一种自动对焦的方法及装置技术领域
本发明涉及自动对焦领域，特别涉及一种自动对焦的方法及装置。
背景技术
自动对焦方法从应用范围、应用时间来分，可分为传统的自动对焦方法(如
测距法)和基于数字图像处理技术的自动对焦方法。由于基于数字图像处理技
术的自动对焦方法不需要额外的硬件，而仅靠算法就能获得调节参数，故在成
本、体积、质量和功耗等方面都有着明显的优势，逐渐成为了主流的技术方法。
在自动对焦领域，较为经典的自动对焦搜索算法有：遍历搜索法、斐波纳
契搜索法、黄金分割搜索法、爬山搜索法、二次搜索法等。其中应用较为广的
搜索方法是二次搜索法，二次搜索法是指：在对焦马达的全局移动范围内，先
进行粗搜索(即对焦马达移动步长较大,设为Big_Step)，然后在当前的清晰度
评价值最大位置Max_PoS1的前后Big_Step步长范围(即[Max_PoS1-Big_Step,
Max_PoS1+Big_Step])内，再进行一次细搜索(即对焦马达移动步长较小，设
为Small_Step)，获取当前的清晰度评价值最大位置Max_PoS2，即认为是准焦
位置。“二次搜索法”实现过程简单、实用，但在使用过程中，搜索步长Big_Step
和Small_Step的设置较为随意，一般情况下，对焦马达总的移动次数都较多，
进而造成对焦搜索速度慢、对焦时间较长。
综上所述，在使用二次搜索法确定准焦位置的过程中，对焦马达总的移动
次数较多，进而造成对焦搜索的速度较慢、对焦时间较长。
发明内容
本发明提供一种自动对焦的方法及装置，用以解决现有技术中在使用二次
搜索法确定准焦位置的过程中，对焦马达总的移动次数较多，进而造成对焦搜
索的速度较慢、对焦时间较长的问题。
基于上述问题，本发明实施例提供的一种自动对焦的方法，包括：
根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各对应位置处；计算各
对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值最大的对应位置作为
用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置；
继续下一次搜索过程，直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，将第n次
搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置；
其中，n为正整数；所述搜索次数n需满足，搜索次数为n时对焦马达的
总移动次数比搜索次数为n-1时对焦马达的总移动次数小，且搜索次数为n时
对焦马达的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；前后两
次搜索步长之比与所述对焦马达能够移动的最大距离和预设的最后一次搜索
对应的搜索步长Sn相关。
由于本发明实施例提供的自动对焦的方法，根据确定的使当前搜索时对焦
马达的总移动次数比前后两次搜索的总移动次数都小的搜索次数n的取值，移
动对焦马达并确定自动对焦的准焦位置，进而在自动对焦过程中，减少对焦马
达移动的次数，提高对焦搜索的速度、减少对焦所需的时间。
可选的，当n＝1时，第1次搜索对应的搜索步长S1为所述预设的最后一次
搜索对应的搜索步长Sn；
当n≥2时，每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)满足下述表达式：
表达式一
其中，L表示所述对焦马达能够移动的所述最大距离；Si(i＝1、2…n)表示
第i次搜索对应的搜索步长，为正整数；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。
可选的，当n＝1时，完成1次搜索所述对焦马达需要移动的总移动次数
Step总(1)满足下述表达式：
表达式二
当且仅当所述每次对焦搜索对应的搜索步长Si满足表达式一时，总移动次
数Step总(n)满足下述表达式：
表达式三
其中，n≥2；Step总(n)表示完成n次搜索所述对焦马达需要移动的总移动
次数。
可选的，该方法还包括：
若所述搜索步长S1为非整数，和/或当n≥2时每次搜索对应的搜索步长
Si(i＝1、2…n)中有非整数，将所有非整数的搜索步长进行向上取整，调整为整
数；
根据调整后的搜索步长、表达式二和表达式三，重新确定所有非整数的搜
索步长对应的总移动次数Step总(1)和/或总移动次数Step总(n)。
可选的，所述将第n次搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置
之后，还包括：
根据所述准焦位置确定用于进行提升对焦精度的起止位置；
在所述提升对焦精度的起止位置的范围内，选取预设的用于进行曲线拟合
的t个参考点，其中，
根据确定的所述准焦位置、所述预设的t个参考点、以及曲线拟合的算法
进行曲线拟合，并将曲线拟合得到的清晰度评价值最大的位置作为提升对焦精
度后新的准焦位置。
可选的，根据确定的所述准焦位置、所述t个参考点(xi,yi)、以及曲线拟
合的算法进行曲线拟合，包括：
分别将所述准焦位置对应的坐标(xc,yc)、以及所述预设的t个参考点对应
的坐标(xi,yi)(i＝1,2,...,t)代入所述一元m次方程y＝amxm+...+a1x+a0中，组成超定
方程组，通过求解所述超定方程组计算出所述方程的系数ai(i＝1,2,...,m)；
根据确定的一元m次方程、所述准焦位置、所述t个参考点对应的坐标
(xi,yi)、以及曲线拟合的规则，在所述提升对焦精度的起止位置的范围内，通
过曲线拟合的方式确定出对焦马达能够移动到的所有位置处图像的清晰度评
价值中数值最大的位置；
其中，m表示预设的参数，且2≤m≤t；xc表示所述对焦马达需要移动到
的准焦位置；yc表示在准焦位置xc处图像的清晰度评价值；xi表示所述对焦马
达需要移动到的对应位置；yi表示xi位置处的清晰度评价值。
由于本发明实施例提供的自动对焦的方法，在确定出自动对焦的准焦位置
之后，还可以通过曲线拟合的方式，进一步确定提升对焦精度后对焦马达最终
需要移动到的新的准焦位置，进而提升了自动对焦的精度。
本发明实施例提供的一种自动对焦的装置，该装置包括：
搜索模块，用于根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各对应
位置处；计算各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值最大
的对应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置；继续下一次搜
索过程；
准焦位置确定模块，用于直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，将第n
次搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置；
其中，n为正整数；所述搜索次数n需满足，搜索次数为n时对焦马达的
总移动次数比搜索次数为n-1时对焦马达的总移动次数小，且搜索次数为n时
对焦马达的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；前后两
次搜索步长之比与所述对焦马达能够移动的最大距离和预设的最后一次搜索
对应的搜索步长Sn相关。
由于本发明实施例提供的自动对焦的装置，搜索模块可以根据确定的使当
前搜索时对焦马达的总移动次数比前后两次搜索的总移动次数都小的搜索次
数n的取值进行对焦搜索，准焦位置确定模块在搜索模块进行搜索的次数达到
确定出的搜索次数n时，将第n次搜索确定的次准焦位置作为自动对焦的准焦
位置，进而在自动对焦过程中，减少对焦马达移动的次数，提高对焦搜索的速
度、减少对焦所需的时间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的自动对焦的方法流程示意图；
图2A为本发明实施例提供的自动对焦方法中“三次搜索法”对焦马达第
一次搜索时移动的位置示意图；
图2B为本发明实施例提供的自动对焦方法中“三次搜索法”对焦马达第
二次搜索时移动的位置示意图；
图2C为本发明实施例提供的自动对焦方法中“三次搜索法”对焦马达第
三次搜索时移动的位置示意图；
图3为本发明实施例提供的拟合曲线和峰值点的示意图；
图4为本发明实施例提供的自动对焦的方法的具体实施流程的步骤示意
图；
图5为本发明实施例提供的提升对焦精度的自动对焦方法的整体流程图；
图6为本发明实施例提供的一种自动对焦装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种自动对焦的装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各对应位
置处；计算各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值最大的
对应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置；继续下一次搜索
过程，直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，将第n次搜索确定出的次准焦
位置作为自动对焦的准焦位置；其中，n为正整数；搜索次数n需满足，搜索
次数为n时对焦马达的总移动次数比搜索次数为n-1时对焦马达的总移动次数
小，且搜索次数为n时对焦马达的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的
总移动次数小；前后两次搜索步长之比与对焦马达能够移动的最大距离和预设
的最后一次搜索对应的搜索步长Sn相关。
这样与现有技术在使用二次搜索法确定准焦位置的过程中，对焦马达总的
移动次数较多，进而造成对焦搜索的速度较慢、对焦时间较长相比，采用本发
明实施例提供的自动对焦的方法，根据确定的使当前搜索时对焦马达的总移动
次数比前后两次搜索的总移动次数都小的搜索次数n的取值，移动对焦马达并
确定自动对焦的准焦位置，进而在自动对焦过程中，减少对焦马达移动的次数，
提高对焦搜索的速度、减少对焦所需的时间。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图1所示，本发明实施例自动对焦的方法包括：
步骤101，根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各对应位置
处；计算各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值最大的对
应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置；
步骤102，继续下一次搜索过程，直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，
将第n次搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置；
其中，n为正整数；搜索次数n需满足，搜索次数为n时对焦马达的总移
动次数比搜索次数为n-1时对焦马达的总移动次数小，且搜索次数为n时对焦
马达的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；前后两次搜
索步长之比与对焦马达能够移动的最大距离和预设的最后一次搜索对应的搜
索步长Sn相关。
本发明实施例提供的自动对焦的方法，可以看作是在“二次搜索法”基础
上，推广为“n次搜索法”，并通过枚举法确定使对焦马达的总移动次数最少的
n的取值，使得搜索步长最优化，即总的移动次数最少，提高搜索速度，减少
对焦时间；此外，在确定出自动对焦的准焦位置(当前的清晰度评价值最大的
位置)之后，在该准焦位置的附近选取t个参考点，通过曲线拟合法，计算峰
值点，得到最终的准焦位置(即自动对焦完成时对焦马达最终需要移动到的位
置)，从而进一步提高了对焦的精度。
实施中，本发明实施例中提供的自动对焦方法，进行对焦搜索的过程与现
有技术类似，即针对每一次对焦搜索，根据本次搜索的起止位置和本次搜索对
应的搜索步长，移动对焦马达到各对应位置处；并通过现有技术，确定对焦马
达移动到的各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，从所有评价值中选取数
值最大的位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置(即将清晰度
评价值最大的对应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置)。
之后再继续执行下一次的搜索过程，直到进行对焦搜索的搜索次数达到本
发明确定出的最佳搜索次数n(为正整数)，并将第n次搜索过程中确定出的次
准焦位置作为自动对焦的准焦位置；其中本发明确定的搜索次数n为正整数；
搜索次数n需满足，搜索次数为n时对焦马达的总移动次数比搜索次数为n-1
时对焦马达的总移动次数小，且搜索次数为n时对焦马达的总移动次数比搜索
次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；也就是说，确定的搜索次数n必须使
当前搜索时对焦马达需要移动的总移动次数比前后两次搜索时对焦马达需要
移动的总移动次数都小，此时，认为搜索次数为n时，对焦马达完成自动对焦
需要移动的总移动次数最少。
由于对焦马达性能的不同，每个对焦马达都会对应一个能够移动的最大移
动范围，根据需要假设最终的搜索步长精度为Sn；同时，由于每次对焦搜索都
是以上一次搜索的清晰度评价值最大的位置以及上一次搜索的搜索步长为基
础，因此，前后两次搜索步长之比与对焦马达能够移动的最大距离和预设的最
后一次搜索对应的搜索步长Sn(即假设的最终的搜索步长精度为Sn)相关(具
体的相关关系即为表达式一中每一次搜索对应的搜索步长之间的关系)。
本发明提供的自动对焦方法中，涉及到的每次对焦搜索对应的搜索步长
Si(i＝1、2…n)、以及完成i次搜索对焦马达需要移动的总移动次数Step(i)(i＝1、
2…n)，分别通过以下三个表达式确定，即：
可选的，当n＝1时，第1次搜索对应的搜索步长S1为预设的最后一次搜索
对应的搜索步长Sn；
当n≥2时，每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)满足下述表达式：
表达式一
其中，L表示对焦马达能够移动的最大距离；Si(i＝1、2…n)表示第i次搜索
对应的搜索步长，为正整数；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。
可选的，当n＝1时，完成1次搜索对焦马达需要移动的总移动次数Step总(1)
满足下述表达式：
表达式二
当且仅当每次对焦搜索对应的搜索步长Si满足表达式一时，总移动次数
Step总(n)满足下述表达式：
表达式三
其中，n≥2；Step总(n)表示完成n次搜索对焦马达需要移动的总移动次数。
为了更好的说明本发明实施例中涉及的上述四个表达式，本发明会引入一
些其它的表达式对上述四个表达式(即表达式一到四)进行解释说明，下面在
对本发明的方法进行详细介绍的过程中，会具体对上述表达式一到表达式三的
推导过程或者应用进行说明。
本发明提供的自动对焦方法，其重点在于确定出最佳的搜索次数n，使对
焦马达在n次搜索时，总移动次数最少，下面对具体的确定过程进行介绍。
实施中，可以假设对焦马达的移动范围为[0,L](即对焦马达能够移动的最
大距离为L)，最终的搜索步长精度为Sn(即预设的最后一次搜索对应的搜索
步长Sn)，在自动对焦的过程中，搜索步长Si(i＝1,2,...,n)可以根据对焦马达能够
移动的最大距离，以及预设的最后一次搜索对应的搜索步长Sn来确定，则根据
现有技术中对焦马达在完成自动对焦时的移动规则，可以推导出完成n次搜索
对焦马达需要移动的总移动次数Step总(n)，如表达式四所示：
表达式四
其中，L表示对焦马达能够移动的最大距离；Si(i＝1,2,...,n)表示第i次搜索
对应的搜索步长；n≥2；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。但由于移动次数不能为非整数，故
总的移动次数Step总(n)的准确表达(即表达式四)可以变形为如表达式五所示：
表达式五
其中，为表示对x进行向上取整。为了方便分析，首先采用表达式四
进行计算，在n≥2的情况下，根据均值不等式可得到下述表达式六，
表达式六
将上述表达式六进行化简，可以得到下述表达式七：
表达式七
其中，L表示对焦马达能够移动的最大距离；Si(i＝1,2,...,n)表示第i次搜索
对应的搜索步长；n≥2；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。
在进行对焦搜索时，每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)满足表达
式一，而表达式一就是根据表达式四和表达式七进行变形得到的，实施中，可
以根据上述表达式四到八，通过枚举法进行归纳推理，逐个考察n的取值的所
有可能情况。
例如，首先令n的取值为1，此时，对焦马达只需进行一次搜索，也就是
说，当n＝1时，搜索步长S1即为预设的最后一次搜索对应的搜索步长Sn；可
选的，当n＝1时，第1次搜索对应的搜索步长S1为预设的最后一次搜索对应的
搜索步长Sn。
再将n的取值加1，即n＝2时，对焦马达需要搜索两次；当n≥2时，其过
程与n＝2时类似，即根据最大距离L，以及最后一次搜索对应的搜索步长Sn，
就可以通过枚举法确定n＝2时每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2)。
可选的，当n≥2时，每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)满足下述
表达式：
表达式一
其中，L表示对焦马达能够移动的最大距离；Si(i＝1、2…n)表示第i次搜索
对应的搜索步长，为正整数；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。
也就是说，当n的取值不同时，本次搜索对应的搜索步长的计算方式也不
同，当只进行一次搜索时，第1次搜索对应的搜索步长S1为预设的最后一次搜
索对应的搜索步长Sn；当n≥2时，前后两次搜索步长之比与对焦马达能够移动
的最大距离和预设的最后一次搜索对应的搜索步长Sn呈正相关。
实施中，当n的取值不同时，完成n次搜索对焦马达需要移动的总移动次
数Step总(n)的计算方式也不相同，下面具体进行介绍。
当n的取值为1，第1次搜索对应的搜索步长S1为预设的最后一次搜索对
应的搜索步长Sn时，根据表达式四和表达式五，可以推导出n＝1时，总移动次
数Step总(1)，由于n＝1，因此第一次搜索对焦马达需要移动的次数Step(1)就是总
移动次数Step总(1)。
可选的，当n＝1时，完成1次搜索对焦马达需要移动的总移动次数Step总(1)
满足下述表达式：
表达式二
由于当n＝1时，只相当于是对焦马达在最大距离L范围内，根据搜索步长
S1移动，因而可以根据表达式二计算n＝1时对焦马达需要移动的总移动次数
Step总(1)。
当n≥2时，第n次搜索对应的搜索步长Sn，可以根据表达式四和表达式五
推导出n≥2时，总移动次数Step总(n)。
可选的，当且仅当每次对焦搜索对应的搜索步长Si满足表达式一时，总移
动次数Step总(n)满足下述表达式：
表达式三
其中，n≥2；Step总(n)表示完成n次搜索对焦马达需要移动的总移动次数。
综上，对于某个图像采集设备的自动对焦系统，对焦马达的移动范围为[0,L]
(即对焦马达能够移动的最大距离为L)，以及最终的搜索步长精度为Sn(即
预设的最后一次搜索对应的搜索步长Sn)是确定的离散值，其中表达式一为使
得对焦马达的总移动次数Step总(n)最少的搜索次数n的取值的选取条件，通过
枚举法等方法可以根据n的取值、以及表达式一确定每次对焦搜索对应的搜索
步长Si(i＝1、2…n)；并根据n的取值、表达式二和表达式三计算完成n次搜索
对焦马达需要移动的总移动次数Step总(n)。
在计算每一次搜索对应的搜索步长Si时，可能会出现计算的搜索步长Si
为非整数，可选的，该方法还包括：若搜索步长S1为非整数，和/或当n≥2时
每次搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)中有非整数，将所有非整数的搜索步长
进行向上取整，调整为整数；根据调整后的搜索步长、表达式二和表达式三，
重新确定所有非整数的搜索步长对应的总移动次数Step总(1)和/或总移动次数
Step总(n)。
也就是说，若当n＝1时对应的搜索步长S1，和/或当n≥2时通过表达式一计
算的每次对焦搜索对应的搜索步长Si出现非整数，不管n的取值为多少，都要
将所有非整数的搜索步长进行向上取整，调整为整数，即可以将其代入表达式
五；根据调整后的搜索步长，代入表达式二和表达式三，重新计算总移动次数
Step总(1)和/或总移动次数Step总(n)，并根据重新确定的总移动次数进行对焦马达
的搜索过程。
例如，对于某个图像采集设备的自动对焦系统，假设对焦马达能够移动的
最大距离L＝1024(1024是量化后的值，由对焦马达的属性决定，比如对于某
个具有3.4mm可移动范围的对焦马达，那么1024对应实际物理距离3.4mm，
512对应实际物理距离1.7mm，以此类推)；预设的最后一次搜索对应的搜索步
长Sn为8；通过枚举法确定使对焦马达总的移动次数最少的n的取值，逐个使
n取不同的取值，首先，计算当n＝1时,Step总(1)＝1024/8+1＝129，S1＝8；当n＝2
时,S1＝64，S2＝8，当n＝3时,
S1＝128，S2＝32，S3＝8；当n＝4时，
S1＝181.02，S2＝64，S3＝22.62，S4＝8。
由于上述计算出来的搜索步长Si(i＝1,2,...,n)不能取小数，故当n＝4时，计
算出来的搜索步长S1＝181.02和S3＝22.62，需要进行向上取整调整为整数，也
就是说，当n＝4时，搜索步长S1＝182，S2＝64，S3＝23，S4＝8，根据表达式五重
新计算移动次数当n为其他值
时，计算过程类似，不再重复赘述。
上述将非整数的搜索步长调整为整数之后，通过重新计算得到的结果可以
看出，当搜索次数n＝3时，最终总移动次数Step总(3)＝27已经为最少，即搜索次
数n＝3时满足，搜索次数为n时对焦马达的总移动次数比搜索次数为n-1时对
焦马达的总移动次数小，即Step总(3)≤Step总(2)，且满足搜索次数为n时对焦马达
的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；即
Step总(3)≤Step总(4)；也就是说搜索次数n的取值为3，即可以采用“三次搜索法”
完成自动对焦。第一次以搜索步长128(即S1＝128)搜索一次，接着，在第一
次搜索时清晰度评价值最大的位置Max_Pos1(假设为384)的前后128(即
S1＝128)步长范围(即[384-128,384+128])内，再进行第二次搜索；第二次以
步长32(即S2＝32)搜索一次，接着，在第一次搜索时清晰度评价值最大位置
Max_Pos2(假设为416)的前后32(即S2＝32)步长范围(即[416-32,416+32])
内，再进行第三次搜索；第三次以步长8(即S3＝8)搜索一次，那么第三次搜
索时清晰度评价值最大位置Max_Pos3(假设为392)，即为自动对焦需要确定
的准焦位置。
为了更加清楚的描述上述“三次搜索法”的实例，下面在坐标轴中分别表
示出对焦马达每次搜索所移动的具体位置。如图2A所示，为本发明实施例提
供的自动对焦方法中“三次搜索法”对焦马达第一次搜索时移动的位置示意图。
图中为第一次搜索时，对焦马达移动的位置；其中，第一次搜索的搜索步长为
S1＝128，清晰度评价值最大的位置为点1(即384处)；点2和点3分别为第二
次(即下一次)搜索的起止位置。
如图2B所示，为本发明实施例提供的自动对焦方法中“三次搜索法”对
焦马达第二次搜索时移动的位置示意图。图中为第二次搜索时，对焦马达移动
的位置；其中，第二次搜索的搜索步长为S2＝32，清晰度评价值最大的位置为
点4(即416处)；点1和点5分别为第三次(即下一次)搜索的起止位置；点
1和点2即为图2A中上一次搜索确定的本次搜索的起止位置点1和点2。
如图2C所示，为本发明实施例提供的自动对焦方法中“三次搜索法”对
焦马达第三次搜索时移动的位置示意图。图中为第三次搜索时，对焦马达移动
的位置；其中，第三次搜索的搜索步长为S3＝8，清晰度评价值最大的位置为点
6(即392处)；点1和点5分别为第二次(即上一次)搜索确定的本次搜索的
起止位置；点4为上一次(即第二次)搜索时清晰度评价值最大的位置。
在上述图2A、图2B和图2C中，图中的空心圆圈表示对焦马达需要移动
到的位置，而实心的黑色圆点表示，在本次搜索过程中，清晰度评价值最大的
位置。
实施中，n的取值除了上述举例中的n＝3之外，n也可能等于2、4、5等
其它的数值，因而本发明实施例提供的自动对焦的方法，可以看作是在“二次
搜索法”基础上的“n次搜索法”。
通过本发明实施例提供的自动对焦方法，即“n次搜索法”得到的对焦精度
(即步骤102确定的准焦位置)受限于对焦系统预设的最后一次搜索对应的搜
索步长Sn。其中，搜索步长Sn设定越小，则搜索时移动的总次数就越多，对焦
速度就慢，对焦精度就越高；反之，搜索步长Sn设定越大，则搜索时移动的总
次数就越少，对焦速度就快，对焦精度就越低。实施中，需要均衡考虑对焦速
度和对焦精度来设定预设的最后一次搜索对应的搜索步长Sn。同时，本发明还
提出，在确定出准焦位置后，可以通过曲线拟合法来提高对焦精度，确定最终
提升对焦精度后的准焦位置，其实现过程如下：
可选的，步骤102之后，还包括：根据准焦位置确定用于进行提升对焦精
度的起止位置；在提升对焦精度的起止位置的范围内，选取预设的用于进行曲
线拟合的t个参考点，其中，根据确定的准焦位置、预设的t
个参考点、以及曲线拟合的算法进行曲线拟合，并将曲线拟合得到的清晰度评
价值最大的位置作为提升对焦精度后新的准焦位置。
实施中，本发明实施例提供的提升对焦精度的方法是在步骤102确定出准
焦位置之后，针对准焦位置进行精度的提升，同时，该提升对焦精度的过程，
也可以应用到相关的现有技术中，对现有技术中自动对焦后确定出的准焦位置
进行精度提升。由于该提升对焦精度的过程是在步骤102基础上的一个扩展方
案，因此提升对焦精度时，计算的起始位置以步骤102确定出的准焦位置为基
准，在第n次搜索对应的搜索步长的范围内，选取预设的t个参考点进行曲线
拟合，且t的选取需要满足一定条件，即选出t个参考点之后，
可以根据步骤102确定的准焦位置、选取的预设的t个参考点的坐标、以及现
有技术中曲线拟合的算法进行曲线拟合，并将曲线拟合过程中得到的清晰度评
价值最大的位置，作为提升对焦精度后新的准焦位置。
下面具体对曲线拟合的过程进行介绍。
可选的，根据确定的准焦位置、t个参考点(xi,yi)、以及曲线拟合的算法
进行曲线拟合，包括：分别将准焦位置对应的坐标(xc,yc)、以及预设的t个参
考点对应的坐标(xi,yi)(i＝1,2,...,t)代入一元m次方程y＝amxm+...+a1x+a0中，组成
超定方程组，通过求解超定方程组计算出方程的系数ai(i＝1,2,...,m)；根据确定
的一元m次方程、准焦位置、t个参考点对应的坐标(xi,yi)、以及曲线拟合的
规则，在提升对焦精度的起止位置的范围内，通过曲线拟合的方式确定出对焦
马达能够移动到的所有位置处图像的清晰度评价值中数值最大的位置；其中，
m表示预设的参数，且2≤m≤t；xc表示对焦马达需要移动到的准焦位置；yc表
示在准焦位置xc处图像的清晰度评价值；xi表示对焦马达需要移动到的对应位
置；yi表示xi位置处的清晰度评价值。
也就是说，在步骤102之后，记录“n次搜索法”确定出准焦位置，即记为
(xc,yc)，在其附近位置选取的t个参考点为(xi,yi)(i＝1,2…t)。其中(xi,yi)中的xi
表示对焦马达需要移动到的对应位置，yi表示xi位置上的清晰度评价值；m表
示预设的参数，同时，m必须满足2≤m≤t。再采用一元m次方程作为拟合的
曲线方程；一种可能的拟合曲线方程的表达形式如下：
y＝amxm+...+a1x+a0 表达式八
其中，a0,a1…am表示方程的系数；m是根据需要预设的参数，需要满足
2≤m≤t，一般情况下，可以选择m＝2，即表达式八为一元二次方程。
实施中，可以将t个参考点的位置的坐标代入拟合曲线方程，即将t个参
考点(xi,yi)(i＝1,2…t)代入上述表达式八，组成下述超定方程组：
表达式九
其中，xc表示对焦马达需要移动到的准焦位置；yc表示在准焦位置xc处图
像的清晰度评价值；xi表示对焦马达需要移动到的对应位置；yi表示xi位置处
的清晰度评价值。
也就是说，将t个参考点(xi,yi)(i＝1,2…t)代入上述表达式八，形成表达式九
所示的超定方程组(即用于计算拟合曲线方程系数的方程组)，根据上述表达
式九求出最小二乘解，得到系数ai(i＝0,1,2…m)。
将求解出的方程组的解，即系数ai(i＝0,1,2…m)代入到一元m次方程(即表
达式八)中，根据确定出的一元m次方程、准焦位置的坐标(xc,yc)、t个参考
点对应的坐标(xi,yi)、以及曲线拟合的规则，可以通过穷举法等方法，确定出
当前清晰度评价值最大的点，并将该点作为提升对焦精度后新的准焦位置；由
于t个参考点选取时是在确定的准焦位置的附近，且可移动的位置为非负整数，
因而在采用枚举法时，只需穷举在提升对焦精度的起止位置的范围内的位置即
可得到结果，通过曲线拟合的方式确定出对焦马达能够移动到的所有位置处图
像的清晰度评价值中数值最大的位置，并记为(xmax,ymax)，即xmax就是对焦精
度提升后，对焦马达最终需要移动到的新的准焦位置。
为了更加清楚的描述上述通过曲线拟合法来提高对焦精度的实例，下面以
具体的拟合曲线示意图为例进行说明。如图3所示，为本发明实施例提供的拟
合曲线和峰值点的示意图，其中，横坐标x表示对焦马达位置，纵坐标y表示
清晰度评价值，实心点位置为对焦马达实际搜索位置，虚线为拟合曲线，“*”
的位置为峰值位置(xmax,ymax)，即提升对焦精度后新的准焦位置；而(xc,yc)
位置则是之前步骤102中确定的准焦位置。
上述通过曲线拟合方式提升对焦精度的方法，不仅适用于本发明中提供的
自动对焦的方法，同时也可以应用到现有技术中其它的对焦方法中，即在应用
现有技术确定出自动对焦的准焦位置后，再利用本发明中提升对焦精度的方法
调整准焦位置，进而提升对焦过程的精确度。
实施中，上述表达式一到表达式九只是为了更加清楚的解释本发明的方
案，选取的几个典型的可以实现本发明方案的表达式，并不用于限定本发明的
方案，其它符合本发明的思想的变形后的表达式也属于本发明的保护范围。以
本发明实施例中的表达式一到表达式九为例，为了更清楚的说明本发明提供的
自动对焦方法的具体实施过程，下面对本发明提供的自动对焦的方法的具体实
施流程进行简单介绍，如图4所示，为本发明实施例提供的自动对焦的方法的
具体实施流程的步骤示意图。
步骤401，初始化：对焦系统中的参数最大距离L、搜索步长Sn和用于判
断是否完成n次搜索的参数k。
步骤402，计算出使对焦马达移动次数最少的n的取值、以及最优步长
S1,S2，…，Sn-1。
步骤403，在初始区间[0,L]内,以S1为步长遍历一遍，并记录当前最大清晰
度评估值的位置MaxPos1；令k＝1。
步骤404，判断是否满足k≥n，若是，则执行步骤406，否则，执行步骤
405。
步骤405，在搜索区间[MaxPosk-Sk,MaxPosk+Sk]内,以Sk+1为步长遍历一遍，
并记录当前最大清晰度评价值的位置MaxPosk+1；k＝k+1，并执行步骤404。
步骤406，进行对焦精度的提升，即得到提升后的清晰度评价值最大的位
置为xmax，并执行步骤407。
步骤407，把对焦马达移动到xmax位置，即将对焦马达移动到自动对焦的
准焦位置。
为了更加清楚的对本发明实施例提供的自动对焦的方法进行介绍，下面以
提升对焦精度的自动对焦方法的整体流程图为例进行说明。如图5所示，该整
体流程包括：
步骤501，根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各对应位置
处；计算各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值最大的对
应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置。
步骤502，继续下一次搜索过程，直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，
将第n次搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置。
步骤503，根据准焦位置确定用于进行提升对焦精度的起止位置。
步骤504，在提升对焦精度的起止位置的范围内，选取预设的用于进行曲
线拟合的t个参考点，其中，
步骤505，分别将准焦位置对应的坐标(xc,yc)、以及预设的t个参考点对
应的坐标(xi,yi)(i＝1,2,...,t)代入一元m次方程y＝amxm+...+a1x+a0中，组成超定方
程组，通过求解超定方程组计算出方程的系数ai(i＝1,2,...,m)。
步骤506，根据确定的一元m次方程、准焦位置、t个参考点对应的坐标
(xi,yi)、以及曲线拟合的规则，在提升对焦精度的起止位置的范围内，通过曲
线拟合的方式确定出对焦马达能够移动到的所有位置处图像的清晰度评价值
中数值最大的位置。
步骤507，将曲线拟合得到的清晰度评价值最大的位置作为提升对焦精度
后新的准焦位置。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种自动对焦的装置，由于
图6的装置对应的方法为本发明实施例一种自动对焦的方法，因此本发明实施
例装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图6所示，本发明实施例提供的一种自动对焦的装置，该装置包括：搜
索模块601和准焦位置确定模块602；
搜索模块601，用于根据搜索的起止位置和搜索步长，移动对焦马达到各
对应位置处；计算各对应位置处获得的图像的清晰度评价值，将清晰度评价值
最大的对应位置作为用于确定下一次搜索的起止位置的次准焦位置；继续下一
次搜索过程；
准焦位置确定模块602，用于直到搜索次数达到确定出的搜索次数n，将
第n次搜索确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置；
其中，n为正整数；搜索次数n需满足，搜索次数为n时对焦马达的总移
动次数比搜索次数为n-1时对焦马达的总移动次数小，且搜索次数为n时对焦
马达的总移动次数比搜索次数为n+1时对焦马达的总移动次数小；前后两次搜
索步长之比与对焦马达能够移动的最大距离和预设的最后一次搜索对应的搜
索步长Sn相关。
可选的，当n＝1时，第1次搜索对应的搜索步长S1为预设的最后一次搜索
对应的搜索步长Sn；
当n≥2时，每次对焦搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)满足下述表达式：
表达式一
其中，L表示对焦马达能够移动的最大距离；Si(i＝1、2…n)表示第i次搜索
对应的搜索步长，为正整数；1≤Sn＜Sn-1＜…<S1。
可选的，当n＝1时，完成1次搜索对焦马达需要移动的总移动次数Step总(1)
满足下述表达式：
表达式二
当且仅当每次对焦搜索对应的搜索步长Si满足表达式一时，总移动次数
Step总(n)满足下述表达式：
表达式三
其中，n≥2；Step总(n)表示完成n次搜索对焦马达需要移动的总移动次数。
如图7所示，为本发明实施例提供的另一种自动对焦的装置，即在上述对
焦装置基础上，该装置还可以包括：重新确定模块603和提升对焦精度的模块
604；
可选的，该装置还包括：重新确定模块603，用于若搜索步长S1为非整数，
和/或当n≥2时每次搜索对应的搜索步长Si(i＝1、2…n)中有非整数，将所有非整
数的搜索步长进行向上取整，调整为整数；根据调整后的搜索步长、表达式二
和表达式三，重新确定所有非整数的搜索步长对应的总移动次数Step总(1)和/或
总移动次数Step总(n)。
可选的，该装置还包括：提升对焦精度的模块604，用于在将第n次搜索
确定出的次准焦位置作为自动对焦的准焦位置之后，根据准焦位置确定用于进
行提升对焦精度的起止位置；在提升对焦精度的起止位置的范围内，选取预设
的用于进行曲线拟合的t个参考点，其中，根据确定的准焦位
置、预设的t个参考点、以及曲线拟合的算法进行曲线拟合，并将曲线拟合得
到的清晰度评价值最大的位置作为提升对焦精度后新的准焦位置。
可选的，提升对焦精度的模块604具体用于：
分别将准焦位置对应的坐标(xc,yc)、以及预设的t个参考点对应的坐标
(xi,yi)(i＝1,2,...,t)代入一元m次方程y＝amxm+...+a1x+a0中，组成超定方程组，通
过求解超定方程组计算出方程的系数ai(i＝1,2,...,m)；根据确定的一元m次方程、
准焦位置、t个参考点对应的坐标(xi,yi)、以及曲线拟合的规则，在提升对焦
精度的起止位置的范围内，通过曲线拟合的方式确定出对焦马达能够移动到的
所有位置处图像的清晰度评价值中数值最大的位置；其中，m表示预设的参数，
且2≤m≤t；xc表示对焦马达需要移动到的准焦位置；yc表示在准焦位置xc处
图像的清晰度评价值；xi表示对焦马达需要移动到的对应位置；yi表示xi位置
处的清晰度评价值。
从上述内容可以看出：由于本发明实施例提供的自动对焦的方法，根据确
定的使当前搜索时对焦马达的总移动次数比前后两次搜索的总移动次数都小
的搜索次数n的取值，移动对焦马达并确定自动对焦的准焦位置，进而在自动
对焦过程中，减少对焦马达移动的次数，提高对焦搜索的速度、减少对焦所需
的时间。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计
算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结
合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包
含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、
CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产
品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和
/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/
或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入
式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算
机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一
个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设
备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中
的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个
流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使
得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处
理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个
流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基
本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要
求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的
精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等
同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。