一种摄像头模组调焦检测方法、装置、系统及检测设备.pdf

本发明适用于图像处理领域，提供了一种摄像头模组调焦检测方法、装置、系统及设备，所述方法包括下述步骤：采集摄像头模组的图像数据；从采集到的所述图像数据中解析出调焦检测所需的数据；对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。在本发明中，通过从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据，再对调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度，并进一步得出反映图片清晰程度的分析结果，能提高检测时的图像数据传输速度、有较防止环境的亮度变化带来的影响。

1.  一种摄像头模组调焦检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
采集摄像头模组的图像数据；
从采集到的所述图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；
根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从采集到的所述图像数据中解析出调焦检测所需的数据的步骤具体为：
根据图像的格式对采集到的所述图像数据进行通道分离，解析出调焦检测所需通道的数据；
从所述调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的关键区域数据并输出。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据图像的格式对采集到的所述图像数据进行通道分离，解析出调焦检测所需通道的数据的步骤具体为：
确定采集到的图像数据的格式；
对于RAW格式的图像数据，解析出其中Gr通道的数据；
对于YUV格式的图像数据，解析出其中Y通道的数据。

4.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度的步骤具体为：
循环检测所述关键区域中每一行的各像素点，并分别将各像素点亮度值与后一像素点亮度值差值的绝对值作为各像素点的亮度变化值；
将各亮度变化值比其所在行前、后像素点的亮度变化值都大的像素点确定为其所在行的黑白交界点；
将各黑白交界点前后设定范围内的最大亮度值减去最小亮度值得到各黑白交界点的对比度。

5.  如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果的步骤具体为：
将各黑白交界点的亮度变化值除以其对比度得到各黑白交界点的亮度变化修正值；
根据各黑白交界点的亮度变化修正值确定整个关键区域的平均亮度变化修正值，即为分析结果。

6.  一种摄像头模组调焦检测装置，其特征在于，所述装置包括：
数据采集单元，用于采集摄像头模组的图像数据；
数据解析单元，用于从所述数据采集单元采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
亮度值分析单元，用于对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；以及
交界点分析单元，用于根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。

7.  如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据解析单元包括：
通道分离模块，用于根据图像的格式对采集到的所述图像数据进行通道分离，解析出调焦检测所需通道的数据；以及
区域选取模块，用于从所述调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的关键区域数据并输出。

8.  如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述亮度值分析单元包括：
亮度变化值确认模块，用于循环检测所述关键区域中每一行的各像素点，并分别将各像素点亮度值与后一像素点亮度值差值的绝对值作为各像素点的亮度变化值；
交界点确认模块，用于将各亮度变化值比其所在行前、后像素点的亮度变化值都大的像素点确定为其所在行的黑白交界点；
对比度计算模块，用于将各黑白交界点前后设定范围内的最大亮度值减去最小亮度值得到各黑白交界点的对比度。

9.  如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述交界点分析单元包括：
修正值确认模块，用于将各黑白交界点的亮度变化值除以其对比度得到各黑白交界点的亮度变化修正值；以及
结果计算模块，用于根据各黑白交界点的亮度变化修正值确定整个关键区域的平均亮度变化修正值，即为分析结果。

10.  一种包含权利要求6至9任一项所述摄像头模组调焦检测装置的摄像头检测系统。

11.  一种包含权利要求10所述摄像头检测系统的检测设备。

一种摄像头模组调焦检测方法、装置、系统及检测设备
技术领域
本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种摄像头模组调焦检测方法、装置、系统及检测设备。
背景技术
近年来手机行业发展迅速，而其中使用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器为核心的手机摄像头模块也在手机组成中占有越来越重要的地位。另外，手机摄像头的像素也有不断增大的趋势，目前市场上手机所采用的主流摄像头为2百万(MEGA)像素，而部分手机则装载5MEGA像素的摄像头，高端手机的摄像像素正在向8MEGA像素发展。
在手机摄像头的生产过程中，对摄像头模组调焦是其中较为关键的一个步骤。调焦过程一般如下：确认调焦所用器件无误后，先初始化摄像头模组，然后利用图像采集卡从摄像头模组中采集数据，并将采集到的数据送至电脑后用算法侦测其图像清晰程度，如果不清晰则调节镜头，则改变焦距直至算法所得的值达到所需要求为止。
在图像采集卡与电脑的数据传输方式过程中，常使用的传输接口为USB接口。而符合USB 2.0协议的采集卡的极限传输速度为480Mbit/s(即60M byte/s)，而一张5MEGA像素的摄像头产生的原始拜尔数据(Raw Bayer Data，RAW)格式的图片大小就可能达到5M bytes。如果再计算上USB协议所必要的封装和相关USB驱动能力的限制，5MEGA像素摄像头在全分辨率下，数据通过USB传输在电脑显示的帧率很难超过5帧/秒。这样的速度显然很难适应动态和实时的调焦过程，将极大地影响生产的效率。但是，目前使用非USB接口的采集卡造价相对昂贵，也不利于大规模生产的应用。
另外，现有的调焦验证算法多为计算指定位置的对比度，而对比度的计算容易受到光照、镜头边沿性(即由于手机摄像模组的局限，或多或少会出现的中心亮度高于边缘的现象)等环境的影响，容易不准确从而误导调焦。
综上所述，现有摄像头模组调焦检测方法对于图片数据的传输速度慢、很难适应动态和实时的调焦过程，检测结果受环境影响大。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种摄像头模组调焦检测方法，旨在解决现有摄像头模组调焦检测方法对于图片数据的传输速度慢、很难适应动态和实时的调焦过程，检测结果受环境影响大的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种摄像头模组调焦检测方法，所述方法包括下述步骤：
采集摄像头模组的图像数据；
从采集到的所述图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；
根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。
本发明实施例的另一目的在于提供一种摄像头模组调焦检测装置，所述装置包括：
数据采集单元，用于采集摄像头模组的图像数据；
数据解析单元，用于从所述数据采集单元采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
亮度值分析单元，用于对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；以及
交界点分析单元，用于根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。
本发明实施例的另一目的在于提供一种包含上述摄像头模组调焦检测装置的摄像头检测系统。
本发明实施例的另一目的在于提供一种包含上述摄像头检测系统的检测设备。
在本发明实施例中，通过从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据，再对调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度，并进一步得出反映图片清晰程度的分析结果，实现了一种摄像头模组调焦检测方法，能提高对摄像头模组调焦检测时的图像数据传输速度、易于适应动态和实时的调焦过程，降低了摄像头模组调焦检测时受环境的影响、有较防止环境的亮度变化带来的影响，调焦的准确度大幅提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的摄像头模组调焦检测方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的RAW格式的图像数据各彩色通道的排列方式示意图；
图3是本发明实施例提供的YUV格式的图像数据各彩色通道的排列方式示意图；
图4(1)是本发明实施例提供的图像的五个ROI检测示意图；
图4(2)是本发明实施例提供的图像的九个ROI检测示意图；
图5是本发明实施例提供的图像的黑白交界点的示意图；
图6是本发明实施例提供的摄像头模组调焦检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中，通过从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据，再对调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度，并进一步得出反映图片清晰程度的分析结果，实现了一种摄像头模组调焦检测方法
图1示出了本发明实施例提供的摄像头模组调焦检测方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，采集摄像头模组的图像数据；
在步骤S102中，从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
在步骤S103中，对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；
在步骤S104中，根据图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。
在本发明实施例中，可以通过采集摄像头模组的同步信号对图像数据进行采集，采集到的是一副完整的图像，包含了图像所应有的全部信息。
然后，解析调焦检测所需的数据，步骤S102具体为：
步骤1.根据图像的格式对采集到的图像数据进行通道分离，解析出调焦检测所需通道的数据；
步骤2.从调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的关键区域(Region Of Interest，ROI)数据并输出。
在上述流程中，从摄像头模组采集到的图像数据一般有两类：
1.RAW格式的图像数据，此图像数据分为四个彩色通道：Gr、R、Gb和B，排列方式如图2所示。进行调焦分析时，仅需要对Gr通道集中分析，而其它三个通道的数据在单一的调焦测试中可以不予计算，其中Gr通道的数据只占全部图像数据的1/4。
2.以YUV为代表的图像数据，排列方式如图3所示，此类图像数据以RAW格式的图像数据通过ISP处理得来。进行调焦分析时，也仅需关注Y通道的数据，而U、V通道的数据为色差，不对调焦测试产生影响，因而在调焦测试中可以不予计算，其中Y通道的数据只占全部图像数据的1/2。
由上可知，可以针对调焦处理对两类采集到的图像数据作一些优化处理，仅输出调焦所关注的通道的数据而不输出其他无关通道的数据，这样可以大量节约传输带宽，上述步骤1具体包括：
1.确定采集到的图像数据的格式；
2.对于RAW格式的图像数据，解析出其中Gr通道的数据；
3.对于YUV格式的图像数据，解析出其中Y通道的数据。
另外，调焦检测也并非对一幅图像中所有位置均进行检测，常见的调焦检测只针对图像的五个ROI进行检测，如图4(1)，特别的调焦检测也仅针对九个ROI进行检测，如图4(2)所示，因此，在上述步骤2中，从调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的五个或九个ROI数据并通过USB串型总线输出，不在这些ROI内的数据不必输出，这样可以达到在不影响调焦检测的同时提高传输的速率。并且，传输不再受制于USB传输速度的瓶颈，其传输速度上限可达480Mbit/s，并提高了显示帧率。当然，从调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的ROI数据也可以通过其他总线输出。
接着，对接收到的数据的亮度值边缘化变化梯度进行分析，上述步骤S103具体为：
步骤1.循环检测ROI中每一行的各像素点，并分别将各像素点亮度值与后一像素点亮度值差值的绝对值作为各像素点的亮度变化值；
步骤2.将各亮度变化值比其所在行前、后像素点的亮度变化值都大的像素点确定为其所在行的黑白交界点；
在黑白边缘时，像素点的亮度变化最剧烈，反映为图像的黑白交界点，如图5所示，图中edge strength即为像素点1的亮度变化值，黑白交界处像素点的亮度变化值都将大于其所在行前、后两像素点的亮度变化值，图5中像素点1即为黑白交界点。也就是说，对于待测线对，每一个从黑到白或从白到黑的过程，都存在一个像素点，其亮度变化值大于其前、后两像素点的亮度变化值。
步骤3.将各黑白交界点前后设定范围内的最大亮度值减去最小亮度值得到各黑白交界点的对比度；
这里，先得到黑白交界点前、后各10个像素点中的最大亮度值和最小亮度值，并将得到的最大亮度值与最小亮度值的差值作为对比度。
然后，根据图形中各行的黑白交界点及其对比度得出分析结果，上述步骤S104具体为：
步骤1.将各黑白交界点的亮度变化值除以对比度得到各黑白交界点的亮度变化修正值；
步骤2.根据各黑白交界点的亮度变化修正值确定整个ROI的平均亮度变化修正值，即为分析结果。
在得到各黑白交界点的亮度变化修正值后，可以先计算ROI每一行中各黑白交界点的亮度变化修正值可以得到该行亮度变化修正值的平均值，再根据得到的各行平均亮度变化修正值计算整个ROI的平均亮度变化修正值，得到的整个ROI的平均亮度变化修正值即为分析结果。
此时，用户可以判断得到的整个ROI的平均亮度变化修正值是否达到既定的标准，如果是则认为调焦完成，结束；否则，对摄像头模组进行调焦处理，执行步骤S101，重新采集图像进行判断。其中，既定的标准根据客户需求、生产良率控制等实际情况经实验后确定。
当然，上述在确定对比度时，考虑的前、后像素点的数目，即设定范围，可以根据实际图卡情况、参考线对宽度、模组分辨率等具体确定。
通过将整个ROI的平均亮度变化修正值作为分析结果，调焦的准确度大幅提高、受环境的影响相对要小，因为本方法主要判断的是图像在黑白边缘变化的锐度，其值在环境变化时的变动是局部的，图像的模糊程度会影响其值大小。同时，通过将整个ROI的平均亮度变化修正值作为分析结果，还可以有较防止环境的亮度变化带来的影响，比现有通过计算模量传递函数(ModulationTransfer Function，MTF)值来作为分析结果有着更高的精确性。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等，该程序用来执行如下步骤：
1.采集摄像头模组的图像数据；
2.从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据；
3.对解析出的所述调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度；
4.根据图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。
图6示出了本发明实施例提供的摄像头模组调焦检测装置的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该摄像头模组调焦检测装置可以用于摄像头检测系统，该摄像头检测系统可以用于检测设备，例如摄像头检测设备等。该摄像头模组调焦检测装置可以是运行于这些检测设备内的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到这些检测设备中或者运行于这些检测设备的应用系统中，其中：
数据采集单元601，采集摄像头模组的图像数据。在本发明实施例中，可以通过采集摄像头模组的同步信号对图像数据进行采集，通过IIC总线对摄像头模组进行控制，通过并行总线采集图像数据。
数据解析单元602，从数据采集单元601采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据。
亮度值分析单元603，对解析出的调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度。
交界点分析单元604，根据所述图像各行的黑白交界点及其对比度得出反映图片清晰程度的分析结果。
其中，数据解析单元602包括：
通道分离模块6021，根据图像的格式对采集到的图像数据进行通道分离，解析出调焦检测所需通道的数据，其实现方式如上所述，不再赘述。
区域选取模块6022，从调焦检测所需通道的数据中解析出调焦检测所需的ROI数据并输出，其实现方式如上所述，不再赘述。
亮度值分析单元603包括：
亮度变化值确认模块6031，循环检测ROI中每一行的各像素点，并分别将各像素点亮度值与后一像素点亮度值差值的绝对值作为各像素点的亮度变化值，其实现方式如上所述，不再赘述。
交界点确认模块6032，将各亮度变化值比其所在行前、后像素点的亮度变化值都大的像素点确定为其所在行的黑白交界点，其实现方式如上所述，不再赘述。
对比度计算模块6033，将各黑白交界点前后设定范围内的最大亮度值减去最小亮度值得到各黑白交界点的对比度，其实现方式如上所述，不再赘述。
交界点分析单元604包括：
修正值确认模块6041，将各黑白交界点的亮度变化值除以其对比度得到各黑白交界点的亮度变化修正值，其实现方式如上所述，不再赘述。
结果计算模块6042，根据各黑白交界点的亮度变化修正值确定整个ROI的平均亮度变化修正值，即为分析结果，其实现方式如上所述，不再赘述。
在本发明实施例中，通过从采集到的图像数据中解析出调焦检测所需的数据，再对调焦检测所需的数据的亮度值边缘变化梯度进行分析，得出图像各行的黑白交界点及其对比度，并进一步得出反映图片清晰程度的分析结果，实现了一种摄像头模组调焦检测方法，能提高对摄像头模组调焦检测时的图像数据传输速度、易于适应动态和实时的调焦过程，降低了摄像头模组调焦检测时受环境的影响、有较防止环境的亮度变化带来的影响，调焦的准确度大幅提高。
另外，通过USB总线输出调焦检测所需的数据，可以降低实现本发明实施例提供的摄像头模组调焦检测方法的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。