CN108989693B - 基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其包括1)统计每帧图像对比度值；2)探测场景变化程度；3)副摄像头进行粗略搜索，并反馈给主摄像头一个最佳焦点位置；4)当主摄像头接收到的焦点反馈为一个，则在该焦点位置前的两个精细搜索步长位置与该焦点位置之间进行精细搜索；若反馈的焦点位置为两个，则主摄像头在该两个焦点位置之间进行精细搜索；5)重复步骤3‑步骤4，直至主摄像头遇到两次对比度值下降终止搜索并跳至最大对比度值位置；6)副摄像头停止搜索并跳至最佳对焦位置，完成对焦。本发明通过主副摄像头的共同搜索，并且相互之间互相控制并反馈信息，将搜索范围幅度缩短，进而提高了对焦效率和图像拍摄效果。

Description

基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法

技术领域

本发明涉及一种摄像头对焦方法，尤其涉及一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法。

背景技术

随着人们对照片效果的处理要求越来越高，出现了包含主摄像头和副摄像头的双摄像头拍照技术，主摄像头主要负责拍摄成像，副摄像头主要负责辅助图像数据采集，如亮度，对比度，景深以及AF(自动对焦)等相关功能，两个摄像头的焦距不相同，这样做最大的好处就是无需通过非数码变焦的方式就可以拍摄距离较远的物体，并且实现物体放大的效果。双摄像头系统还可以实现更加流畅的缩放变焦，比如说在录影时会采取数码变焦加切换镜头这样混合的方法，以此来达到更自然的效果。

主摄像头和副摄像头配合拍摄出照片效果要比单个摄像头拍摄出的照片效果提升很多。在双摄像头对焦时，一般在自动曝光后对焦，主摄像头和副摄像头分别按照传统对比度AF完成对焦，并各自统计对焦，由于传统对比度检测对焦操作分为两部分：精细搜索焦点和粗略搜索焦点，并且摄像头输出帧速率决定了对焦搜索速度，目前对焦搜索速度一般为1帧/次，使得对焦速度慢，摄像头跳动步长比较大，图像预览伸缩感严重用户体验差；而行业中相位对焦(pdaf)成本高，需要sensor硬件支持，PD像素点占用正常图像像素，导致不能正常输出有效图像，牺牲了图像成像质量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其提高了对焦效率和图像拍摄效果。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其应用于电子设备中，所述电子设备包括一主摄像头、一副摄像头，其包括以下步骤，

1)统计所述主摄像头与所述副摄像头的每帧图像对比度值；

2)探测所述主摄像头的场景变化程度，且当前场景为稳定状态时，向所述副摄像头发送对焦搜索命令；

3)所述副摄像头收到搜索命令进行粗略搜索，并反馈给所述主摄像头一个最佳焦点位置；

4)当主摄像头接收到副摄像头反馈来的焦点位置为一个，则主摄像头跳至该焦点位置前的两个精细搜索步长位置，然后在该位置与该焦点位置之间进行精细搜索；若主摄像头接收到副摄像头反馈来的焦点位置为两个，则主摄像头在该两个焦点位置之间进行精细搜索；

5)重复步骤3)-步骤4)，直至主摄像头在精细搜索行程中遇到两次每帧图像对比度值的下降时，向副摄像头发送搜索终止命令，主摄像头跳至最大图像对比度值位置，既最佳对焦位置；

6)副摄像头收到终止命令后停止搜索并跳至所述最佳对焦位置，完成对焦。

进一步的，步骤3)中，所述副摄像头进行粗略搜索反馈的最佳焦点位置为当前轮次粗略搜索中图像对比度值最大的位置。

进一步的，所述主摄像头仅进行精细步长搜索，搜索步长为精细搜索步长；所述副摄像头仅进行粗略步长搜索，搜索步长为粗略搜索步长，第一轮对焦搜索的范围长度为搜索全程。

进一步的，所述精细搜索步长小于最小超焦距长度；所述粗略搜索步长是所述最小超焦距长度的整数倍。

进一步的，所述副摄像头的后一轮粗略搜索行程为上一轮粗略搜索行程的一半或四分之一。

进一步的，当上一轮粗略搜索后所述副摄像头反馈给所述主摄像头只有一个焦点位置N2，则N2位置的前一个焦点位置N1和后一个焦点位置N3之间的距离为该轮粗略搜索的行程。

进一步的，当上一轮粗略搜索后所述副摄像头反馈给所述主摄像头有两个焦点位置N2和N3，则该两个焦点位置N2和N3之间的距离为该轮粗略搜索的行程。

进一步的，每轮所述主摄像头精细搜索的步数不超过五步。

进一步的，所述电子设备还包括一DAC值映射表，通过所述DAC数据映射表将主摄像头和副摄像头的DAC值映射到同一线性表中保证主摄像头的镜头响应位置和副摄像头的镜头响应位置操作的一致性。

与现有技术相比，本发明一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法的有益效果在于：通过主副摄像头的共同搜索，并且相互之间互相控制并反馈信息，将搜索范围幅度缩短，进而让对焦时间大幅度缩短，并且不会导致图形质量降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的实施步骤流程示意图；

图2示出了根据本发明实施例的其中一种镜头位置与每帧图像对比度值的关系示意图；

图3示出了根据本发明实施例的其中一种镜头位置与每帧图像对比度值的关系示意图；

图4示出了根据本发明实施例的其中一种镜头位置与每帧图像对比度值的关系示意图；

图5示出了根据本发明实施例的其中一种镜头位置与每帧图像对比度值的关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，应用于电子设备中，所述电子设备包括一主摄像头、一副摄像头，所述方法包括以下步骤：

1)所述主摄像头中设置有统计模块与场景探测模块，所述统计模块用于统计记录所述主摄像头与副摄像头的每帧图像对比度值(FV值)；

2)所述场景探测模块探测到主摄像头的场景发生变化，且当前场景为稳定状态时，向副摄像头发送对焦搜索命令；

3)副摄像头收到搜索命令后开始第一轮粗略搜索，得到第一焦点位置并反馈给主摄像头，如图2的N2和图4的N2、N3位置，再开始第二轮粗略搜索，得到第二焦点位置并反馈给主摄像头，同理进行第三轮搜索、第四轮搜索……，直至所述主摄像头发送终止搜索命令或副摄像头的粗略搜索步长小于主摄像头的精细搜索步长；

4)当副摄像头反馈的焦点位置为一个，如图3中的N2，则主摄像头每接收到副摄像头反馈来的焦点位置后，跳至该焦点位置前两个精细搜索步长s1位置，然后在s1位置与该焦点位置之间进行精细搜索；若副摄像头反馈的焦点位置有两个，则主摄像头每接收到副摄像头反馈来的焦点位置后，在该两个焦点位置之间进行精细搜索；

5)主摄像头在精细搜索行程中，当遇到两次对比度值下降时，主摄像头跳至最大对比度值位置，既最佳对焦位置，如图3和图5中s3位置所示，并向副摄像头发送搜索终止命令，并给出当前搜索的最佳对焦位置；

6)副摄像头收到终止命令后停止搜索并跳至所述最佳对焦位置，完成对焦。

所述电子设备还包括一预设的DAC值映射表，通过所述DAC数据映射表将主摄像头和副摄像头的DAC值(请用中文名称，体现该数值的含义)映射到同一线性表中。该线性表格中通过步长来操作主摄像头和副摄像头的镜头移动距离，例如，映射表全程长度0-1023步长，若主摄像头对焦10cm清晰时的DAC映射到该表的某一步长值，那么副摄像头10cm对焦清晰时的DAC值也映射到该表的同一步长值，达到移动主副摄像头镜头时步长能够统一操作的目的。

映射后的线性表作用是保证主摄像头的镜头响应位置和副摄像头响应位置操作的一致性。例如主摄像头从对焦10cm清晰位置，移动到20cm清晰位置，移动马达时使用的步长，与副摄像头从对焦10cm清晰位置，移动到20cm清晰位置，移动马达时使用的步长相等。两个摄像头做了一致性映射操作后，当主摄像头拍摄清晰时，在同一映射步长位置，副摄像头输出图像也必定为清晰图像。

主摄像头的景探测模块，探测到场景发生变化后，并且当前场景为稳定状态时，向副摄像头发送开始对焦操作，主副摄像头在整个搜索过程中，通过判别当前摄像头统计模块的每帧图像对比度值是否最大或者是否有连续两次下降、以及另一个摄像头发送过来的命令，来决策下一步搜索方向和搜索状态。

主摄像头与副摄像头之间相互控制与发送、接收命令。

在整个对焦过程中，主摄像头和副摄像头的统计模块会分别统计每帧图像的对比度值(FV值)，场景探测模块会分别探测当前场景是否产生变化以及是否稳定。

本实施例中，主摄像头仅进行精细步长搜索，搜索步长既精细步长，搜索范围由副摄像头反馈的焦点位置值计算得出，如副摄像头反馈的焦点位置为图3中的N2点，则主摄像头的搜索范围为N2焦点位置向前两个精细步长s1至N2点之间的距离。

本实施例中，副摄像头仅进行大步长粗略搜索，搜索步长既粗略搜索步长，第一轮对焦过程搜索的范围长度为搜索全程。

粗略搜索中每次搜索镜头移动距离即粗略搜索步长是最小超焦距长度的n倍，n为整数。n越大搜索速度越快，但越容易越过最佳焦点，当前轮次搜索出的最大每帧图像对比度值位置既是当前轮次获得的焦点位置；

精细搜索中，每次保证镜头移动距离即精细搜索步长小于最小超焦距长度，这样能保证每帧搜索不会丢失最清晰帧所在位置，当前轮次搜索出的最大每帧图像对比度值位置既是当前轮次获得的焦点位置。

在副摄像头的第二轮粗略搜索步骤中，副摄像头搜索行程变为第一轮搜索行程的一半或者四分之一两种情况，过程同第一轮搜索。具体的，1)如图2和图3所示，如果副摄像头反馈给主摄像头只有一个焦点N2位置，那么副摄像头采用N2位置的前一个焦点位置N1和后一个焦点位置N3之间的距离(即第一轮搜索行程的一半)作为第二轮粗略搜索的行程。2)如图4和图5示，如果N2和N3的每帧图像对比度值相同，副摄像头反馈给主摄像头为两个焦点位置N2和N3，那么这两个焦点位置N2和N3之间的距离(即第一轮搜索行程的四分之一)作为第二轮搜索时的行程。

每轮主摄像头搜索步数不超过五步。在主摄像头移动过程中获取统计模块返回的每帧图像对比度值数据，主摄像头移动到副摄像头发送的焦点位置过程中，如若每帧图像对比度值逐渐变大，将继续搜索直至停止到第一轮搜索终点位置，既每帧图像对比度值最大位置，返回副摄像头错误值；若每帧图像对比度值出现两次连续每帧图像对比度值减小情况，主摄像头跳回每帧图像对比度值最大位置，次轮主摄像头对焦搜索结束，此时返回副摄像头正确值，副摄像头停止本次对焦搜索。当主摄像头第一轮搜索停止到搜索全程的边缘位置，并且收到副摄像头第二轮搜索返回全程焦点位置后，主摄像头开启第二轮精细搜索，搜索全程为5个步长范围，边缘下限为为焦点位置减去两个单位精细步长即s1位置，边缘上线为焦点位置加上两个单位精细步长即s5位置，如图5所示，搜索决策同第一轮精细搜索。

本发明，通过主副摄像头的共同搜索，并且相互之间互相控制并反馈信息，将搜索范围幅度缩短，进而让对焦时间大幅度缩短，并且不会导致图形质量降低。

本实施实例提供了一种基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，通过主副两个摄像头相互发送控制操作命令，来实现快速对焦搜索操作，并且主摄像头进行精细搜索，副摄像头进行粗略搜索，可以提高对焦速度解决双摄像头的对焦速度慢，主摄像头采集到的图像预览无伸缩体验，解决传统对焦中图像预览伸缩感严重用户体验差，同时不影响图像成像质量以及没有提高成本的问题；副摄像头每次都会对全程进行搜索，解决了传统对焦在对焦过程中出现假FV波峰导致的对焦失败问题。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其应用于电子设备中，所述电子设备包括一主摄像头、一副摄像头，其特征在于：包括以下步骤，

1)统计所述主摄像头与所述副摄像头的每帧图像对比度值；

2)探测所述主摄像头的场景变化程度，且当前场景为稳定状态时，向所述副摄像头发送对焦搜索命令；

3)所述副摄像头收到搜索命令进行粗略搜索，并反馈给所述主摄像头一个最佳焦点位置；

4)当主摄像头接收到副摄像头反馈来的焦点位置为一个，则主摄像头跳至该焦点位置前的两个精细搜索步长位置，然后在该位置与该焦点位置之间进行精细搜索；若主摄像头接收到副摄像头反馈来的焦点位置为两个，则主摄像头在该两个焦点位置之间进行精细搜索；

5)重复步骤3)-步骤4)，直至主摄像头在精细搜索行程中遇到两次每帧图像对比度值的下降时，向副摄像头发送搜索终止命令，主摄像头跳至最大图像对比度值位置，既最佳对焦位置；

6)副摄像头收到终止命令后停止搜索并跳至所述最佳对焦位置，完成对焦。

2.根据权利要求1所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：步骤3)中，所述副摄像头进行粗略搜索反馈的最佳焦点位置为当前轮次粗略搜索中图像对比度值最大的位置。

3.根据权利要求1所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：

所述主摄像头仅进行精细搜索，搜索步长为精细搜索步长；

所述副摄像头仅进行粗略搜索，搜索步长为粗略搜索步长，第一轮对焦搜索的范围长度为搜索全程。

4.根据权利要求3所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：

所述精细搜索步长小于最小超焦距；

所述粗略搜索步长是所述最小超焦距的整数倍。

5.根据权利要求1所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：所述副摄像头的后一轮粗略搜索行程为上一轮粗略搜索行程的一半或四分之一。

6.根据权利要求5所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：当上一轮粗略搜索后所述副摄像头反馈给所述主摄像头只有一个焦点位置N2，则N2位置的前一个焦点位置N1和后一个焦点位置N3之间的距离为该轮粗略搜索的行程。

7.根据权利要求5所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：当上一轮粗略搜索后所述副摄像头反馈给所述主摄像头有两个焦点位置N2和N3，则该两个焦点位置N2和N3之间的距离为该轮粗略搜索的行程。

8.根据权利要求1所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：

每轮所述主摄像头精细搜索的步数不超过五步。

9.根据权利要求1所述的基于双摄像头的快速对比度检测的对焦方法，其特征在于：所述电子设备还包括一DAC值映射表，通过所述DAC数据映射表将主摄像头和副摄像头的DAC值映射到同一线性表中保证主摄像头的镜头响应位置和副摄像头的镜头响应位置操作的一致性。

Images