适于记录当前最佳图像清晰度和对应的调焦马达的位置以及调焦次数；确定模块，适于在调焦次数达到预定调焦次数的情况下，确定最佳图像清晰度和对应的调焦马达的位置。通过上述方案，在计算图像清晰度时加入灰度补偿算子，可以提高图像清晰度计算的准确性，使其不受光照的影响，通过上述测试卡中的图像组合，可以针对某一特定的图像区域进行局部调焦，如果需要全局调焦则在测试卡中平均放置多个图像组合，不会影响其应用范围。这样通过自动调焦可以使定焦镜头获得清晰的图像。附图说明为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。图1示出了根据本专利技术一个实施例的调焦系统100的示意性结构框图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的计算设备200的构造示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的用于调焦的图像清晰度计算方法300的示意性流程图；图4示出了根据本专利技术的一个实施例的用于局部调焦的测试卡的示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的用于全局调焦的测试卡的示意图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的测试卡二值化图像的示意图；图7示出了根据本专利技术一个实施例的像素区域的示意图；图8示出了根据本专利技术一个实施例的边缘提取的示意图；图9示出了根据本专利技术一个实施例的边缘拟合的示意图。图10示出了根据本专利技术一个实施例的调焦方法的的示意性流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调焦的图像清晰度计算方法，在计算设备中执行，所述方法包括：获取位于定焦镜头预定距离处的测试卡的灰度图像，其中，所述测试卡包括一个图像组合，所述图像组合包括白色十字部分、以白色十字部分为中心的黑色圆圈部分和灰色圆盘部分；定位所述白色十字部分的中心点，基于中心点获取包括所述图像组合的像素区域；对所述像素区域进行边缘提取，得到十字边缘和圆环边缘；计算十字边缘上的每个像素与周围像素的对比度，并计算平均对比度；计算圆环边缘内部区域的平均灰度；以及基于平均灰度和平均对比度，计算所述灰度图像的图像清晰度。

【技术特征摘要】
1.一种用于调焦的图像清晰度计算方法，在计算设备中执行，所述方法包括：获取位于定焦镜头预定距离处的测试卡的灰度图像，其中，所述测试卡包括一个图像组合，所述图像组合包括白色十字部分、以白色十字部分为中心的黑色圆圈部分和灰色圆盘部分；定位所述白色十字部分的中心点，基于中心点获取包括所述图像组合的像素区域；对所述像素区域进行边缘提取，得到十字边缘和圆环边缘；计算十字边缘上的每个像素与周围像素的对比度，并计算平均对比度；计算圆环边缘内部区域的平均灰度；以及基于平均灰度和平均对比度，计算所述灰度图像的图像清晰度。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述图像清晰度为：其中，a为经验值系数，Mg为平均灰度，Mc为平均对比度。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述定位所述白色十字部分的中心点的步骤包括：对所述灰度图像进行二值化处理，获得二值图像；选取图像组合中心区域内像素数量小于预定数量的区域作为白色十字部分；基于白色十字部分的面积确定中心点。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于中心点获取包括所述图像组合的像素区域的步骤包括：以所述中心点为中心剪裁所述灰度图像，获得像素区域，其中所述像素区域为n*n像素矩阵，n为大于图像组合直径的正整数。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述对所述像素区域进行边缘提取，得到十字边缘和圆环边缘的步骤包括：对所述像素区域进行高通滤波和二值化处理，获取边缘候选点；基于所述边缘候选点拟合十字边缘和圆环边缘。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述基于所述边缘候选点拟合十字边缘和圆环边缘的步骤包括：沿中心点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓鹏，
申请(专利权)人：释码融和上海信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31