[发明专利]面向变焦摄像系统的自动聚焦调节方法

摘要

本发明公开了一种面向变焦摄像系统的自动聚焦调节方法，主要解决现有技术自动聚焦精度低、速度慢和鲁棒性较差问题。其技术方案是：1.摄像机在聚焦准备状态结束后进入聚焦调节状态，根据Hi3516C芯片提供的图像清晰度值判断当前图像的离焦状态，进一步根据不同离焦状态确定镜头下一步移动的方向；2.根据镜头变焦值和图像清晰度曲线确定自适应步长；3.按照所确定的镜头移动方向和步长进行自适应步长调节，找到图像清晰度曲线峰值的大概位置；4.在图像清晰度曲线峰值位置附近进行精细峰值调整，将镜头移动到最佳聚焦位置，转入场景监测状态。本发明提升了聚焦精度和鲁棒性，加快了聚焦速度，可用于高清视频会议摄像机的自动聚焦中。

主权项

1.一种面向变焦摄像系统的自动聚焦调节方法，包括如下步骤：(1)通过摄像机中的Hi3516C芯片获取图像清晰度值s，根据图像清晰度值s判断图像离焦状态，确定镜头下一步移动的方向di+1：若图像清晰度值满足s≤T1，则表明图像处于重度离焦状态，根据镜头当前位置Li，确定镜头下一步移动的方向di+1：其中，T1是图像清晰度第一阈值，取值为T1＝50；near为镜头靠近成像平面的方向，far为镜头远离成像平面的方向；R为镜头有效移动范围：R＝vmax‑vmin；vmin、vmax分别为镜头焦距f对应的镜头有效移动范围的左边界和右边界；若图像清晰度值满足T1＜s＜T2，则表明图像处于中度离焦状态，根据连续N帧图像清晰度值及其上升和下降次数，确定镜头下一步移动的方向di+1：其中，T₂是图像清晰度第二阈值，取值为T₂＝400；为镜头当前移动方向d_i的反方向；s_i、s_i‑1、s_i‑2、s_i‑3分别为当前帧、前第一帧、前第二帧、前第三帧图像的清晰度值；m为连续N帧图像清晰度值上升次数，n为连续N帧图像清晰度值下降次数；若图像清晰度值满足s≥T2，则表明图像处于轻度离焦状态，根据连续3帧图像清晰度值，确定镜头下一步移动的方向di+1：(2)确定自适应步长，进行自适应步长调节：(2a)根据图像清晰度曲线斜率与其变化趋势，确定增量因子a：初始设置a＝1，若图像清晰度曲线斜率满足ri≤T3或者ri‑2＜ri‑1＜ri，表明图像清晰度曲线斜率呈上升趋势，则a值自增1；若图像清晰度曲线斜率满足ri＞T3或者ri‑2＞ri‑1＞ri，表明图像清晰度曲线斜率呈下降趋势，则a值自减1，其中，ri、ri‑1、ri‑2分别为当前帧、前第一帧、前第二帧与前第三帧图像确定的图像清晰度曲线斜率；T3是图像清晰度曲线斜率阈值，取值为T3＝0.3，Li‑1是当前帧的前一帧镜头位置；(2b)根据摄像机变焦值z、当前图像清晰度曲线斜率ri和增量因子a，计算自适应步长因子k：其中，在z≤T4时限制k的调整区间为[1,6]，在z＞T4时限制k的调整区间为[1,13]，T4是摄像机变焦阈值，取值为T4＝3500；(2c)根据自适应步长因子k确定自适应步长Δi+1：Δi+1＝kΔ其中，Δ为基步长，在z≤T4时，Δ取值为1，在z＞T4时，Δ取值为2；(3)对图像清晰度曲线进行精细峰值调整：(3a)设置smax＝si，其中，smax表示图像最大清晰度值，si为图像清晰度曲线下降起始点的图像清晰度值，即当前图像清晰度值；(3b)寻找图像清晰度曲线的反向下降沿：按照镜头当前移动方向微调镜头位置，若si＞smax，则更新smax＝si，直到满足si＜smax为止；(3c)将镜头移动方向设置为镜头上一步移动方向的反方向，微调镜头位置，直到再次满足si＜smax为止；(3d)将镜头移动至两次峰值间隔的中心位置，自动聚焦调节结束；(4)摄像机进入场景监测状态进行场景监测，若监测到场景发生变化，则重启新一轮聚焦，否则一直处于场景监测状态。