Как сделать алгоритм фокусировки?

Question

[alex_ak1]

Есть камера, в которой хочу сделать фокус программным способом. Есть возможность программно двигать фокус (и остальные параметры) и брать с камеры видеопоток.

Вопрос в том, как отличить более сфокусированный кадр от менее сфокусированного? Какие алгоритмы лучше использовать? Можно конечно внезапно всё обучить на нейросетях, но по-моему это как-то слишком.

Answer 1

[Сергей Соколов]

В фотокамерах автофокус обращает внимание на несколько контрольных точек кадра: центр, по третям и т.д. Алгоритмы видимо пробуют разные варианты фокусировки и останавливаются на том, что даёт максимум контрольных точек в фокусе.

Само определение в фокусе / размыто: наличие высокочастотных деталей в исследуемой области. В размытом изображении мелких контрастных переходов нет, все детали крупнее какого-то порога.

Алгоритм – применить High-pass фильтр к картинке, и смотреть, есть ли что, отличное от серого, и как его много.

пример

Выбрал две области на картинке (маленькие зеленые квадраты) – к которым применен high-pass фильтр с радиусом 2px в Photoshop. Результаты рядом и увеличены, в желтых квадратах:

Answer 2

[Сергей Соловьев]

Нашел этот ответ на SO - https://stackoverflow.com/a/28722407
В кратце, нужно сравнить 2 изображения - с применой фокусировкой и без. Фокусировка реализуется через применения оператора Лапласа

cv::Laplacian(src_gray, dst, CV_64F);

cv::Scalar mu, sigma;
cv::meanStdDev(dst, mu, sigma);

double focusMeasure = sigma.val[0] * sigma.val[0];

Для оптимизации предлагаю следующие варианты:
1. Всегда фокусироваться
2. Через определенные промежутки времени (либо кол-во кадров, не суть), брать сампл изображения и для него вычислять размытость - если изображение размыто, то дальше применяем фокусировку

P.S. под фокусировкой я понял резкость/размытость изображения

Comments

[alex_ak1]

Попробовал базовый лапласиан с ядром

0 1 0
1 -4 1
0 1 0

И этого уже в целом достаточно, чтобы получить какой-то отчетливый результат.
Применяю к точкам в центре картинки (в квадрате 100*100 к примеру) и делаю просто сумму модулей всех каналов итога. (И поделить на площадь картинки)

В результате картинка без фокуса дает число 5-10-20. При среднем фокусе уже 30, а если прям хорошо попасть, то результат около 70-80 крутится и все становится прям четким-четким.

То есть уже достаточно просто найти область, где фокуса много и можно сужаться в эту область, чтобы дальше продолжить искать.

Answer 3

[Никита Каргин]

Более сфокусированный кадр также более контрастный. В интернете есть специальная формула для расчета контрастности кадра. Думаю это вам поможет