一種數碼相機基于非均勻采樣窗口的自動對焦方法技術

本發明專利技術公開了一種用于數碼相機（Ｄｉｇｉｔａｌ?。樱簦椋欤臁。茫幔恚澹颍?，ＤＳＣ）在未檢測到成像區域存在明顯成像主體情況下的自動對焦方法的對焦窗口規劃方法。所述方法在進入自動對焦狀態時，采用了與傳統自動對焦方法不同的非均勻采樣的對焦窗口規劃方案，其中央區域采用均勻采樣，而中央區域以外的部分，隨著離中央區域距離的增加，在更低的分辨率下進行采樣，從而很好的模擬了人眼視網膜成像的模型，能夠在對較少的像素數據進行聚焦評價函數計算的情況下達到很好的對焦效果。

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術涉及數碼相機(Digital?Still?Camera，DSC)的自動對焦系統領域，更具體的是，涉及一種用于DSC在未檢測到明顯成像主體情況下基于非均勻采樣窗口的自動對焦的辦法。
技術介紹
：作為成像系統的一項關鍵技術，自動對焦技術于20世紀70年代最初應用于照相系統。傳統的對焦技術大部分是基于測距原理的；隨著電子技術和信號處理技術的發展，產生了基于視頻信號分析的自動對焦技術；進入20世紀90年代后，以CCD(或CMOS)獲取的圖像作為對焦的基本信息，以圖像分析與處理為基礎的智能化自動對焦技術蓬勃發展，在以數碼相機為代表的現代數字成像系統中廣泛采用?；跀底謭D像處理的方法分為兩大類：對焦深度法和離焦深度法。對焦深度法簡稱DFF(Depth?from?Focus)，是一種建立在搜尋過程上的對焦方式。它通過一系列對焦逐漸準確的圖像來確定物點至成像系統的距離；離焦深度法簡稱DFD(Depth?from?Defocus)，是一種從離焦的圖像中獲得物體深度信息的方?法。在DFD方法下，需捕獲2-3幅不同成像參數下的圖像，它們之間存在一定的相對模糊量，對圖像的局部區域進行處理和分析，可確定其模糊程度以及深度信息。對特定的成像系統，圖像的清晰度反映了系統的離焦程度。當圖像比較清?晰(即對焦比較好)時，圖像細節豐富，在空域表現為相鄰像素的特征值(如會對、顏色等)變化較大，在頻域表現為頻譜的高頻分量多。利用這一特點可以構造各種對焦評價函數對圖像的清晰對進行評價。對對焦評價函數的要求是：單峰函數，且對同一成像目標的一系列圖像求其曲線，其最大值恰好對應最清晰的圖像；函數在峰值兩側分別單調上升和單調下降；函數在峰值兩側的斜率絕對值應該比較大。進行對焦區域選擇有兩個原因：由于對圖像運用對焦評價函數進行的運算基本上與圖像的像素成正比，為了達到實時性的要求，必須減少參加運算的像素的數量；如果對整幅圖像運用對焦評價函數，圖像中不重要的部分(背景)會對評價效果產生負面的影響，導致圖像中的重要部分(成像主目標)無法準確對焦?，F有自動對焦技術的最大問題是智能化程度較低，突出表現在對焦窗口選擇過于簡單，無法適用于各種場合。當景物為平面物體時，無論是對焦深度法還是離焦深度法都顯示出很好的性能；當實際的拍攝場景存在明顯的可以檢測到的成像主體時，以檢測到的成像主體區域作為對焦窗口，現有的自動對焦技術同樣可以得到很好的效果。但實際的拍攝場景千姿百態，成像主體與背景的關系千變萬化，對焦失敗的情況時有發生。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于提供一種用于在成像區域未檢測到明顯的成像主體時DSC的自動對焦的方法。該方法更具體的說是在DSC自動對焦的過程中，通過采用非均勻采樣的-->對焦窗口規劃，從而在減少參與對焦評價函數運算的像素數據量的同時，得到靈敏度更高的平均對焦評價函數，從而可以正確的對成像目標對焦。下面詳細介紹本專利技術的具體技術方案：一種采用非均勻采樣對焦窗口規劃，實現DSC的自動對焦系統的方法，該方法包括：DSC自動對焦系統處于離焦狀態，采集和獲得待對焦的成像區域的圖像數據；DSC自動對焦系統計算均勻采樣區域的聚焦評價函數；DSC自動對焦系統計算非均勻采樣區域的像素采樣數據，并根據計算獲得的像素采樣數據，計算非均勻采樣區域的聚焦評價函數；DSC自動對焦系統以不同的權重值分別乘以計算得到的中央區域與非均勻采樣區域的聚焦評價函數值，相加得到最后的聚焦評價函數值；DSC自動對焦函數根據計算得到的圖像的聚焦評價函數值，采用Fibonacci搜尋法探測對焦評價函數的峰值位置，從而實現對成像目標對焦。其特征在于：本專利技術所述方法在計算均勻采樣區域的聚焦評價函數時，采用的均勻采樣區域的窗口規劃方案是中央區域選擇策略(在成像區域未檢測到明顯成像主體時)，采用的聚焦評價函數是能量梯度函數。本專利技術所述方法在計算非均勻采樣區域的像素采樣數據時，首先根據原圖像像素坐標確定該像素屬于非均勻采樣區域的哪一個采樣點區域，并與先前判斷屬于該區域的像素值共同決定該采樣點區域的采樣數據值。本專利技術所述方法在計算非均勻采樣區域的聚焦評價函數時，首先將采樣數據映射到一個新的坐標系(該坐標系以該采樣點區域中心所處的位置離原點的距離為x軸，以其與原坐標系y＝x直線所形成的夾角為y軸)，然后采用能量梯度函數計算其聚焦評價函數值。本專利技術所述方法對均勻區域的聚焦評價函數值和非均勻區域的聚焦評價函數值賦予不同的權重值(該權重值根據實驗設定)，并計算得到對整幅圖像的聚焦評價函數值，接下來根據該函數值采用Fibonacci搜尋法探測對焦評價函數的峰值位置，則在一系列圖像后，可以實現對成像目標的對焦。本專利技術所述方法在實現時，采用非均勻采樣保持中心分辨率最高，能很好的保留中央區域的細節，不丟失計算對焦評價函數所需高頻部分的信息；邊緣部分的分辨率隨離中心距離的增加而下降，越靠近中心，分辨率越大，越遠離中心，分辨率越小，這樣就能保證給予靠近中央凹區域的信息在聚焦評價函數的計算以較大的權重；非均勻采樣減少了參與聚焦評價函數計算的像素數據量，從而可以加速聚焦評價函數的計算。附圖說明：以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本專利技術。圖1為本專利技術所述方法的步驟流程圖。圖2為本專利技術所述方法采用的非均勻采樣窗口規劃的模型。圖3為獲得非均勻采樣區域的像素采樣數據的步驟流程圖。-->圖4為非均勻采樣區域像素采樣數據的坐標轉換示意圖。具體實施方式：下面將結合附圖進一步闡述本專利技術。如圖2所示為非均勻采樣窗口規劃的模型示意圖。這種采樣方式以邊長不同的正方形采樣區域，將整個輸入的圖像分成了兩個區域：中心區域和邊緣區域。中心區域對應人眼的中央凹，在這個區域有最大的分辨能力，即保持了原有的圖像分辨率；邊緣區域對應于人眼視網膜上中央凹周圍的感光區域，在這個區域里人眼分辨率呈指數形式下降，即圖像分辨率呈指數形式下降。采用矩形采樣，而不是扇形采樣或者圓形采樣，是為了降低系統實現的復雜度。在這種采樣方式中，首先需要定義兩個邊長序列，一個序列為以中央為中心的同心正方形的邊長2S，另一個序列為沿這些同心正方形內部排列的采樣小單元(矩形采樣單元)的長2h和寬2w。如圖2所示，中心區域fovea的邊長為2S0，該區域保持了原有的圖像分辨率；同心正方形從內向外延展，其邊長按照等比分布，2Sm+1＝2*2Sm；采樣小單元從內向外延展，其長寬均按照等比分布，2hm+1＝2*2hm＝Sm，2wm+1＝2*wm＝2m+1。根據以上描述，非均勻采樣的投影變換公式為fm,n′(x,y)=fi,j(x,y)|x|≤S0,|y|≤S0v[fi,j(x,y)]Sm<y<Sm+1,-Sm+1<Sm+1-n·2m+1<x<Sm+1Sm<-x<Sm+1,-Sm+1<Sm+1-(n-2S0)·2m+1<y<Sm+1Sm<-y<Sm+1,-Sm+1<x<Sm+1+(n-4S0)·2m+1<Sm+1Sm<x<Sm+1,-Sm+1<y<Sm+1+(n-6S0)&CenterDot本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種數碼相機基于非均勻采樣窗口的圖像采樣方法，其特征在于：（１）根據參數Ｓ０，將待采樣圖像劃分為兩個不同的采樣區域，分別是均勻采樣區域和非均勻采樣區域；（２）均勻采樣區域是位于待采樣圖像中央區域的邊長為２Ｓ０的正方形區域。在均勻采樣區域內，采樣分辨率保持待采樣圖像的分辨率不變，即在均勻采樣區域內，采樣窗口是１×１的正方形窗口；（３）非均勻采樣區域是待采樣圖像除均勻采樣區域以外的其他區域。非均勻采樣區域被一系列與均勻采樣區域共中心點的、四邊與均勻采樣區域四邊平行的、邊長為２Ｓｍ的正方形劃分為不同的環狀區域，其中Ｓｍ滿足Ｓｍ＝２Ｓｍ－１，Ｓ１＝２８０為等比關系。在邊長為２Ｓｍ－１和２Ｓｍ的正方形形成的環狀區域內，采用大小為２ｍ－１×Ｓｍ－１矩形采樣窗口以逆時針方向掃描采樣得到重采樣像素。在非均勻采樣區域內，采樣分辨率隨著離圖像中心距離逐漸增大而等比下降。

【技術特征摘要】
1.一種數碼相機基于非均勻采樣窗口的圖像采樣方法，其特征在于：(1)根據參數S0，將待采樣圖像劃分為兩個不同的采樣區域，分別是均勻采樣區域和非均勻采樣區域；(2)均勻采樣區域是位于待采樣圖像中央區域的邊長為2S0的正方形區域。在均勻采樣區域內，采樣分辨率保持待采樣圖像的分辨率不變，即在均勻采樣區域內，采樣窗口是1×1的正方形窗口；(3)非均勻采樣區域是待采樣圖像除均勻采樣區域以外的其他區域。非均勻采樣區域被一系列與均勻采樣區域共中心點的、四邊與均勻采樣區域四邊平行的、邊長為2Sm的正方形劃分為不同的環狀區域，其中Sm滿足Sm＝2Sm-1，S1＝280為等比關系。在邊長為2Sm-1和2Sm的正方形形成的環狀區域內，采用大小為2m-1×Sm-1矩形采樣窗口以逆時針方向掃描采樣得到重采樣像...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石亞飛，李興仁，劉春暉，
申請(專利權)人：上海盈方微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]