本发明涉及光学成像，特别涉及一种内窥镜的自动对焦方法、电子设备和可读存储介质。
背景技术：
1、光学成像在各个领域有着广泛的应用，例如，照相机、内窥镜、显微镜等，这些设备都需要进行对焦才能清晰成像。现有技术中，在对光学成像设备进行对焦时，通常使用遍历搜索法、斐波那契搜索法或爬山搜索法来寻找合适的对焦位置。其中，遍历搜索法是通过遍历所有聚焦位置，找到聚焦评价函数极值的一种搜索方法。遍历搜索法在整个电机移动区间上每隔步距，计算一次聚焦评价函数值，通过不断比较，直到找出其中最大的聚焦评价函数值为止。遍历搜索法通过等步距的遍历整个聚焦区间的方式，导致计算量相对较大，实时性不高。
2、斐波那契搜索法是基于fibonacci函数实现的一维单峰搜索方法，斐波那契搜索法实现原理简单，易于编程实现，但是该方法需要聚焦评价曲线具有理想的单峰性，而实际的聚焦评价曲线往往并不满足理想的光滑曲线，因此该方法易陷入局部峰值点导致误判。
3、爬山搜索法本质上是盲目试探性的搜索。如果爬坡步长设置不合理，需要花费较长的时间才能找到目标值，这会增加用户的等待时间，降低用户的体验。此外，爬山搜索法是一种局部择优法，容易受到局部极值的干扰而不能找到全局最优解，导致聚焦失败。
4、需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种内窥镜的自动对焦方法、电子设备和可读存储介质，可以解决现有的主流自动对焦算法应用在内窥镜上时，自动对焦效率低、稳定性差、容易陷入局部极值的问题。
2、为达到上述目的，本发明提供一种内窥镜的自动对焦方法，包括：
3、在所述内窥镜的调焦范围内随机选取一个调焦位置作为初始对焦位置；
4、根据所述初始对焦位置在所述调焦范围内确定出第一对焦位置和第二对焦位置，其中，所述初始对焦位置位于所述第一对焦位置和所述第二对焦位置之间；
5、根据所述初始对焦位置、所述第一对焦位置和所述第二对焦位置以及预先构建的光学离焦梯度模型，确定潜在准焦位置；
6、根据所述潜在准焦位置确定最终准焦位置。
7、可选的，所述根据所述初始对焦位置在所述调焦范围内确定出第一对焦位置和第二对焦位置，包括：
8、在所述调焦范围内选取位于所述初始对焦位置的其中一侧的一调焦位置作为第一对焦位置；
9、分别计算所述初始对焦位置和所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，其中，所述初始对应位置所对应的图像清晰度评价值为基于所述初始对焦位置处所采集的目标物图像采用预设的图像清晰度评价算法计算得到的，所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值为基于所述第一对焦位置处所采集的目标物图像采用所述图像清晰度评价算法计算得到的；
10、根据所述初始对焦位置和所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，在所述调焦范围内确定出位于所述初始对焦位置的另一侧的一调焦位置作为第二对焦位置。
11、可选的，所述根据所述初始对焦位置和所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，在所述调焦范围内确定出位于所述初始对焦位置的另一侧的一调焦位置作为第二对焦位置，包括：
12、若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，则在所述调焦范围内的位于所述初始对焦位置的另一侧的调焦位置区间内进行搜索，直至当前搜索到的调焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值，或者当前搜索次数达到第一预设次数，则将当前搜索到的调焦位置作为所述第二对焦位置；
13、若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，则在所述调焦范围内的位于所述初始对焦位置的另一侧的调焦位置区间内进行搜索，直至当前搜索到的调焦位置所对应的图像清晰度评价值小于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值，或者当前搜索次数达到第二预设次数，则将当前搜索到的调焦位置作为所述第二对焦位置。
14、可选的，所述在所述调焦范围内的位于所述初始对焦位置的另一侧的调焦位置区间内进行搜索，包括：
15、根据预设移动步长在所述调焦范围内的位于所述初始对焦位置的另一侧的调焦位置区间内进行搜索。
16、可选的，所述预设移动步长的计算公式如下所示：
17、s＝[(l-x0)/3]
18、其中，s为预设移动步长，l为所述调焦范围所对应的总步长，x0为所述初始对焦位置所对应的步长，[]表示取整。
19、可选的，所述根据所述初始对焦位置、所述第一对焦位置和所述第二对焦位置以及预先构建的光学离焦梯度模型，确定潜在准焦位置，包括：
20、若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，且所述第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值；或者若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值均小于或等于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值和第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值；则将所述初始对焦位置、所述第一对焦位置和所述第二对焦位置以及其各自所对应的图像清晰度评价值分别代入所述光学离焦梯度模型中，并对所述光学离焦梯度模型进行求解，以确定出潜在准焦位置；
21、若所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值、所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值和所述第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值满足单调递增的关系；或者若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，且所述第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值；则在所述调焦范围内确定出一调焦位置作为第三对焦位置，将所述初始对焦位置、所述第一对焦位置和所述第二对焦位置中的距离所述第三对焦位置最远的一者剔除，将剩下的两者与所述第三对焦位置以及其各自所对应的图像清晰度评价值分别代入所述光学离焦梯度模型中，并对所述光学离焦梯度模型进行求解，以确定出潜在准焦位置。
22、可选的，若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，且所述第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值，则所述第三对焦位置的计算公式如下所示：
23、x3＝x2+[(x2-x0)*8/l]
24、其中，x3为所述第三对焦位置所对应的步长，x2为所述第二对焦位置所对应的步长，x0为所述初始对焦位置所对应的步长，l为所述调焦范围所对应的总步长，[]表示取整；
25、若所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述第一对焦位置所对应的图像清晰度评价值，且所述第二对焦位置所对应的图像清晰度评价值小于所述初始对焦位置所对应的图像清晰度评价值，则所述第三对焦位置的计算公式如下所示：
26、x3＝x1+[(x1-x0)*8/l]
27、其中，x3为所述第三对焦位置所对应的步长，x1为所述第一对焦位置所对应的步长，x0为所述初始对焦位置所对应的步长，l为所述调焦范围所对应的总步长，[]表示取整。
28、可选的，所述图像清晰度评价算法，包括：
29、将待评价图像划分为n×n个图像块，其中，n为正整数；
30、针对每一个图像块，分别计算该图像块所对应的方差因子、适度曝光因子和对比度因子；
31、根据所有图像块各自所对应的权重值以及方差因子、适度曝光因子和对比度因子，分别计算所述待评价图像所对应的加权方差因子、加权适度曝光因子和加权对比度因子；
32、根据所述待评价图像所对应的加权方差因子、加权适度曝光因子和加权对比度因子，计算所述待评价图像的图像清晰度评价值。
33、可选的，在将待评价图像划分为n×n个图像块之前，所述图像清晰度评价算法还包括：
34、对所述待评价图像各像素点的像素值进行归一化处理；
35、所述针对每一个图像块，分别计算该图像块所对应的方差因子、适度曝光因子和对比度因子，包括：
36、针对每一个图像块，根据该图像块中的每个像素点所对应的归一化后的灰度值，计算该图像块所对应的方差因子；根据该图像块中的每个像素点所对应的归一化后的灰度值以及与其相邻的像素点所对应的归一化后的灰度值，计算该图像块所对应的对比度因子；根据该图像块中的每个像素点所对应的归一化后的红色通道值、绿色通道值和蓝色通道值，计算该图像块所对应的适度曝光因子。
37、可选的，所述根据所述待评价图像所对应的加权方差因子、加权适度曝光因子和加权对比度因子，计算所述待评价图像的图像清晰度评价值，包括：
38、采用如下公式，计算所述待评价图像的图像清晰度评价值：
39、
40、其中，v为加权方差因子，w为加权适度曝光因子，c为加权对比度因子，为加权方差因子的权重参数，为加权适度曝光因子的权重参数、为加权对比度因子的权重参数。
41、可选的，所述光学离焦梯度模型的计算公式如下所示：
42、
43、或者如下所示：
44、
45、其中，f(x)为步长为x的对焦位置所对应的图像清晰度评价值，xf为潜在准焦位置所对应的步长，a和b分别为一常量。
46、可选的，所述根据所述潜在准焦位置确定最终准焦位置，包括：
47、将所述调焦范围内的位于所述潜在准焦位置的其中一侧且与所述潜在准焦位置相距一个步长的调焦位置作为第一候选准焦位置；
48、判断所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值是否大于所述第一候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值；
49、若所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述第一候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值，则将所述调焦范围内的位于所述潜在准焦位置的另一侧且与所述潜在准焦位置相距一个步长的调焦位置作为第二候选准焦位置；并判断所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值是否大于所述第二候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值；
50、若所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值大于所述第二候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值，则将所述潜在准焦位置作为最终准焦位置，若所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述第二候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值，则将所述第二候选准焦位置作为最终准焦位置；
51、若所述潜在准焦位置所对应的图像清晰度评价值小于或等于所述第一候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值，则将所述调焦范围内的位于所述潜在准焦位置的同一侧且与所述第一候选准焦位置相距一个步长的调焦位置作为第三候选准焦位置，并判断所述第一候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值是否大于所述第三候选准焦位置所对应的图像清晰度评价值；
52、若是，则将所述第一候选准焦位置作为最终准焦位置；若否，则将所述第三候选准焦位置作为最终准焦位置。
53、为达到上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上文所述的内窥镜的自动对焦方法。
54、为达到上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上文所述的内窥镜的自动对焦方法。
55、与现有技术相比，本发明提供的内窥镜的自动对焦方法、电子设备和可读存储介质具有以下有益效果：
56、本发明提供的内窥镜的自动对焦方法包括在所述内窥镜的调焦范围内随机选取一个调焦位置作为初始对焦位置；根据所述初始对焦位置在所述调焦范围内确定出第一对焦位置和第二对焦位置，其中，所述初始对焦位置位于所述第一对焦位置和所述第二对焦位置之间；根据所述初始对焦位置、所述第一对焦位置和所述第二对焦位置以及预先构建的光学离焦梯度模型，确定潜在准焦位置；根据所述潜在准焦位置确定最终准焦位置。由此，相较于其它主流方法仅一昧的使用清晰度评价函数反馈来做核心对焦控制而言，本发明从产生离焦的根本原因出发，使用的光学离焦梯度模型具有光学成像离焦理论作为理论支撑，有效避免了仅凭借经验或者评价函数来寻找相似曲线模型所导致的算法鲁棒性差、参数调节慢、对焦准确性欠佳的问题；同时，本发明通过基于全局的光学离焦梯度模型进行准焦位置的预估，可以避免容易陷入局部极值的问题。此外，本发明通过引入第一对焦位置和第二对焦位置等边界条件，可以有效解决传统爬山法过渡迭代而反复改变调焦方向的问题。
57、由于本发明提供的电子设备和可读存储介质与本发明提供的内窥镜的自动对焦方法属于同一发明构思，因此本发明提供的电子设备和可读存储介质具有本发明提供的内窥镜的自动对焦方法的所有有益效果，具体可以参考上文中有关本发明提供的内窥镜的自动对焦方法的有益效果的相关内容，故在此不再对本发明提供的电子设备和可读存储介质所具有的有益效果一一进行赘述。