一种用于数码视频相机的实时自动聚焦算法

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1、第35卷第8期光电工程Vol.35,No.82008年8月Opto-ElectronicEngineeringAug,2008文章编号：1003-501X(2008)08-0139-06一种用于数码视频相机的实时自动聚焦算法盛云，秦亚杰，洪志良(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海201203)摘要：本文针对数码视频相机的噪声大，主体位置不确定性及实时性要求高等特点，详细讨论了传统自动对焦算法的缺陷并提出了一种新的自动对焦算法。该算法采用一种新的可有效抑制高频噪声的对焦量函数——高斯一阶导数(FDOG)来正确

2、评价图像对焦趋势；支持最近主体优先的感兴趣区域自动选择，使得系统可以自动找到主体所在位置进行对焦；结合爬山法，二叉搜索和插值拟合进行对焦搜索，相比传统的两段爬山法，搜索效率提高了40%；通过对聚焦后的图像进行监视，支持视频模式下的动态自动对焦。该算法在一个数码视频相机平台上实现，实验结果验证了算法的优点，适用于高性能数码视频相机。关键词：自动对焦；数码视频相机；高斯一阶导数；最近主体优先；感兴趣区域；二叉搜索中图分类号：TN492,TN911.73文献标志码：AReal-timeAuto-focusingAlgorit

3、hmforDigitalVideoCameraSHENGYun，QINYa-jie，HONGZhi-liang(StateKeyLabofASICandSystem,FudanUniversity,Shanghai201203,China)Abstract:Digitalvideocamerahasthepropertiesoflargenoise,uncertainlocationofmainbodyandhighrequirementofreal-time.Thedisadvantagesoftraditional

4、auto-focusingalgorithmswerediscussedindetailandanewauto-focusingalgorithmwasproposed.AnovelfocusmeasurefiltercalledFirstDerivativeofGaussian(FDOG)wasdevelopedtoestimatethedegreeoffocusingcorrectlybythesuppressinghighfrequencynoise.Toenabletheauto-focusingsystemt

5、ofocusontheexactmainbody,anautomaticregion-of-interestselectionstrategybasedontheprincipleofnearest-subject-prioritywasadopted.Furthermore,combinedwithmountain-climbingsearch,binarysearchandquadraticinterpolation,theproposedreal-timesearchstrategygreatlyreducest

6、heconvergencetimebyabout40%,whichenablesthevideocameratofastfocus.Theproposedalgorithmissuccessfullyimplementedonaprototypedigitalvideocameraandexperimentresultsaregiventodemonstratetheadvantagesoftheproposedauto-focusingalgorithm.Keywords:auto-focusing;digitalv

7、ideocamera;firstderivativeofGaussian;regionofinterest;binarysearch1引言自动对焦(Auto-focusing，AF)功能是数码相机系统的一项重要功能，它使得相机可以自动调节镜头，而不需要使用者花费精力去手动调节。得益于数字技术的发展，数码相机的功能，性能以及容量都得到了快速发展，同时对视频模式的支持成为重要趋势。因此，对AF系统提出了更高的要求。对比度检测是最受欢迎的被动式AF算法之一，它采用数字图像处理的方法来估计聚焦程度，具有成[1-2]本低，精度高

8、的特点。一个典型的对比度检测AF系统包括三个要素：评价对焦程度的对焦量；搜索算法；感兴趣区域选择。1.1对焦量一般而言，聚焦越好的图像具有越多的高频成分，因此对焦量函数一般通过提取高频分量的方法来评收稿日期：2008-01-05；收到修改稿日期：2008-04-03作者简介：盛云(1982-)，男(汉族)，江苏宜兴人，硕士，主要从