[发明专利]一种图像清晰度计算方法、自动聚焦方法及系统

权利要求书

1.一种自动聚焦方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，对镜头进行初步聚焦，将镜头移动到聚焦限位值范围内；

步骤2，拍摄目标图像，计算图像每一帧的清晰度；

步骤3，基于图像每一帧的清晰度值，驱动变焦电机运动，进行峰值搜索，直至变焦电机运动到清晰度最大值对应的聚焦位置，完成自动聚焦；

其中，步骤2具体为：

将每帧图像分成n*n的图像块，即将图像分成n行n列，每一行具有n个图像块，每一列也有n个图像块，分别计算每一个图像块的梯度值、图像熵和亮度直方图；

将每一个图像块的梯度值和图像熵进行融合，得到评价图像清晰度的清晰度值；

基于每帧图像对应图像块的亮度直方图对对应图像块进行权值赋值，基于各图像块的权值计算每帧图像最终的清晰度值，具体公式如下：

其中，w_ij为第i行第j列图像块的权值，f(i，j)为第i行第j列图像块的清晰度值。

2.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其特征在于，步骤1还包括初始化聚焦位置，具体为：根据变焦-对焦关系曲线，确定最近可聚焦点和最远可聚焦点，将最近可聚焦点和最远可聚焦点对应的聚焦位置作为聚焦限位值范围，驱动变焦电机将镜头移动至聚焦限位值范围的中间位置。

3.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其特征在于，步骤1中，对镜头进行初步聚焦具体为：

获取目标与镜头的距离，即物距，并根据物距-像距关系曲线，获取对应的像距，判断像距是否超出聚焦限位值范围，如若是，将镜头移动到聚焦限位值范围，完成初步聚焦。

4.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其特征在于，对图像块的权值赋值具体为：

根据每帧图像各图像块的亮度直方图，进行场景判断，若每一个图像块的亮度直方图的像素点密集区都集中于灰度值的中间区间段，则表明当前场景为单一场景，每个图像块的权值设置为1；若某一个图像块的亮度直方图的像素点密集区集中于灰度值的开始区间段，则表明该图像块亮度偏低，即为弱光场景，将对应图像块权值置为0；若某一个图像块的亮度直方图的像素点密集区集中于灰度值的尾部区间段，则表明该图像块中存在强点光源，即为强点光源场景，将对应图像块权值置为0。

5.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其特征在于，步骤3中，基于图像每一帧的清晰度值，驱动变焦电机运动，进行峰值搜索具体为：记录清晰度值最大值对应的聚焦位置，使变焦电机从当前位置向清晰度最大值对应的聚焦位置移动，并基于清晰度值的上升沿和下降沿判断是否移动到清晰度最大值对应的聚焦位置。

6.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其特征在于，所述方法还包括：聚焦完成后，进入聚焦监测状态，比较相邻两帧之间的每一对应位置图像块的清晰度或亮度直方图变化，若变化小于预设阈值，则表明场景未发生变化，继续监测，否则表明场景发生变化，则继续比较前k帧中相邻图像的每一对应位置图像块清晰度值或亮度直方图变化，若变化小于预设阈值，则表明场景变化停止，进行重新聚焦，否则场景变化未停止。

7.一种自动聚焦系统，其特征在于，所述系统包括初步聚焦单元、清晰度计算单元和峰值搜索单元；

所述初步聚焦单元用于对镜头进行初步聚焦，将镜头移动到聚焦限位值范围内；

所述清晰度计算单元拍摄目标图像，计算图像每一帧的清晰度；

所述峰值搜索单元用于基于图像每一帧的清晰度值，驱动变焦电机运动，进行峰值搜索，直至变焦电机运动到清晰度最大值对应的位置，完成自动聚焦；

其中，所述清晰度计算单元拍摄目标图像，计算图像每一帧的清晰度具体包括：

将每帧图像分成n*n的图像块，即将图像分成n行n列，每一行具有n个图像块，每一列也有n个图像块，分别计算每一个图像块的梯度值、图像熵和亮度直方图；

将每一个图像块的梯度值和图像熵进行融合，得到评价图像清晰度的清晰度值；

基于每帧图像对应图像块的亮度直方图对对应图像块进行权值赋值，基于各图像块的权值计算每帧图像最终的清晰度值，具体公式如下：

其中，w_ij为第i行第j列图像块的权值，f(i，j)为第i行第j列图像块的清晰度值。