[发明专利]一种基于液体镜头的自动调焦方法及系统

权利要求书

1.一种基于液体镜头的自动调焦方法，其特征在于，包括步骤：

a)对整幅图像进行Canny算子边缘检测，得到原图的边界图；

b)对边界图进行2×2窗口的膨胀操作，增加边界区域宽度；

c)对原图进行Sobel算子计算；

d)对窗口区域进行选择；

e)根据步骤b)膨胀后的边界图和步骤d)选择的窗口区域，采用改进型的Tenengrad梯度图像质量评价函数计算得到改进型的Tenengrad梯度值，作为最终的图像清晰度评估参考值；所述改进型的Tenengrad梯度图像质量评价函数表达式如下：

其中，G_x(x,y)，G_y(x,y)分别是图像各像素点f(x,y)与Sobel算子的卷积，M和N分别代表步骤d)选择的窗口区域的水平方向像素点个数和垂直方向像素点个数，F_Tenengrad为改进型Tenengrad梯度值，f(x,y)为图像的(x,y)坐标位置像素点的灰度值；

f)将所述图像清晰度评估参考值转化为电压信号，液体镜头接收所述电压信号后，采用变步长的峰值搜索爬山算法对成像目标、液体镜头及控制模块进行反馈控制，从而完成实时自动对焦；

所述Sobel算子定义为：

G_x＝[f(x-1,y-1)+2f(x+1,y)+f(x+1,y+1)]-[f(x-1,y-1)+2f(x-1,y)+f(x-1,y+1)]

G_y＝[f(x-1,y+1)+2f(x,y+1)+f(x+1,y+1)]-[f(x-1,y-1)+2f(x,y-1)+f(x+1,y-1)]；

所述窗口区域通过调焦窗口进行选择，其中，所述调焦窗口采用多点取窗口区域选择算法进行选取；所述多点取窗口区域选择算法通过对图像进行统计，给出主体景物估计区域，然后，取多点窗口区域作为调焦区域；具体为，对一幅大小为m×n的图像进行多点取窗口区域选择，包括中心区域的一个大窗口以及中心区域周边的四个小窗口，选择窗口区域表示为下式：

其中，I为选择窗口区域，m和n分别表示图像的水平方向像素点个数和垂直方向像素点个数；I₁为中心区域的大窗口，I₂、I₃、I₄、I₅分别为中心区域周边的四个小窗口。

2.根据权利要求1所述的一种基于液体镜头的自动调焦方法，其特征在于，采用所述变步长的峰值搜索爬山算法对成像目标、液体镜头及控制模块进行反馈控制，具体为：通过对初始的[V_min,V_max]范围内的电压进行设置，其中V_min为最小电压，V_max为最大电压，在这个范围内不断的缩小，达到最终对焦，具体步骤如下：

(1)首先设定初始固定焦平面焦距，以及初始调焦区域范围；

(2)该初始调焦区域范围内以粗调方式，缩小调焦范围：以初始调焦区域范围的1/4作为调焦补偿，确定较小调焦范围；

(3)在峰值爬山搜索过程中，如果图像清晰度评估值在不断上升的过程中，突然下降，并保持两次下降，则表示已经过了焦平面；

(4)将最大图像清晰度评估值焦距的上一焦距位置设定为调焦区域的左边界；将第一次下降的焦距位置设定为调焦区域的右边界；

(5)如果调焦范围缩小，那么对应调焦步长减少为原来的一半，直到达到最小调焦步长，在调焦范围内继续进行峰值爬山搜索，重复步骤(3)、步骤(4)，直到找到峰值。

3.采用如权利要求1-2任一项所述的基于液体镜头的自动调焦方法的自动调焦系统，其特征在于，包括液体镜头、光学成像组件、下位机电流/电压控制模块、PC端自动调焦软件系统及图像存储和输出模块；

其中，所述下位机电流/电压控制模块与所述PC端自动调焦软件系统通信，并同步控制所述液体镜头的焦距，通过调整电压值来改变焦距；

所述光学成像组件与所述PC端自动调焦软件系统连接，所述PC端自动调焦软件系统与所述图像存储和输出模块连接；

所述下位机电流/电压控制模块结合所述液体镜头构成调焦部件，所述调焦部件通过控制输入电压来实现调焦功能。

4.根据权利要求3所述的自动调焦系统，其特征在于，所述光学成像组件为CMOS相机或CCD相机。