[发明专利]用于自适应自动聚焦算法的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，更具体地，涉及基于焦点测量的噪声水平的图像自动聚焦。

背景技术

许多当前的数字式照相机提供自动聚焦特征，其由具有一个或更多传感器的光学系统和沿着光轴定位透镜从而自动检测最佳焦点的控制系统组成。传感器估算该焦点测量（通常是图像中梯度的和），并且将透镜停止在最大焦点测量的位置（是最尖锐焦点的位置）。

为了确定已经发现实际最尖锐焦点位置，许多数字式照相机采用自动聚焦算法，其包括通过持续将透镜移动过可疑的最尖锐焦点从而使图像变模糊而超过最尖锐焦点的过程。如果该模糊发生，那么照相机假设实际上已经找到最尖锐焦点位置，并且将透镜返回到焦点测量最大化的位置。

照相机到达最尖锐焦点所用的时间对能够获取期望图像是关键。为了试图最小化到达最尖锐焦点位置的时间，自动聚焦算法可以限制过调的量，同时试图验证最尖锐焦点。然而，这样做导致不可靠的验证并且可能导致错过最尖锐焦点位置。更慎重的自动聚焦算法可以显著地增加过调以保证验证最尖锐焦点的位置，但是可能导致令人不快的模糊显示给照相机操作人员。

自动聚焦算法中过调的理想选择实际上取决于聚焦的特定场景（scene），包括对象的移动、场景的照明度和图像内的对比度。在具有高对比度的高度照明的图像中，只需要少量过调验证最尖锐焦点的位置。在低光条件中，图像和焦点测量随图像中的噪声变模糊，由此促使更长时间的过调。

典型的自动聚焦算法引入预定义模糊过调阈值，该阈值是为“正常”条件集合设计的，但是其在高亮度/低噪声环境中不是最有效的，并且不可用于低亮度/高噪声环境。这些不足导致在高焦点测量情形和低焦点测量情形中非最佳的自动聚焦，并且可能不能在低亮度条件中自动聚焦。

因此，需要能够基于焦点测量的噪声水平确定过调阈值的自适应自动聚焦算法。进一步地，自适应阈值被设计成焦点测量的多个当前噪声水平。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了以下自动聚焦系统和自动聚焦方法：

（1）一种用于自动聚焦的系统，包括：

图像获取装置，被配置为接收图像；

控制器，被配置为确定所述图像的焦点测量和所述焦点测量的噪声水平；以及

聚焦系统，被配置为：

基于所述噪声水平确定自适应阈值；以及

使用自适应阈值水平，通过移动所述图像获取装置中的透镜调节所述图像的焦点，直到达到最大焦点测量位置。

（2）根据（1）所述的系统，其中，所述控制器持续确定所述焦点测量和所述焦点测量的所述噪声水平。

（3）根据（1）所述的系统，其中，所述聚焦系统将用于所述焦点测量的所述自适应阈值确定为所述焦点测量的多个所述噪声水平。

（4）根据（1）所述的系统，其中，所述焦点系统通过将所述最大焦点测量位置过调一自适应阈值量然后返回到所述最大焦点测量位置，验证所述最大焦点测量位置。

（5）根据（1）所述的系统，其中，所述控制器基于强度确定所述焦点测量。

（6）根据（1）所述的系统，其中，所述控制器基于所述图像的梯度和确定所述焦点测量。

（7）一种用于自动聚焦的系统，包括：

图像获取装置，被配置为接收图像；

控制器，被配置为确定所述图像的焦点测量和所述焦点测量的噪声水平；以及

聚焦系统，被配置为：

基于所述焦点测量的所述噪声水平确定所述焦点测量的自适应阈值；

通过在第一方向上移动所述图像获取装置中的透镜来调节所述图像的焦点，直到所述焦点测量值减小等于所述自适应阈值的值；以及

在第二方向上移动所述图像获取装置中的所述透镜。

（8）根据（7）所述的系统，其中，所述聚焦系统在所述第二方向上移动所述透镜，直到所述焦点测量达到最大值，然后从所述最大值减小等于所述自适应阈值的值。

（9）根据（7）所述的系统，其中，所述聚焦系统在所述第二方向上移动所述透镜，直到达到最大焦点测量位置。

（10）一种用于自动聚焦的方法，包括：

在图像获取装置中接收图像；

确定所述图像的焦点测量；

通过在第一方向上移动所述图像获取装置中的透镜，调节所述图像焦点；

估算所述焦点测量的噪声水平；

通过在所述第一方向上进一步移动所述透镜来持续调节所述图像的焦点，直到所述焦点测量减小自适应阈值量；以及