跟蹤對焦方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及相機技術(shù)領域，尤其設及一種跟蹤對焦方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目標跟蹤是現(xiàn)有的數(shù)碼相機、攝像機、手機相機和監(jiān)控設備等光學成像設備上通 常具備的一個功能。用戶在進行拍照或攝像時，可在相機的顯示屏或監(jiān)控設備的監(jiān)視器上 看到其攝像頭成像形成的所見即所得的圖像帖，用戶可在圖像帖上劃定矩形跟蹤區(qū)域（即 跟蹤框，通常在圖像帖中W實線邊框作為標識，通過框住前景圖像提示用戶），相機或監(jiān)控 設備即可對該矩形跟蹤區(qū)域中的前景圖像進行跟蹤，矩形跟蹤區(qū)域即可在成像得到圖像帖 中跟隨著前景圖像的左右上下移動而移動，或者跟隨著前景圖像距離鏡頭的遠近而放大和 縮小。
[0003] 在進行目標跟蹤時，還需要根據(jù)目標物體距離鏡頭的遠近進行自動對焦，否則目 標物體將變得模糊。然而，傳統(tǒng)技術(shù)中在進行目標跟蹤時的對焦采用的是爬坡算法等方式， 對焦速度較慢，影響拍攝體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，為了解決上述對焦速度慢的技術(shù)問題，特提供了 一種跟蹤對焦方法。 陽0化]一種跟蹤對焦方法，包括：
[0006] 跟蹤目標依次獲取圖像帖，所述圖像帖中包含目標跟蹤區(qū)域；
[0007] 計算所述目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值和對焦評價值的變化值；
[0008] 根據(jù)所述大小參數(shù)變化值和對焦評價值變化值計算馬達轉(zhuǎn)動步長；
[0009] 根據(jù)所述馬達轉(zhuǎn)動步長生成馬達控制指令進行對焦。
[0010] 在其中一個實施例中，所述計算所述目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值和對焦評 價值的變化值的步驟為：
[0011] 根據(jù)目標跟蹤算法計算目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)及其變化值；
[0012] 根據(jù)對焦評價函數(shù)計算圖像帖的對焦評價值及其變化值。
[0013] 在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述大小參數(shù)變化值和對焦評價值變化值計算馬 達轉(zhuǎn)動步長的步驟為：
[0014] 根據(jù)公式：
[0015]
[0016] 計算所述馬達轉(zhuǎn)動步長；其中Μ為馬達轉(zhuǎn)動步長，▽ fv為對焦評價值的變化值， ▽ dx為目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值，k為預設的系數(shù)，且所述馬達轉(zhuǎn)動步長Μ的方 向分別對應近焦端和遠焦端。
[0017] 在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述馬達轉(zhuǎn)動步長生成馬達控制指令進行對焦的 步驟之后還包括：
[0018] 跟蹤判斷所述對焦評價值是否達到過極值，若是，則生成繼續(xù)移動-M/^2步長的馬 達控制指令進行對焦微調(diào)。
[0019] 在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述馬達轉(zhuǎn)動步長生成馬達控制指令進行對焦的 步驟之后還包括：
[0020] 判斷是否對焦成功，若是，則獲取馬達合焦點位置Sf。。。郝馬達位置處于合焦點位 置Sf。。。,時的目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)fv f。。。,；
[0021] 所述方法還包括：
[0022] 跟蹤計算目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)fVtfgcki。,，根據(jù)公式：
[0023]
[0024] 計算馬達的跟焦位置Stfgtkl。,，根據(jù)跟焦位置Stfgtkl。,生成馬達控制指令，控制馬達 移動到跟焦位置
[00巧]相應地，為了解決上述對焦速度慢的技術(shù)問題，特提供了 一種跟蹤對焦裝置。 陽0%] -種跟蹤對焦裝置，包括：
[0027] 目標跟蹤模塊，用于跟蹤目標依次獲取圖像帖，所述圖像帖中包含目標跟蹤區(qū) 域；
[0028] 參數(shù)計算模塊，用于計算所述目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值和對焦評價值的 變化值；
[0029] 轉(zhuǎn)動步長計算模塊，用于根據(jù)所述大小參數(shù)變化值和對焦評價值變化值計算馬達 轉(zhuǎn)動步長；
[0030] 馬達控制模塊，用于根據(jù)所述馬達轉(zhuǎn)動步長生成馬達控制指令進行對焦。
[0031] 在其中一個實施例中，所述參數(shù)計算模塊還用于根據(jù)目標跟蹤算法計算目標跟蹤 區(qū)域的大小參數(shù)及其變化值；根據(jù)對焦評價函數(shù)計算圖像帖的對焦評價值及其變化值。
[0032] 在其中一個實施例中，所述轉(zhuǎn)動步長計算模塊還用于根據(jù)公式：
[0033]
[0034] 計算所述馬達轉(zhuǎn)動步長；其中Μ為馬達轉(zhuǎn)動步長，▽ fv為對焦評價值的變化值， ▽ dx為目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值，k為預設的系數(shù)，且所述馬達轉(zhuǎn)動步長Μ的方 向分別對應近焦端和遠焦端。
[0035] 在其中一個實施例中，所述裝置還包括微調(diào)模塊用于跟蹤判斷所述對焦評價值是 否達到過極值，若是，則生成繼續(xù)移動-Μ/^2步長的馬達控制指令進行對焦微調(diào)。
[0036] 在其中一個實施例中，所述裝置還包括跟焦模塊，用于判斷是否對焦成功，若是， 則獲取馬達合焦點位置Sf。。。,和馬達位置處于合焦點位置S f。。。^寸的目標跟蹤區(qū)域的大小參 數(shù) fVf。。。,；
[0037] 跟蹤計算目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)fVtfgcki。,，根據(jù)公式：
[0038]
[0039] 計算馬達的跟焦位置根據(jù)跟焦位置生成馬達控制指令，控制馬達 移動到跟焦位置
[0040] 實施本發(fā)明實施例，將具有如下有益效果：
[0041] 上述跟蹤對焦方法及裝置在目標跟蹤和對焦評價的基礎上通過簡單計算目標跟 蹤區(qū)域的大小參數(shù)及其變化值即完成了對焦，計算量小，反應靈敏，從而加快了對焦速度。
【附圖說明】
[0042] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0043] 圖1為一個實施例中一種跟蹤對焦方法的流程圖；
[0044] 圖2為一個應用場景中拍攝界面圖；
[0045] 圖3為一個應用場景中拍攝界面圖；
[0046] 圖4為一個應用場景中拍攝界面圖；
[0047] 圖5為一個實施例中鏡頭光路不意圖； W48] 圖6為一個實施例中一種跟蹤對焦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0049] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0050] 為解決上述操作的便利性不足的問題，特提出了一種跟蹤對焦方法，該方法的執(zhí) 行依賴于計算機程序，可運行于馮諾依曼體系的計算機系統(tǒng)之上。該計算機程序可集成在 應用中，也可作為獨立的工具類應用運行。該計算機系統(tǒng)可W是數(shù)碼相機、帶有相機功能的 智能手機、平板電腦等移動設備，帶有可變焦攝像頭的監(jiān)視器或監(jiān)控設備等。
[0051] 具體的，在本實施例中，該方法如圖1所示，包括： 陽0巧步驟S102,跟蹤目標依次獲取圖像帖，圖像帖中包含目標跟蹤區(qū)域。
[0053] 跟蹤目標依次獲取的圖像帖即為在作為拍攝物的目標及其周邊場景在相機或攝 像頭中成像得到的圖像，其W帖的形式進行緩存。目標跟蹤區(qū)域即為用戶在相機的顯示屏 或監(jiān)視屏上對圖像帖劃定的作為被拍攝物的目標區(qū)域。
[0054] 例如，如圖2所示，用戶用手機進入相機功能，則手機攝像頭開啟，其光學對應的 道路場景即通過手機攝像頭的成像生成圖像帖，并展示在手機的顯示屏上，形成所見即所 得的拍照體驗。若用戶希望對該道路場景中的某個行人進行對焦（即將該行人作為拍攝的 焦點），則可在顯示屏上該行人的區(qū)域劃定跟蹤框（如圖2中的矩形框），將該行人作為目 標在圖像帖中框定，該劃定的跟蹤框即為初始的目標跟蹤區(qū)域。 陽化5] 在上例中，在劃定顯示屏上的圖像帖中的行人目標作為跟蹤目標之后，由于行人 處于運動狀態(tài)，因此其與相機之間的距離處于變化狀態(tài)，即時遠時近。使用目標跟蹤算法可 跟蹤目標的移動，當行人目標向鏡頭移動時，根據(jù)光學成像原理，如圖3所示，則目標跟蹤 區(qū)域會伴隨著行人目標向鏡頭的移動距離放大；當行人目標遠離鏡頭時，根據(jù)光學成像原 理，如圖4所示，則目標跟蹤區(qū)域會伴隨著行人目標遠離鏡頭的移動距離而縮小。因此初始 的目標跟蹤區(qū)域會在劃定之后，伴隨著跟蹤目標在鏡頭軸線方向上的移動而產(chǎn)生大小的變 化。
[0056] 在本實施例中，可在利用目標跟蹤算法進行目標跟蹤時，周期性（例如30ms)地生 成圖像帖，顯示在顯示屏上即反映了跟蹤目標的移動過程。優(yōu)選的，目標跟蹤算法可采用 Mean化ift跟蹤算法、基于粒子群優(yōu)化的跟蹤算法、基于模板匹配的跟蹤算法或TLD目標跟 蹤算法等。
[0057] 步驟S104,計算目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值和對焦評價值的變化值。
[0058] 目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)為表征目標跟蹤區(qū)域大小的一維線性參數(shù)。如上例中， 如果目標跟蹤區(qū)域為跟蹤框，則其大小參數(shù)可選用其長度或?qū)挾鹊囊痪S線性參數(shù)，若目標 跟蹤區(qū)域為圓形，則其大小參數(shù)可選用其半徑或直徑等一維線性參數(shù)，若目標跟蹤區(qū)域為 不規(guī)則圖形，由于目標跟蹤區(qū)域在圖像帖中總是成等比放大或縮小，則可選用對角線，特定 角度的連線長度等一維線性參數(shù)作為其大小參數(shù)。
[0059] 如前所述，由于在進行目標跟蹤時，會周期性地生成多幅反映目標位置的圖像帖， 因此可根據(jù)目標跟蹤算法計算目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)及其變化值，即在生成圖像帖時， 獲取到每幅圖像帖中的目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)，再通過 W60] ▽虹=dXeurrent-dVe
[0061] 得到每幅圖像帖中目標跟蹤區(qū)域的大小參數(shù)相對于上一帖圖像中的目標跟蹤區(qū) 域的大小參數(shù)的變化值▽ dx(dx。。^。。,和dXpf。分別為當前帖圖像和前一帖圖像的大小參 數(shù)）。
[0062] 例如圖3和圖4反映了隨著行人目標的移動連續(xù)生成兩帖圖像，則可統(tǒng)一W圖像 中的跟蹤框的高度作為大小參數(shù)，將其相減，即可得到生成圖4所示的圖像帖時的目標跟 蹤區(qū)域的大小參數(shù)的變化值。
[0063] 對焦評價值即為對焦過程中圖像清晰度的一個評判值，對焦評價值在目標處于相 機鏡頭的焦點位置時處于極值，此時相機鏡頭的成像最為清晰，而伴隨著目標與相機鏡頭 的焦點位置的距離的變化，對焦評價值也相應進行變化，從而反映了對焦過程中圖像帖的 清晰程度。
[0064] 在本實施例中，通過對焦評價函數(shù)得到，例如，在生成圖像帖時，可根據(jù)灰度梯度 函數(shù)（灰度漲落變化函數(shù)、灰度絕對變化函數(shù)、拉普拉斯函數(shù)梯度函數(shù)等）、信息學函數(shù)、頻 域函數(shù)等對焦評價函數(shù)得到對焦評價值，再通過 W65] ▽ fV = fVeurreM-fVe
[00