[发明专利]基于统计数据的自动对焦系统和方法

说明书

本发明提供一种具有镜头的自动对焦系统和制作并使用所述系统的方法。在执行对焦操作时，控制器计算多个镜头位置中的每个镜头位置的焦点测量值。所述焦点测量值是基于一组图像对焦窗口中的图像对焦窗口的窗口评估值中的每一者和相应权数计算所得的。所述控制器然后比较所述多个镜头位置的所述计算所得的焦点测量值以便选择最佳镜头位置。可基于从统计数据得出的一组或多组图像对焦窗口选择规则来选择所述图像对焦窗口组。此外，也可基于所述统计数据计算图像对焦窗口的所述相应权数。

技术领域

公开的实施方式一般来说涉及成像系统和方法，且更具体地但不排他地说，涉及一种通过选择一组镜头对焦窗口并基于统计数据计算这组镜头对焦窗口的加权窗口评估值来实现自动对焦的系统和方法。

背景技术

许多成像装置配备有自动对焦功能，其中在没有装置操作者的任何介入的情况下执行对焦过程。典型的成像装置包括相机、摄像机和具有图像拍摄或录制能力的其它装置，如智能手机。

以相机为例，在拍摄照片时，第一步是对焦在正被拍摄的物体上。一些相机配备了自动对焦功能。在摄影或录像时自动对焦于物体时，一个图像帧可以被划分为三个图像区域：主要成像区域，次要成像区域和背景成像区域。对焦的主要目的是使主要成像区域内的图像尽可能的清晰。

在对焦过程中，可将镜头看作凸透镜。对于变焦镜头的某一焦点值或对于定焦镜头，焦距是固定的。物距，像距和焦距的关系可以用下式表示：

其中，u指物距，v指像距，且f指焦距。由上面的描述我们可知，当焦距和物距固定时，对焦的主要目的是改变像距以便使其满足方程式(1)。

对于具体图像，其主要成像区域，其次要成像区域及其背景区域的空间深度是不同的，即，这三者的物距是不同的。因此，在特定时间且在某一焦距下，只能调节仅一个区域的像距以使其像距满足方程式(1)。

为了获取具有清晰的主要成像区域的照片，应正确地找到主要成像区域并将它精确地定位在尺寸合适的对焦窗口中，从而使其准确地对焦。

现有技术中，选择图像对焦窗口的主流方法包括中央选择法和多区域选择法。在这二者中，中央选择法是选择图像帧中央的具有M*N个像素点的小区域作为对焦窗口。多区域选择法是选择多个表示性区域作为对焦窗口，例如，以沿着水平轴线或垂直轴线上的四个分割点为中心的具有 M*N个像素点的区域。多区域选择法也可以选择以沿着两条对角线上的四个分割点为中心的具有M*N个像素点的区域作为图像对焦窗口。

当成像装置对焦图像时，此类典型系统存在若干问题。首先，主要成像区域并不总是落入上述区域之一。在某些情况下，主要成像区域位于上述区域内，且在这些情况下可以实现精确对焦的目的。然而，当主要成像区域不在上述区域内时，用于对焦窗口的上述方法不能保证照片主要成像区域是清晰的。第二，当对焦窗口的面积大于主要成像区域时，现有方法不仅增加了计算量，它们还会使对焦的最终结果变坏。变坏的原因在于它们使得对焦评估曲线在过渡和接合的位置不够尖锐。

因此，需要一种用于自动选择图像对焦窗口的系统和方法，其能够控制计算量并保证尖锐的对焦评估曲线。

发明内容

根据本文中公开的主题的第一方面，提供一种用具有镜头的相机进行自动对焦的方法，所述方法包括：计算多个镜头位置中的每个镜头位置的焦点测量值；以及比较所述多个镜头位置的所述计算所得的焦点测量值以便选择最佳镜头位置，其中基于一组图像对焦窗口组中的图像对焦窗口的窗口评估值中的每一者和相应权数来计算所述焦点测量值，所述焦点测量值用于指示是否对物体对焦，其中，所述计算焦点测量值进一步包括：计算所述图像对焦窗口组中的所述图像对焦窗口中的每一者的加权窗口评估值；以及对所述计算所得的加权窗口评估值求和以提供窗口评估值的加权总和。

根据一些实施方式，所述方法进一步包括：将窗口评估值的所述加权总和除以所述图像对焦窗口组的总面积。