基于DSP的自动对焦系统

2.2 优化的搜索算法

本系统采用了一种优化的爬山搜索算法。控制策略为:先根据整个行程的调焦评价函数值,获得调焦评价函数与步进电机行程的关系曲线,从曲线上可以判断选择最大的步进电机步长。在判断选择时,既要保证不会错过调焦评价函数的最大值区域,同时又要满足以最少的步数走完全程。在获得全程最大调焦评价函数区域后,将步进电机步长减小,在最大值区域内进一步搜索更精确的对焦位置。采用这一策略,既不会发生误判或找不到对焦点的情况,又能以较快的速度进行对焦。软件设计为:电机驱动镜头从起始位置出发,先以等步长走一遍全程,记录下调焦评价函数最大值时的镜头位置,然后镜头回到调焦评价函数最大值位置的前一站,换用小步长,从调焦评价函数最大值位置的前一站走到最大值位置的后一站,记录下这一全程的调焦评价函数最大值时的镜头位置,如此反复搜索,最后镜头停止在调焦评价函数最大值处,使系统实现正确对焦。采用这一方法,既可以避免电机盲目反转,又能确保系统找到正确的对焦点,而且搜索历程短,有利于快速对焦。

3 自动对焦实验结果

在聚焦镜头的移动过程中,调焦评价函数值的变化规律是由小到大再减小,与此同时图像显示经历了从模糊到清晰再到模糊的过程。对于不同的变焦倍率,调焦评价函数的变化规律相同。在聚焦镜头的整个行程中,能够找到一个显著的最大值,这个最大值的位置与图像最清晰的位置是相对应的;在最大值的两端,数值减小得非常快,然后数值趋于稳定。

在优化的爬山搜索算法中,选取最大步长要以调焦评价函数的变化趋势为依据。在本系统中选择最大步长为30H,这样总能测到一个最大值或两个次大值中的一个数据,在第二次搜索时就一定能找到调焦评价函数的最大值。