用于自適應自動聚焦算法的方法和系統技術方案

本發明專利技術提出了一種用于自適應自動聚焦算法的方法和系統，其在圖像獲取裝置接收圖像、確定圖像的焦點測量、并通過在第一方向上移動圖像獲取裝置中移動透鏡調節圖像的焦點直到達到最大焦點測量位置。然后，該方法和系統估算焦點測量的噪聲水平，并通過在第一方向上進一步移動透鏡持續調節圖像的焦點直到焦點測量減小自適應閾值量，其中自適應閾值量基于焦點測量的噪聲水平。然后，該方法和系統通過在第二方向上移動透鏡到最大焦點測量位置調節圖像的焦點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像處理，更具體地，涉及基于焦點測量的噪聲水平的圖像自動聚焦。
技術介紹
許多當前的數字式照相機提供自動聚焦特征，其由具有一個或更多傳感器的光學系統和沿著光軸定位透鏡從而自動檢測最佳焦點的控制系統組成。傳感器估算該焦點測量(通常是圖像中梯度的和)，并且將透鏡停止在最大焦點測量的位置(是最尖銳焦點的位置)。為了確定已經發現實際最尖銳焦點位置，許多數字式照相機采用自動聚焦算法，其包括通過持續將透鏡移動過可疑的最尖銳焦點從而使圖像變模糊而超過最尖銳焦點的過程。如果該模糊發生，那么照相機假設實際上已經找到最尖銳焦點位置，并且將透鏡返回到焦點測量最大化的位置。照相機到達最尖銳焦點所用的時間對能夠獲取期望圖像是關鍵。為了試圖最小化到達最尖銳焦點位置的時間，自動聚焦算法可以限制過調的量，同時試圖驗證最尖銳焦點。然而，這樣做導致不可靠的驗證并且可能導致錯過最尖銳焦點位置。更慎重的自動聚焦算法可以顯著地增加過調以保證驗證最尖銳焦點的位置，但是可能導致令人不快的模糊顯示給照相機操作人員。自動聚焦算法中過調的理想選擇實際上取決于聚焦的特定場景(scene)，包括對象的移動、場景的照明度和圖像內的對比度。在具有高對比度的高度照明的圖像中，只需要少量過調驗證最尖銳焦點的位置。在低光條件中，圖像和焦點測量隨圖像中的噪聲變模糊，由此促使更長時間的過調。典型的自動聚焦算法引入預定義模糊過調閾值，該閾值是為“正常”條件集合設計的，但是其在高亮度/低噪聲環境中不是最有效的，并且不可用于低亮度/高噪聲環境。這些不足導致在高焦點 測量情形和低焦點測量情形中非最佳的自動聚焦，并且可能不能在低亮度條件中自動聚焦。因此，需要能夠基于焦點測量的噪聲水平確定過調閾值的自適應自動聚焦算法。進一步地，自適應閾值被設計成焦點測量的多個當前噪聲水平。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術提供了以下自動聚焦系統和自動聚焦方法:(I) 一種用于自動聚焦的系統，包括:圖像獲取裝置，被配置為接收圖像；控制器，被配置為確定所述圖像的焦點測量和所述焦點測量的噪聲水平；以及聚焦系統，被配置為:基于所述噪聲水平確定自適應閾值；以及使用自適應閾值水平，通過移動所述圖像獲取裝置中的透鏡調節所述圖像的焦點，直到達到最大焦點測量位置。(2)根據(I)所述的系統，其中，所述控制器持續確定所述焦點測量和所述焦點測量的所述噪聲水平。(3)根據(I)所述的系統，其中，所述聚焦系統將用于所述焦點測量的所述自適應閾值確定為所述焦點測量的多個所述噪聲水平。(4)根據(I)所述的系統，其中，所述焦點系統通過將所述最大焦點測量位置過調一自適應閾值量然后返回到所述最大焦點測量位置，驗證所述最大焦點測量位置。(5)根據(I)所述的系統，其中，所述控制器基于強度確定所述焦點測量。(6)根據(I)所述的系統，其中，所述控制器基于所述圖像的梯度和確定所述焦點測量。(7) 一種用于自動聚焦的系統，包括:圖像獲取裝置，被配置為接收圖像；控制器，被配置為確定所述圖像的焦點測量和所述焦點測量的噪聲水平；以及聚焦系統，被配置為:基于所述焦點測量的所述噪聲水平確定所述焦點測量的自適應閾值；通過在第一方向上移動所述圖像獲取裝置中的透鏡來調節所述圖像的焦點，直到所述焦點測量值減小等于所述自適應閾值的值；以及在第二方向上移動所述圖像獲取裝置中的所述透鏡。(8)根據(7)所述的系統，其中，所述聚焦系統在所述第二方向上移動所述透鏡，直到所述焦點測量達到最大值，然后從所述最大值減小等于所述自適應閾值的值。(9)根據(7)所述的系統，其中，所述聚焦系統在所述第二方向上移動所述透鏡，直到達到最大焦點測量位置。(10)—種用于自動聚焦的方法，包括:在圖像獲取裝置中接收圖像；確定所述圖像的焦點測量；通過在第一方向上移動所述圖像獲取裝置中的透鏡，調節所述圖像焦點；估算所述焦點測量的噪聲水平；通過在所述第一方向上進一步移動所述透鏡來持續調節所述圖像的焦點，直到所述焦點測量減小自適應閾值量；以及通過在第二方向上將所述透鏡移動到最大焦點測量位置來調節所述圖像的焦點，其中，所述自適應閾值量基于所述焦點測量的噪聲水平。(11)根據(10)所述的方法，其中，所述估算所述焦點測量的噪聲水平是持續執行的。(12)根據(10)所述的方法，其中，所述估算所述焦點測量的噪聲水平是周期性執行的。( 13)根據(10)所述的方法，其中，所述自適應閾值量是持續估算的。( 14)根據(10)所述的方法，其中，所述自適應閾值量是所述焦點測量的多個噪聲水平。(15)根據(10)所述的方法，其中，所述自適應閾值由于所述圖像的照明度減小而增加。(16)根據(10)所述的方法，其中，所述焦點測量的確定基于光強度。(17)根據(10)所述的方法，其中，所述焦點測量的確定包括對所述圖像的梯度求和。( 18)根據(10)所述的方法，進一步包括，在通過在所述第一方向上移動所述圖像獲取裝置中的所述透鏡來調節所述圖像的焦點直到達到最大焦點測量位置之前，在所述第二方向上移動所述透鏡，其中所述焦點測量減小。(19)根據(18)所述的方法，進一步包括:—旦確定所述焦點測量在減小，通過在所述第一方向上移動所述透鏡來調節所述圖像的焦點。(20)根據(19)所述的方法，其中，確定所述焦點測量在減小包括在所述第二方向上移動所述透鏡，直到所述焦點測量減小自適應閾值量。附圖說明參考附圖描述了示例性的實施方式。在附圖中，類似參考數字指示相同的或者功能類似的元件。另外，參考數字的最左側數字識別參考數字首次出現的圖。圖1示出用于圖像獲取裝置的自動聚焦系統的實例；圖2是示出在自動聚焦系統中給定焦點測量的透鏡位置的示圖實例，其排除焦點測量的噪聲水平分量；圖3是示出在自動聚焦系統中給定焦點測量的透鏡位置的示圖實例，其示出焦點測量估算的噪聲采樣； 圖4是示出根據本專利技術實施方式的在自動聚焦系統中給定焦點測量的透鏡位置的詳細示圖，其示出焦點測量估算的噪聲采樣；圖5是示出根據本專利技術實施方式的在具有低噪聲的自動聚焦系統中給定焦點測量的透鏡位置的示圖；圖6是示出根據本專利技術實施方式的在具有高噪聲的自動聚焦系統中給定焦點測量的透鏡位置的示圖；圖7和圖8示出根據本專利技術實施方式的用于基于焦點測量的噪聲水平的自適應自動聚焦算法的示例性方法的方框圖；以及圖9是根據本專利技術實施方式的自動聚焦系統的實例實施示圖。現在參考附圖描述示例性的實施方式。具體實施例方式下列詳細說明參考附圖從而說明示例性的實施方式。詳細說明中提到的“一個示例性實施方式”、“示例性實施方式”等表示所描述的示例性實施方式可以包括特定的特征、結構或者特點，但是每個示例性的實施方式可以不必包括特定特征、結構或者特點。此外，這種短語不必指相同的示例性實施方式。進一步地，當結合示例性實施方式描述特定特征、結構、特點時，在本領域技術人員已知的范圍內，無論是否明確描述，結合其他示例性的實施方式會影響這些特征、結構或者特點。這里所秒述的示例性實施方式是為說明性目的提供的，而不是限制。其他實施例也是可能的，并且在本公開的精神和范圍內可以對示例性實施方式作出修改。因此，該詳細說明不是意圖限制。而是本專利技術的保護范圍僅僅按照權利要求和其等價物限定。實施方式可以以硬件(例如，數字照本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于自動聚焦的系統，包括：圖像獲取裝置，被配置為接收圖像；控制器，被配置為確定所述圖像的焦點測量和所述焦點測量的噪聲水平；以及聚焦系統，被配置為：基于所述噪聲水平確定自適應閾值；以及使用自適應閾值水平，通過移動所述圖像獲取裝置中的透鏡調節所述圖像的焦點，直到達到最大焦點測量位置。

【技術特征摘要】
2012.01.30 US 13/361,5791.一種用于自動聚焦的系統，包括: 圖像獲取裝置，被配置為接收圖像； 控制器，被配置為確定所述圖像的焦點測量和所述焦點測量的噪聲水平；以及 聚焦系統，被配置為: 基于所述噪聲水平確定自適應閾值；以及 使用自適應閾值水平，通過移動所述圖像獲取裝置中的透鏡調節所述圖像的焦點，直到達到最大焦點測量位置。2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述控制器持續確定所述焦點測量和所述焦點測量的所述噪聲水平，或所述聚焦系統將用于所述焦點測量的所述自適應閾值確定為所述焦點測量的多個所述噪聲水平。3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述焦點系統通過將所述最大焦點測量位置過調一自適應閾值量然后返回到所述最大焦點測量位置，驗證所述最大焦點測量位置。4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述控制器基于強度或基于所述圖像的梯度和確定所述焦點測量。5.一種用于自動聚焦的系統，包括: 圖像獲取裝置，被配置為接收圖像； 控制器，被配置為確定所述圖像的焦點測量和所述焦點測量的噪聲水平；以及 聚焦系統，被配置為: 基于所述焦點測量的所述噪聲水平確定所述焦點測量的自適應閾值； 通過在第一方向上移動所述圖像獲取裝置中的透鏡來調節所述圖像的焦點，直到所述焦點測量值減小等于所述自適應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伊利亞·布萊瓦斯，
申請(專利權)人：美國博通公司，
類型：發明
國別省市：