[发明专利]一种一体化摄像机自动跟踪聚焦方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及成像领域的自动聚焦技术，具体地涉及一种一体化摄像机自动跟踪聚焦方法及系统。

背景技术

近年来，可变倍一体化摄像机产品丰富起来，自动聚焦模块已成为其中的一个主要的功能模块。该模块通过调节聚焦电机改变聚焦镜片位置使得图像清晰度描述值达到最大，即到达聚焦位置。图像清晰度描述值用图像FV(Focus Value)表示，常用的清晰度描述算子为统计得到的图像的高频能量的大小。

一般在对一个目标进行聚焦操作时，聚焦镜片位置与图像FV的对应关系曲线(称为搜索曲线)呈现如图1所示的单峰形状，S1和S3表示远焦区域，S2表示近焦区域，S表示整个聚焦范围。传统的聚焦算法是沿着使得FV增大的方向小步推进聚焦镜片，直到找到图像FV峰值来确定聚焦位置点，即“爬山法”。在摄像机的实际使用中，由于不同倍率下场景景深差异很大、在聚焦范围内存在前后多个目标物等原因，会导致搜索曲线呈现图2所示的多峰特性。

针对图2所示的具有多峰特性的搜索曲线来说，传统“爬山法”会选取图像FV最大的区域作为聚焦区域即图中的实际聚焦位置T2，然而该区域不一定是目标物区域，图2中的期望聚焦位置T1所对应的为目标物区域，因此传统的“爬山法”会导致摄像机成像时存在聚焦位置与实际期望不一致的问题。而且当初始位置离聚焦位置比较远时，沿着使得图像FV增大的方向小步推进聚焦镜片，聚焦的速度慢耗时长。综上，如何快速、准确的完成自动聚焦是急需解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于自动聚焦的方法速度慢耗时长，摄像机成像时存在聚焦位置与实际期望不一致的问题，从而提出一种一体化摄像机自动跟踪聚焦方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的提供如下技术方案：

一种一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，包括如下步骤：

S1：设置当前帧图像中的目标物区域，计算当前帧图像的FV值，其中目标物区域的FV值所占比重大于非目标物区域的FV值所占比重；

S2：根据搜索方向和搜索步长驱动聚焦镜片运动到达当前搜索位置；

S3：计算当前帧图像的FV值，并判断搜索是否终结，是则进入S4，否则返回步骤S2；

S4：驱动聚焦镜片到最大FV值所对应的位置，完成聚焦。

上述一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，所述步骤S1中具体包括如下步骤：

S11：将当前帧图像划分为M×N个区块，设定所述目标物区域所占的区块；

S12：以每一区块的高频能量作为该区块的FV值；

S13：以每一区块FV值的加权和作为当前帧图像的FV值，并设定目标物区域所占区块的权重值大于非目标物区域所占区块的权重值。

上述一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，还包括如下步骤：

S5：对聚焦后获取的图片进行目标物区域跟踪，当目标物区域的位移超出第一阈值Ty或者缩放比例超出第二阈值Ry时重新进入步骤S1。

上述一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，所述步骤S3具体包括如下步骤：

S31：判断是否确定最大FV值或者已经完成了整个搜索区域的搜索，是进入S4，否则继续步骤S32；

S32：判断搜索是否达到搜索区域的边界，是则设定搜索方向为反方向，否则继续步骤S33；

S33：获取峰值区域的FV阈值，当前帧图像的FV值大于所述FV阈值时，设定搜索步长为小步，当前帧图像的的FV值小于所述FV阈值时，设定搜索步长为长步；

S34：返回步骤S2。

上述一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，所述步骤S33中获取峰值区域的FV阈值的具体步骤如下：

S331：获取初始时连续m次搜索得到的当前帧图像的FV值，其中m为大于或等于3的整数；

S332：判断m个FV值的连续变化幅度，

若连续变化幅度小于设定阈值，则将m个FV值取平均再加上增量FV_z作为峰值区域的FV阈值；

若连续变化幅度大于或等于设定阈值，则选取其中最小的FV值作为峰值区域的FV阈值。

上述一体化摄像机自动跟踪聚焦方法，所述步骤S5中目标物区域跟踪具体包括如下步骤：

S51：获取前帧图像中目标物区域特征信息和当前帧图像信息,所述目标物区域特征包括第一特征和第二特征，所述第一特征为目标物区域中心位置，所述第二特征为目标物区域内的亮度分布；

S52：根据目标物区域第一特征最相似原理获取当前帧图像中目标物区域中心位置；