基于图像处理的自动调焦的分析

　　1.自动调焦的几种主要方式

　　从基本原理来说，自动调焦可以分成两大类：一类是基于镜头与被摄目标之间距离测量的测距方法，另一类是基于调焦屏上成像清晰的聚焦检测方法。

　　1.1 测距法，测距法是通过测量镜头和被摄目标之间的距离，计算出聚焦位置并驱动调焦机构调焦。主要包括三角测距法、激光测距法、红外测距法和等，下面简要介绍一下三角测距法，红外测距法和超声测距法。

　　(1)三角测量法测距原理为：镜头的反射镜是局部镀膜反射镜，即中间一小块反射右边来的光线，其余大部分视场透射前方直接进入的光线，后边的反射镜在电路控制下转动，调焦平面上有光电元件进行探测，当透射和反射的两部分影像重合的时候，可动反射镜的摆动角和物点间的距离，于是，系统可以计算出被摄目标和镜头之间的距离并驱动镜头运动到合适的位置，完成调焦。

　　(2)红外线测距法：该方法的原理类似于三角测量法 ，所不同的是由照相机主动发射红外线作为测距光源，并用红外发光二极管的转动代替可动反光镜的转动。

　　(3)超声波测距法 ：该方法是根据超声波在摄像机和被摄物之间传播的时间进行测距的。 照相机上分别装有超声波的发射和接收装置，工作时由超声振动发生器发出持续时间约 1/1000 秒的超声波，覆盖整个画面的 10%。超声波到达被摄体后，立即返回被接收器感知，然后由集成电路根据超声波的往返时间来计算确定调焦距离。

　　红外线式和超声波式自动对焦是利用主动发射光波或声波进行测距的，称之为主动式自动对焦。各种自动对焦方式各有其局限性。例如红外测距和超声测距的对焦方法，当被测目标对红外光或超声波有较强的吸收作用时，将使测距系统失灵或对焦不准确; 而对比度法聚焦检测受光照条件的制约，当光线暗弱或被摄体与背景明暗差别很小时，调焦就会有困难，甚至失去作用。 另外采用上述方法的仪器一般体积较大，价钱较贵.

　　1.2 聚焦检测方法

　　聚焦检测方法主要有对比度法和相位法。二者都是针对点目标或平行光成的模拟图像。

　　(1)对比度法

　　该方法是通过检测影像的轮廓边缘实现自动调焦的。像的轮廓边缘越清晰，则它的亮度梯度就越大，或者说边缘处景物和背景之间的对比度就越大。 反之，离焦的像，轮廓边缘模糊不清，亮度梯度或对比度下降;离焦越远，对比度越低。 利用这个原理，将两个光电检测器放在底片位置的前后相等距离处，被摄景物的像经过分光同时成在这两个检测器上，分别输出其成像的对比度。 当两个检测器所输出的对比度相等时，说明调焦的像面刚好在两个检测器中间，即和底片的位置重合，于是调焦完成。