[发明专利]一种基于改进爬山法的自动对焦方法

权利要求书

1.一种基于改进爬山法的自动对焦方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)算法初始化，采用第一帧图像中间的一个“十字”区域作为对焦窗口，进行一次自动对焦，计算得到初始的清晰度评价值和平均灰度值；

其中，清晰度评价值采用Thenengrad函数计算，函数表达式为：

其中，I(x,y)表示坐标(x,y)处图像的像素值,

平均灰度值计算公式如下：

2)采用图像中的“十字”区域作为对焦窗口，评估当前帧中的目标图像清晰度评价值和平均灰度值，并与上一帧的目标图像清晰度评价值和平均灰度值进行比较，判定差值的绝对值是否小于预设的阈值；若是，执行下一步，若否，重复执行本步骤；

其中，判定相邻帧之间清晰度评价值差值的绝对值是否小于预设的阈值的公式如下：

其中，T_s表示清晰度评价值差值的绝对值的阈值，本处设为0.1；S₀表示当前帧的清晰度评价值，S_-1表示前一帧的清晰度评价值；

判定相邻帧之间平均灰度值差值的绝对值是否小于预设的阈值的公式如下：

其中，u₀表示当前帧的平均灰度值，u_-1表示前一帧的平均灰度值，T_u表示平均灰度值差值的绝对值的阈值，本处设为0.2；

3)进行改进爬山法调焦，具体为：

a)从点O开始，在区间[a,b]间以一定步长step＝0.1*(b-a)开始搜索；

b)读取帧，计算当前帧的清晰度评价值；

c)判定清晰度评价值是否连续出现两个下降沿，即S_-2>S_-1>S₀；若是，执行下一步；若否，继续执行步骤b)；

d)改变步长step＝0.4*step，若不存在清晰度评价值S_-3，则起点O＝S_-1；若存在，执行下一步；

e)判定清晰度评价值S_-3是否大于S_-1；若是，起点O＝S_-2；若否，起点O＝S_-1；

f)判定步长是否小于等于预设的阈值T_step＝2；若是，结束改进爬山搜索；若否，改变爬山搜索方向，重复步骤b)到步骤f)；

其中，S₀表示当前帧的清晰度评价值，S_-1表示前一帧的清晰度评价值，S_-2、S_-3依次类推；

4)利用改进爬山法的最后三次对焦数据进行抛物线拟合，计算得到极大值点的横坐标即为所需的对焦点；

5)对于同一目标重复执行步骤2)到步骤4)，即可实现对同一目标的持续自动对焦。

2.根据权利要求1所述的基于改进爬山法的自动对焦方法，其特征在于，所述“十字”型的对焦窗口位于整幅图像正中央，“十字”型的对焦窗口的宽度为高度为水平厚度为竖直厚度为其中w为当前帧图像的宽度，h为当前帧图像的高度。

3.根据权利要求1或2所述的基于改进爬山法的自动对焦方法，其特征在于，所述步骤4)中，利用改进爬山法的最后三次对焦数据(x₁,S₁)，(x₂,S₂)，(x₃,S₃)，进行抛物线拟合，则极大值点的计算步骤如下：

解方程得到参数a,b,c的值，则

极大值点位置为