摄像头对焦方法、系统和电子设备与流程

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种摄像头对焦方法、系统和电子设备。

背景技术：

随着电子设备的快速发展和普及，各种包含摄像功能的电子设备的使用也越来越频繁。现有的电子设备的对焦方式主要有反差式对焦、PDAF对焦(Phase Detection Auto Focus，相对对焦)、激光对焦等。反差式对焦相对而言对焦慢，PADF对焦相对会牺牲一部分像素，所以现有的电子设备较常采用的对焦方式是激光对焦。

激光对焦的原理就是利用红外激光集中性强不易扩散的特性，通过记录红外从手机发射出来，经过拍摄目标表面反射，最后再被手机接收到的时间差，来计算拍摄目标到电子设备的距离，进而来完成对焦。然而，采用激光对焦方式，由于需要在电子设备上额外安装激光测距仪(也叫红外测距仪)，需要额外增加的硬件成本较高。而目前的手机等电子设备考虑到前置摄像头结构或者硬件成本等原因，尚未有没有适用于前置摄像头的对焦方式。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种摄像头对焦方法、系统和电子设备，可以在不需要过多的增加硬件成本的情况下实现对电子设备的前置摄像头的自动对焦。

本发明的目的在于通过如下技术方案实现：

一种摄像头对焦方法，所述方法应用于电子设备，所述电子设备具有前置摄像头，所述方法包括：

获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸；

在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量和所述目标对象当前的第二尺寸；

结合所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述位移量获取当前物距；

根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致。

一种摄像头对焦系统，所述系统应用于电子设备，所述电子设备具有前置摄像头，所述系统包括：

第一获取单元，用于获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸；

第二获取单元，用于在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量，并获取所述目标对象当前的第二尺寸；

处理单元，用于结合所述图像第一尺寸、所述图像第二尺寸和所述移动距离获取当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距；

控制单元，用于将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致。

控制单元，用于将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致。

一种电子设备，其包括前置摄像头、加速度传感器、参数采集单元、控制器和驱动装置；

所述参数采集单元用于获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸后，将所述第一尺寸输出到所述控制器；

所述加速度传感器用于检测到电子设备的主体发生移动后，获取所述电子设备的位移量，将所述位移量输出到所述控制器；

所述参数采集单元还用于在接收到所述控制器输出的对应电子设备的主体发生移动的信号后，获取所述目标对象当前的第二尺寸，将所述第二尺寸输出到所述控制器；

所述制器用于结合所述图像第一尺寸、所述图像第二尺寸和所述移动距离获取当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距，控制所述驱动装置将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致。

根据上述本发明的方案，其应用于具有前置摄像头的电子设备中，其是获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸，在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量和所述目标对象当前的第二尺寸，结合所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述位移量获取当前物距，根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致；由于是基于电子设备移动前后的目标对象的尺寸和电子设备的位移量确定当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致，因此，在不需要在电子设备上额外安装激光测距仪等硬件设备的情况下，就可以确定出当前物距(拍摄目标到电子设备的距离)，如此，在不需要过多的增加硬件成本的情况下实现了对电子设备的前置摄像头的自动对焦。

附图说明

图1为本发明实施例一的摄像头对焦方法的实现流程示意图一；

图2为本发明实施例一的摄像头对焦方法的实现流程示意图二；

图3为本发明实施例二的摄像头对焦系统的组成结构示意图一；

图4为本发明实施例二的摄像头对焦系统的组成结构示意图二；

图5为本发明实施例三的电子设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种摄像头对焦方法，该方法应用于用于电子设备，所述电子设备具有前置摄像头。参见图1所示，为本发明实施例一的摄像头对焦方法的实现流程示意图一。如图1所示，本实施例的摄像头对焦方法包括如下步骤：

步骤S101：获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸；

具体地，在电子设备的前置摄像头打开后，进入前置摄像头的预览模式，在预览模式下，获取所述前置摄像头的图像预览区域中的选定的目标对象的尺寸，即第一尺寸。

这里，所述电子设备可以为各种移动终端，具体为智能手机(Smart Phone)、膝上型计算机、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理等。

步骤S102：在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量和所述目标对象当前的第二尺寸；

具体地，检测所述电子设备是否发生移动，在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量和所述图像预览区域中的所述目标对象当前的第二尺寸。

这里，位移量可以不指定方向，也可以指定方向，例如，是某一预设的特定方向上的位移，该特定方向可以根据实际需要确定，一般选择电子设备显示屏幕的垂直方向作为该特定方向较为适宜。

考虑到电子设备大多都安装有加速度传感器，通过加速度传感器的检测数据可以获取电子设备的位移量，为此，在其中一个实施例中，可以通过设置在所述电子设备上的加速度传感器检测所述电子设备是否发生移动，在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量。这样，通过电子设备上本身具有的加速度传感器就可以实现所述电子设备位移量的获取，不需要额外增加其他硬件成本。这里，位移量为矢量，可以根据实际需要选定正方向，例如，以在采用前置摄像头拍照时，电子设备远离拍摄目标的方向为正方向。

上述的目标对象的尺寸(包括第一尺寸和第二尺寸)可以是目标对象上的任意选定的两个不同点之间的长度值，或者是目标对象在一选定方向上的长度值，也可以是包络目标对象的边框区域上的任意选定两个不同点之间的长度值，或者是边框区域在某一选定方向的长度值，例如，目标对象为图像预览区域中的某一人脸，可以选择包络该人脸的矩形边框区域上的两个设定点之间的长度值，例如，可以以矩形边框区域长或者宽作为目标对象的尺寸。第一尺寸和第二尺寸的获取标准相同。

上述的第一尺寸是电子设备移动前的目标对象的尺寸，第二尺寸是电子设备移动后的目标对象的尺寸，由于目标对象是图像预览区域中的，因此，第一尺寸和第二尺寸表征的是拍摄目标(或者拍摄目标上的某一部位)经前置摄像头所成的像的尺寸。

步骤S103：结合所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述位移量获取当前物距。

具体地，可以基于如下的公式(1)获取当前物距。

$u_2=\frac{M_{1}d}{M_1-M_2}+f---\left(1\right)$

其中，u₂表示电子设备移动后的物距，即如上的当前物距，M₁和M₂分别表示第一尺寸和第二尺寸，f表示前置摄像头的镜头焦距，镜头焦距可以从前置摄像头的镜头参数中获取，d表示电子设备的位移量，d为矢量值，在电子设备发生远离拍摄目标的移动时，d为正值，在电子设备发生靠近拍摄目标的移动时，d为负值。

公式(1)由如下的公式(2)和公式(3)获得；

$\frac{M_1}{M_2}=\frac{u_2-f}{u_1-f}---\left(2\right)$

u₂-u₁＝d (3)

其中，u₁表示电子设备移动前的物距(以下称为初始物距)。

考虑到，镜头焦距相对于拍摄目标到电子设备的距离(即物距)小很多，也可以对上述的公式(2)进行简化处理，简化处理后为：

$\frac{M_1}{M_2}=\frac{u_2}{u_1}---\left(4\right)$

由公式(3)和公式(4)可以得到：

$u_2=\frac{M_{1}d}{M_1-M_2}---\left(5\right)$

在实际应用中，可以根据对焦精度、镜头焦距的获取难易程度选取获取当前物距的方式，在对焦精度要求比较高时，可以采用公式(1)获取当前物距，在不需要较高对焦精度时，或者较难获取到镜头焦距时，可以通过公式(5)获取当前物距。

上述公式(2)是基于凸透镜的成像原理得到的，具体地，根据凸透镜成像原理，可以得到如下的公式(6)～公式(9)；

$\frac{1}{u_1}+\frac{1}{v_1}=\frac{1}{f}---\left(6\right)$

$\frac{1}{u_2}+\frac{1}{v_2}=\frac{1}{f}---\left(7\right)$

$\frac{H}{M_1}=\frac{u_1}{v_1}---\left(8\right)$

$\frac{H}{M_2}=\frac{u_2}{v_2}---\left(9\right)$

其中，v₁表示电子设备移动前的像距，v₂表示电子设备移动后的所需要的像距，H表示目标对象对应实物的尺寸。

通过公式(8)可以得到：

$v_1=\frac{f{u}_1}{u_1-f}---\left(10\right)$

通过公式(9)可以得到：

$v_2=\frac{f{u}_2}{u_2-f}---\left(11\right)$

基于公式(6)、(7)、(10)和(11)可以得到上述的公式(2)。

在实际应用时，考虑到前置摄像头的凹凸镜片的数量、排列顺序以及镜片的材质等构成因素不同，在计算当前物距时可以依据前置摄像头的构成因素对当前物距的计算方式做适当的调整。

步骤S104：根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致；

其中，根据所述当前物距确定目标像距可以采用任意可以实现的方式，例如激光对焦中所用的根据当前物距确定目标像距的方式，或者，可以将所述当前物距代入上述的公式(7)得到目标像距，即v₂。

具体地，在所述电子设备发生移动前，还获取所述镜头的初始像距；将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致的具体过程可以包括：根据所述初始像距和所述目标像距确定调整距离和调整方向，根据所述调整距离和所述调整方向控制驱动装置将所述前置摄像头的镜头移动至所述目标像距对应的位置。

这里，调整距离等于初始像距与目标像距的差值的绝对值，在初始像距大于目标像距时，调整方向与减小像距的方向一致，在初始像距小于目标像距时，调整方向与增大像距的方向一致；这里，驱动装置一般选用马达。

在本实施例中，采用的是移动镜头(或者推动镜头)的方式，在实际实现时，只要是能够实现焦距调整的方式都可以，例如，固定镜头的位置，调整感光装置的位置。通过调整焦距以满足前置摄像头的镜头成像规则，进而可以生成比较清晰的图像，即实现了前置摄像头的对焦。

据此，根据上述本实施例的方案，其应用于具有前置摄像头的电子设备中，其是获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸，在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量和所述目标对象当前的第二尺寸，结合所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述位移量获取当前物距，根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致；由于是基于电子设备移动前后的目标对象的尺寸和电子设备的位移量确定当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距，将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致，因此，在不需要在电子设备上额外安装激光测距仪等硬件设备的情况下，就可以确定出当前物距(拍摄目标到电子设备的距离)，如此，在不需要过多的增加硬件成本的情况下实现了对电子设备的前置摄像头的自动对焦。

在其中一个实施例中，为了便于目标对象尺寸的获取，如图2所示，在所述获取所述前置摄像头的图像预览区域中的目标对象的第一尺寸的步骤之前还包括：

步骤S201：对图像预览区域进行人体特征部位识别，将识别出的人体特征部位锁定为所述目标对象。

这里，所述人体特征部位为人脸或者手掌，一般以人脸为佳。

具体地，对图像预览区域进行人体特征部位识别，若仅识别出一个人体特征部位，则将该人体特征部位锁定为所述目标对象，若识别出多个人体特征部位，则启动预设的筛选算法，从识别出的多个人体特征部位中筛选出一个人体特征部位锁定为所述目标对象。

这里，筛选算法可以根据实际需要选定，例如，筛选位于图像预览区域时间最长的人体特征部位，或者筛选最靠近电子设备显示区域的中心部分的人体特征部位等等。

实施例二

根据上述实施例中的摄像头对焦方法，本发明还提供一种摄像头对焦系统，该系统应用于电子设备，所述电子设备具有前置摄像头，图3为本发明实施例二的摄像头对焦系统的组成结构示意图。如图3所示，本实施例二的摄像头对焦系统包括第一获取单元301、第二获取单元302、处理单元303和控制单元304，其中：

第一获取单元301，用于获取所述前置摄像头图像预览区域中的目标对象的第一尺寸；

第二获取单元302，用于在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量，并获取所述目标对象当前的第二尺寸；

处理单元303，用于结合所述图像第一尺寸、所述图像第二尺寸和所述移动距离获取当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距；

控制单元304，用于将所述前置摄像头的像距调整到与所述目标像距一致。

在其中一个实施例中，第二获取单元302通过设置在所述电子设备上的加速度传感器检测所述电子设备是否发生移动，在检测到所述电子设备发生移动后，获取所述电子设备的位移量。

在其中一个实施例中，如图4所示，本发明的的摄像头对焦系统还可以包括：

识别单元401，用于对图像预览区域进行人体特征部位识别，将识别出的人体特征部位锁定为所述目标对象。

在其中一个实施例中，所述人体特征部位为人脸或者手掌。

在其中一个实施例中，第一获取单元301还用于在所述电子设备发生移动前获取所述镜头的初始像距；

控制单元304可以根据所述初始像距和所述目标像距确定调整距离和调整方向，根据所述调整距离和所述调整方向控制驱动装置将所述前置摄像头的镜头移动至所述目标像距对应的位置。

本发明实施例提供的摄像头对焦系统，需要指出的是：以上对于摄像头对焦系统的描述，与上述摄像头对焦方法的描述是类似的，并且具有上述摄像头对焦方法的有益效果，为节约篇幅，不再赘述；因此，以上对本发明实施例提供的摄像头对焦系统中未披露的技术细节，请参照上述提供的摄像头对焦方法的描述。

实施例三

根据上述实施例二中的摄像头对焦系统，本发明实施例三提供一种电子设备，图5为本发明实施例三的电子设备的组成结构示意图。如图5所示，本实施例三的电子设备包括前置摄像头501、加速度传感器502、参数采集单元503、控制器504和驱动装置505，其中：

参数采集单元503用于获取前置摄像头501图像预览区域中的目标对象的第一尺寸后，将所述第一尺寸输出到控制器504；

加速度传感器502用于检测到电子设备的主体发生移动后，获取所述电子设备的位移量，将所述位移量输出到控制器504；

参数采集单元503还用于在接收到控制器504输出的表征电子设备的主体发生移动的信号后，获取所述目标对象当前的第二尺寸，将所述第二尺寸输出到控制器504；

控制器504用于结合所述图像第一尺寸、所述图像第二尺寸和所述移动距离获取当前物距，并根据所述当前物距确定目标像距，控制驱动装置505将前置摄像头501的像距调整到与所述目标像距一致。

本实施例三中的电子设备具有上述摄像头对焦方法或者系统的有益效果，为节约篇幅，不再赘述。对本发明实施例提供的电子设备中未披露的技术细节，参照上述提供的摄像头对焦方法或者系统的描述。

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流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，作为独立的产品销售或使用。所述程序在执行时，可执行如上述各方法的实施例的全部或部分步骤。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Ran dom Access Memory，RAM)等。

或者，本发明上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各模块分别单独作为一个模块，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。