本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，市面上已經(jīng)存在很多帶有攝像拍照功能的電子設(shè)備或者系統(tǒng)，例如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、手持?jǐn)z像機(jī)和可拍攝視頻的手機(jī)等，這類(lèi)設(shè)備均可以實(shí)時(shí)獲取圖像并顯示在顯示裝置上。在拍攝圖像或視頻時(shí)需要將圖像聚焦清楚，目前有兩種聚焦方式：一種是自動(dòng)聚焦，另一種是手動(dòng)聚焦。帶有自動(dòng)聚焦功能的設(shè)備可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)聚焦電機(jī)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)聚焦鏡片，將關(guān)注的目標(biāo)物在攝像機(jī)圖像傳感器上聚焦清楚，目標(biāo)物上清晰的每個(gè)點(diǎn)都在傳感器(sensor)上成像為一個(gè)點(diǎn)(嚴(yán)格說(shuō)是一個(gè)足夠小近似為一個(gè)點(diǎn)的光斑)。不同距離的目標(biāo)物對(duì)應(yīng)的聚焦鏡片的位置不同，當(dāng)鏡頭的景深較小時(shí)(焦距長(zhǎng)，光圈大)同一幅畫(huà)面上具有不同距離且距離相差較大的目標(biāo)物，只能選擇某個(gè)距離的目標(biāo)清楚，而其他距離的目標(biāo)物則模糊。如圖1所示，點(diǎn)a和b為距離透鏡l(點(diǎn)l為透鏡光心)不同距離的兩個(gè)目標(biāo)物，且位置不一樣，直線lf為貫穿透鏡中心的軸線，a在光軸下方而b在光軸下方，f為透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)成像原理，點(diǎn)a和點(diǎn)b分別成像在a′和b′，a1和b1分別是a′和b′在光軸上的投影點(diǎn)。如果a1a′處在圖像傳感器平面上則點(diǎn)a的像a′聚焦清楚、點(diǎn)b的像b′模糊，如果b1b′處在圖像傳感器平面上，則點(diǎn)b的像b′聚焦清楚、點(diǎn)a的像a′模糊。

感興趣區(qū)域(roi，regionofinteresting，關(guān)注區(qū)域)是指用戶(hù)對(duì)獲取到的圖像中最關(guān)注的局部?，F(xiàn)有技術(shù)中，可通過(guò)用戶(hù)設(shè)置一個(gè)區(qū)域，然后將區(qū)域內(nèi)的圖像模板作為感興趣區(qū)域，以在聚焦過(guò)程中使得該區(qū)域部分的圖像聚焦清楚、曝光合理、質(zhì)量較高。但是這種方法需要預(yù)先存儲(chǔ)感興趣區(qū)域模板，占用存儲(chǔ)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有基于感興趣區(qū)域的聚焦方法需要預(yù)先存儲(chǔ)模板，占用存儲(chǔ)空間。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法，包括如下步驟：獲取已劃分區(qū)塊的目標(biāo)圖像；分別獲取各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度；獲取感興趣區(qū)域在所述目標(biāo)圖像上的歸一化中心坐標(biāo)和歸一化尺寸；根據(jù)所述歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)；利用二維離散化高斯函數(shù)，根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)和所述半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值；根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度；根據(jù)所述歸一化整體清晰度進(jìn)行聚焦。

可選地，所述根據(jù)所述歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)的步驟包括：根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的寬度計(jì)算水平方向的半高寬系數(shù)；根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的高度計(jì)算垂直方向的半高寬系數(shù)。

可選地，所述根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)和所述半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值的步驟包括根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)計(jì)算與所述區(qū)塊分布相對(duì)應(yīng)的中心坐標(biāo)的過(guò)程，包括：根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)；根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)。

可選地，所述區(qū)塊的權(quán)重值是通過(guò)以下函數(shù)計(jì)算得到的：

其中，i和j分別表示所述區(qū)塊所在的行數(shù)和列數(shù)、為大于等于0的整數(shù)，gi,j表示所述區(qū)塊的權(quán)重值，c1為大于0的常數(shù)、表示最大權(quán)重值，μh和μv分別表示所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，σh和σv分別表示水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)。

可選地，所述根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度的步驟包括：分別按照相應(yīng)的所述權(quán)重值對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算；對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊加權(quán)計(jì)算后的清晰度進(jìn)行求和計(jì)算獲得整體清晰度；對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值進(jìn)行求和計(jì)算；將所述整體清晰度除以所述權(quán)重值之和得到所述歸一化整體清晰度。

可選地，所述根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度的步驟包括：計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值之和；分別將各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值除以所述權(quán)重值之和得到對(duì)應(yīng)的歸一化權(quán)重值；分別利用所述歸一化的權(quán)重值計(jì)算對(duì)應(yīng)區(qū)塊的歸一化清晰度；對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的歸一化清晰度進(jìn)行求和計(jì)算得到所述歸一化整體清晰度。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦裝置，包括：第一獲取單元，用于獲取已劃分區(qū)塊的目標(biāo)圖像；第二獲取單元，用于分別獲取各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度；第三獲取單元，用于獲取感興趣區(qū)域在所述目標(biāo)圖像上的歸一化中心坐標(biāo)和歸一化尺寸；半高寬系數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)；權(quán)重值計(jì)算單元，用于利用二維離散化高斯函數(shù)，根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)和所述半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值；歸一化整體清晰度計(jì)算單元，用于根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度；聚焦單元，用于根據(jù)所述歸一化整體清晰度進(jìn)行聚焦。

可選地，所述半高寬系數(shù)計(jì)算單元包括：第一半高寬系數(shù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的寬度計(jì)算水平方向的半高寬系數(shù)；第二半高寬系數(shù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的高度計(jì)算垂直方向的半高寬系數(shù)。

可選地，所述權(quán)重值計(jì)算單元包括：第一中心坐標(biāo)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)；第二中心坐標(biāo)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)。

可選地，所述歸一化整體清晰度計(jì)算單元包括：第一加權(quán)計(jì)算子單元，用于分別按照相應(yīng)的所述權(quán)重值對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算；整體清晰度計(jì)算子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊加權(quán)計(jì)算后的清晰度進(jìn)行求和計(jì)算獲得整體清晰度；第一求和子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值進(jìn)行求和計(jì)算；歸一化子單元，用于將所述整體清晰度除以所述權(quán)重值之和得到所述歸一化整體清晰度。

可選地，所述歸一化整體清晰度計(jì)算單元包括：第二求和子單元，用于計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值之和；歸一化權(quán)重值計(jì)算子單元，用于分別將各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值除以所述權(quán)重值之和得到對(duì)應(yīng)的歸一化權(quán)重值；第二加權(quán)計(jì)算子單元，用于分別利用所述歸一化的權(quán)重值計(jì)算對(duì)應(yīng)區(qū)塊的歸一化清晰度；第三求和子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的歸一化清晰度進(jìn)行求和計(jì)算得到所述歸一化整體清晰度。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法，通過(guò)用戶(hù)在目標(biāo)圖像上選定的矩形區(qū)域，即感興趣區(qū)域，再利用與該感興趣區(qū)域的幾個(gè)簡(jiǎn)單參數(shù)通過(guò)高斯函數(shù)自動(dòng)生成聚焦用的roi模板，從而避免了存儲(chǔ)roi模板數(shù)據(jù)占用存儲(chǔ)空間。另外，生成的模板可以在用戶(hù)設(shè)置的roi中心沒(méi)有目標(biāo)物時(shí)利用周邊目標(biāo)物聚焦。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為成像、聚焦原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中一種自動(dòng)聚焦方法的流程圖；

圖3為一種感興趣區(qū)域模板的圖像矩陣示意圖；

圖4示出了圖3所示的圖像的成像清晰度的示意圖；

圖5為另一種感興趣區(qū)域模板的圖像矩陣示意圖；

圖6為圖5所示的圖像的成像清晰度的示意圖；

圖7為σ和μ取不同值時(shí)高斯函數(shù)的波形圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2中各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值組成的矩陣g；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例2中各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值組成的另一個(gè)矩陣h；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例3中一種自動(dòng)聚焦裝置的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法，該方法可以用于帶有自動(dòng)聚焦功能的攝像設(shè)備或者系統(tǒng)，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、手持?jǐn)z像機(jī)和可拍攝視頻的手機(jī)等。如圖2所示，該方法包括如下步驟：

s1：獲取已劃分區(qū)塊的目標(biāo)圖像；

s2：分別獲取各個(gè)區(qū)塊的清晰度；

s3：獲取感興趣區(qū)域在目標(biāo)圖像上的歸一化中心坐標(biāo)和歸一化尺寸；

s4：根據(jù)歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)；

s5：利用二維離散化高斯函數(shù)，根據(jù)歸一化中心坐標(biāo)和半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值；

s6：根據(jù)各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度；

s7：根據(jù)歸一化整體清晰度進(jìn)行聚焦。

對(duì)于獲取到的目標(biāo)圖像，可以先利用濾波器對(duì)其進(jìn)行濾波，然后將濾波后的圖像分割成n行m列(m和n都是大于1的正整數(shù)，在一次自動(dòng)聚焦過(guò)程中該m和n都是常數(shù))尺寸相等的區(qū)塊，并分別計(jì)算每個(gè)區(qū)塊的清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)fvi,j(i∈[0,n-1],j∈[0,m-1])，得到n×m個(gè)子清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)的矩陣。在自動(dòng)聚焦過(guò)程中，需要將上述子清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)fvi,j分別加權(quán)后累加，得到該幅圖像的整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)，然后根據(jù)該整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦。當(dāng)該目標(biāo)圖像中具有多個(gè)不同物距的目標(biāo)物時(shí)，由于攝像機(jī)景深有限，會(huì)有多種聚焦清晰的結(jié)果，此時(shí)就需要根據(jù)用戶(hù)的需求，將用戶(hù)設(shè)置的感興趣區(qū)域聚焦清楚。為了將用戶(hù)設(shè)置的感興趣區(qū)域聚焦清楚，在計(jì)算整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)時(shí)需要將感興趣區(qū)域所在的區(qū)塊賦予較大的權(quán)重值，其他區(qū)塊賦予較小的權(quán)重值。利用通過(guò)該方法計(jì)算出來(lái)的整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦時(shí)，就會(huì)有很大概率聚焦在感興趣區(qū)域的目標(biāo)物上，使該目標(biāo)物成像清晰。

例如，如圖3-圖6所示，目標(biāo)物a和目標(biāo)物b(為使模型簡(jiǎn)單，將具有一定大小和紋理的目標(biāo)物a和b分別抽象成一個(gè)點(diǎn))分別分布在圖像中間的上下兩個(gè)位置，將圖像劃分為13×9，(這里13x9只是為了展示roi權(quán)重表而設(shè)例子，實(shí)際可以使任意分塊,m、n為正整數(shù))個(gè)區(qū)塊。如圖3所示，如果將目標(biāo)物a附近的區(qū)塊賦予最大的權(quán)重值3，而將其他區(qū)塊包括目標(biāo)物b附近的區(qū)塊賦予較小的權(quán)重值，則如圖4所示，目標(biāo)物a聚焦清楚成為一個(gè)點(diǎn)，而目標(biāo)物b成像彌散。如圖5所示，如果將目標(biāo)物b附近的區(qū)塊賦予最大的權(quán)重值3，而將其他區(qū)塊包括目標(biāo)物a附近的區(qū)塊賦予較小的權(quán)重值，則如圖6所示，目標(biāo)物b聚焦清楚成為一個(gè)點(diǎn)，而目標(biāo)物a成像彌散。

本實(shí)施例提供的基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法，通過(guò)用戶(hù)在目標(biāo)圖像上選定的矩形區(qū)域，即感興趣區(qū)域，再利用與該感興趣區(qū)域的幾個(gè)簡(jiǎn)單參數(shù)通過(guò)高斯函數(shù)自動(dòng)生成聚焦用的roi模板，從而避免了存儲(chǔ)roi模板數(shù)據(jù)占用存儲(chǔ)空間。另外，如果感興趣區(qū)域內(nèi)有足夠的紋理信息(圖像聚焦清楚和未聚焦清楚時(shí)清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)有明顯差別)，此時(shí)感興趣區(qū)域內(nèi)的加權(quán)后的清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)目標(biāo)圖像的整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)的貢獻(xiàn)較大，利用該整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦時(shí)，感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像清楚。如果感興趣區(qū)域內(nèi)沒(méi)有足夠的紋理信息(圖像聚焦清楚和未聚焦清楚清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)沒(méi)有明顯差別)，而權(quán)重值較小的區(qū)域有足夠的紋理信息，則此時(shí)低權(quán)重區(qū)域的局部清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)加權(quán)后的整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)貢獻(xiàn)較大，利用該整體清晰度評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦時(shí)，聚焦在低權(quán)重區(qū)域內(nèi)紋理豐富的目標(biāo)上，雖然此時(shí)低權(quán)重區(qū)域的圖像清楚，但是聚焦正確。

具體地，上述步驟s4，即所述根據(jù)所述歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)的步驟包括：

根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的寬度計(jì)算水平方向的半高寬系數(shù)。具體是根據(jù)以下公式計(jì)算的：σh＝c3*m*m′，σh為水平方向的半高寬系數(shù)，c3為可以取0.5、1、1.5等值的常數(shù)，m為所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量(即列數(shù))，m′為歸一化尺寸的寬度。

根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的高度計(jì)算垂直方向的半高寬系數(shù)，具體是根據(jù)以下公式計(jì)算的：σv＝c4*n*n′，σv為垂直方向的半高寬系數(shù)，c4為可以取0.5、1、1.5等值的常數(shù)，其可與c3取相同的數(shù)值，n為所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量(即行數(shù))，n′為歸一化尺寸的高度。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所述的感興趣區(qū)域可以是矩形，也可以是其它封閉的幾何形狀，例如，圓形，菱形等。對(duì)于非矩形的其它封閉的幾何形狀，在計(jì)算的過(guò)程中，將其等效為該幾何形狀的外切矩形，其寬高為該外切矩形對(duì)應(yīng)的寬高。

作為具體的實(shí)施方式，上述步驟s5，也即所述根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)和所述半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值的步驟中包括根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)計(jì)算與所述區(qū)塊分布相對(duì)應(yīng)的中心坐標(biāo)的過(guò)程，包括：

首先，根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)，具體是根據(jù)以下公式計(jì)算的：μh＝(m-1)*μ′h，μh為中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)(通過(guò)四舍五入取整)，m為所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量(即列數(shù))，μ′h為所述歸一化中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)；

然后，根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)，具體是根據(jù)以下公式計(jì)算的：μv＝(n-1)*μv′，μv為中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)(通過(guò)四舍五入取整)，n為所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量(即行數(shù))，μv′為歸一化中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)。

本實(shí)施例中，由于需要生成的感興趣區(qū)域模板是與目標(biāo)圖像劃分的區(qū)塊相對(duì)應(yīng)的，并非是與圖像自身的尺寸相對(duì)應(yīng)的，因此用戶(hù)在界面上畫(huà)框選取聚焦區(qū)域(感興趣區(qū)域)后，需要獲取的是該感興趣區(qū)域的歸一化中心坐標(biāo)(μ′h、μv′)和歸一化窗口尺寸大小m′×n′，歸一化后圖像的尺寸大小是1×1，即圖像左上角坐標(biāo)為(0，0)、右下角坐標(biāo)為(1,1)，則：0<μ′h<1、0<μv′<1、c2<m′<1、c2<n′<1。c2是預(yù)設(shè)的最小感興趣區(qū)域尺寸，是一個(gè)常數(shù)，目的是防止用戶(hù)選擇的感興趣區(qū)域過(guò)小以至于在有些情況下無(wú)法自動(dòng)聚焦，如果用戶(hù)選擇的感興趣區(qū)域的寬度m′＜c2或n′＜c2，則選擇m′＝c2、n′＝c2。

具體地，在根據(jù)上述方法分別計(jì)算得到感興趣區(qū)域的水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)以及中心位置的坐標(biāo)后，上述步驟s5中，各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值可以通過(guò)以下函數(shù)計(jì)算得到的：

其中，i和j分別表示所述區(qū)塊所在的行數(shù)和列數(shù)、為大于等于0的整數(shù)，如果目標(biāo)函數(shù)被劃分為m×n(m為列數(shù)、n為行數(shù))個(gè)區(qū)塊，則i∈[0,n-1],j∈[0,m-1]；gi,j表示所述區(qū)塊的權(quán)重值；c1為大于0的常數(shù)、表示最大權(quán)重值，可以取任何大于0的常數(shù)，本實(shí)施例中為了便于gi,j取整一般取大于1的整數(shù)；μh和μv分別表示所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，σh和σv分別表示水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)，為大于0的常數(shù)。在分別按照上述公式(1)計(jì)算出各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值后，組成自動(dòng)聚焦感興趣區(qū)域矩陣，也即感興趣區(qū)域模板。

上述公式(1)是通過(guò)以下過(guò)程得到的：

首先，一維高斯函數(shù)為：對(duì)其進(jìn)行歸一化，在(-inf,+inf)區(qū)間(實(shí)際上該區(qū)間是圖像的歸一化寬度，不能是全空間)上的積分等于1，則：其中a、μ和σ為常數(shù)且a＞0，μ為峰的中心位置，σ和峰的半高寬(fwhm，峰值高度一半時(shí)的峰寬度)成正比，因此修改σ可以調(diào)整高斯函數(shù)峰的半高寬，這里我們?chǔ)覟榘敫邔捪禂?shù)。圖7示出了σ和μ取不同值時(shí)高斯函數(shù)的波形。

然后，歸一化的二維高斯函數(shù)為：

其中，μh、μv、σh和σv均為常數(shù)，(μh、μv)為中心位置，σ和峰的半高寬成正比。

最后，二維離散高斯函數(shù)為：其中，i和j分別是各個(gè)離散單元的下表，表示第i行第j列，為大于等于0的整數(shù)；σh和σv分別是水平方向和垂直方向的標(biāo)準(zhǔn)差，為大于0的常數(shù)。c1為常數(shù)，可以取任何大于0的數(shù)，為最大權(quán)重值，本實(shí)施例中一般取大于1的整數(shù)。

在根據(jù)上述公式計(jì)算出各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值gi,j后，上述步驟s6，即所述根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度的步驟包括：

首先，分別按照相應(yīng)的所述權(quán)重值對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，即gi,j*fvi,j，i∈[0,n-1],j∈[0,m-1]；

然后，對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊加權(quán)計(jì)算后的清晰度進(jìn)行求和計(jì)算獲得整體清晰度，即σ(gi,j*fvi,j)；

再對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值進(jìn)行求和計(jì)算，即σgi,j；

最后，將所述整體清晰度除以所述權(quán)重值之和得到所述歸一化整體清晰度，即

作為可替換的具體實(shí)施方式，上述步驟s6，即所述根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度的步驟包括：

首先，計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值之和，即σgi,j；

然后，分別將各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值除以所述權(quán)重值之和得到對(duì)應(yīng)的歸一化權(quán)重值，即

再分別利用所述歸一化的權(quán)重值計(jì)算對(duì)應(yīng)區(qū)塊的歸一化清晰度，即g′i,j*fvi,j；

最后，對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的歸一化清晰度進(jìn)行求和計(jì)算得到所述歸一化整體清晰度，即fvsum＝σ(g′i,j*fvi,j)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦方法，具體可用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)、攝像機(jī)和可拍攝視頻的手機(jī)等設(shè)備，包括如下步驟：

第一步：獲取用戶(hù)選擇的矩形感興趣區(qū)域在目標(biāo)圖像上的歸一化中心坐標(biāo)(μ′h，μv′)和歸一化尺寸m′×n′，以及目標(biāo)圖像被劃分的區(qū)塊數(shù)m×n(寬×高)。如果m′＜c2，則m′＝c2，如果n′＜c2，則n′＝c2，c2是預(yù)設(shè)的最小感興趣區(qū)域尺寸。例如，用戶(hù)選擇目標(biāo)圖像的中心位置作為感興趣區(qū)域即歸一化中心坐標(biāo)為(0.5，0.5)，目標(biāo)圖像被劃分的區(qū)塊數(shù)為13×9(m＝13，n＝9)，其中，m′和n′的值可以根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行選擇，例如對(duì)于m＝13，n＝9的窗口劃分，如果是m’＝0.38,n’＝0.44，那么用戶(hù)選擇的roi區(qū)域大約是5×4個(gè)小窗口。

第二步：分別根據(jù)公式μh＝(m-1)*μ′h、μv＝(n-1)*μv′計(jì)算中心坐標(biāo)的橫縱坐標(biāo)，分別根據(jù)公式σh＝c3*m*m′、σv＝c4*n*n′計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)。

以圖8和圖9兩個(gè)示例來(lái)進(jìn)行描述：

如圖8所示，當(dāng)選擇中心區(qū)域聚焦時(shí)，歸一化中心坐標(biāo)為(0.5，0.5)，并且m＝13,n＝9,c1＝4,c2＝0.2,c3＝0.5,c4＝0.5,m′＝1,n′＝1，μ′h＝0.5，μ′v＝0.5時(shí)，計(jì)算得到μh＝6、μv＝4、σh＝6.5、σv＝4.5，最終的權(quán)重和為350。

如圖9所示，用戶(hù)選擇畫(huà)面右下方的區(qū)域聚焦時(shí)，并且m＝13,n＝9,c1＝4,c2＝0.2,c3＝0.5,c4＝0.5,m′＝0.4,n′＝0.3，μ′h＝0.6，μ′v＝0.7，計(jì)算得到μh＝7.2、μv＝5.6、σh＝2.6、σv＝1.35，最終得到的權(quán)重和為83。

第三步：在根據(jù)上述方法分別計(jì)算得到感興趣區(qū)域的水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)以及中心位置的坐標(biāo)后，根據(jù)以下公式計(jì)算各個(gè)區(qū)塊的權(quán)重值，即得到感興趣區(qū)域模板矩陣g：

當(dāng)c1＝4、μh＝6、μv＝4、σh＝5.5、σv＝4.5時(shí)，gi,j四舍五入取整，計(jì)算得到的矩陣g如圖8所示。

第四步：利用公式或計(jì)算得到歸一化的整體清晰度后，根據(jù)該歸一化的整體清晰度和其他參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)聚焦。

實(shí)施例3

如圖10所示，本施例提供一種基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦裝置，是與上述實(shí)施例1提供的方法對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品實(shí)施方式，包括：

第一獲取單元u1，用于獲取已劃分區(qū)塊的目標(biāo)圖像；

第二獲取單元u2，用于分別獲取各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度；

第三獲取單元u3，用于獲取感興趣區(qū)域在所述目標(biāo)圖像上的歸一化中心坐標(biāo)和歸一化尺寸；

半高寬系數(shù)計(jì)算單元u4，用于根據(jù)所述歸一化尺寸分別計(jì)算水平方向和垂直方向的半高寬系數(shù)；

權(quán)重值計(jì)算單元u5，用于利用二維離散化高斯函數(shù)，根據(jù)所述歸一化中心坐標(biāo)和所述半高寬系數(shù)分別計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值；

歸一化整體清晰度計(jì)算單元u6，用于根據(jù)各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值和清晰度計(jì)算所述目標(biāo)圖像的歸一化整體清晰度；

聚焦單元u7，用于根據(jù)所述歸一化整體清晰度進(jìn)行聚焦。

本實(shí)施例提供的基于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦裝置，通過(guò)用戶(hù)在目標(biāo)圖像上選定的矩形區(qū)域，即感興趣區(qū)域，再利用與該感興趣區(qū)域的幾個(gè)簡(jiǎn)單參數(shù)通過(guò)高斯函數(shù)自動(dòng)生成聚焦用的roi模板，從而避免了存儲(chǔ)roi模板數(shù)據(jù)占用存儲(chǔ)空間。另外，生成的模板可以在用戶(hù)設(shè)置的roi中心沒(méi)有目標(biāo)物時(shí)利用周邊目標(biāo)物聚焦。

作為具體的實(shí)施方式，所述半高寬系數(shù)計(jì)算單元u4包括：

第一半高寬系數(shù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的寬度計(jì)算水平方向的半高寬系數(shù)；

第二半高寬系數(shù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化尺寸的高度計(jì)算垂直方向的半高寬系數(shù)。

作為具體的實(shí)施方式，所述權(quán)重值計(jì)算單元u5包括：

第一中心坐標(biāo)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在水平方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的橫坐標(biāo)；

第二中心坐標(biāo)計(jì)算子單元，用于根據(jù)所述區(qū)塊在垂直方向上的數(shù)量和所述歸一化中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)計(jì)算所述中心坐標(biāo)的縱坐標(biāo)。

作為其中一種具體實(shí)施方式，所述歸一化整體清晰度計(jì)算單元u6包括：

第一加權(quán)計(jì)算子單元，用于分別按照相應(yīng)的所述權(quán)重值對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的清晰度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算；

整體清晰度計(jì)算子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊加權(quán)計(jì)算后的清晰度進(jìn)行求和計(jì)算獲得整體清晰度；

第一求和子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值進(jìn)行求和計(jì)算；

歸一化子單元，用于將所述整體清晰度除以所述權(quán)重值之和得到所述歸一化整體清晰度。

作為可替換的具體實(shí)施方式，所述歸一化整體清晰度計(jì)算單元u6包括：

第二求和子單元，用于計(jì)算各個(gè)所述區(qū)塊的所述權(quán)重值之和；

歸一化權(quán)重值計(jì)算子單元，用于分別將各個(gè)所述區(qū)塊的權(quán)重值除以所述權(quán)重值之和得到對(duì)應(yīng)的歸一化權(quán)重值；

第二加權(quán)計(jì)算子單元，用于分別利用所述歸一化的權(quán)重值計(jì)算對(duì)應(yīng)區(qū)塊的歸一化清晰度；

第三求和子單元，用于對(duì)各個(gè)所述區(qū)塊的歸一化清晰度進(jìn)行求和計(jì)算得到所述歸一化整體清晰度。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。