今天,我们来谈谈相位匹配PDAF )的基本原理。
我知道自动对焦的时候总是很困惑,图像不清晰,但是lens应该向前还是向后移动? 必须总是前后移动lens才能知道,普通的对比度法对焦就是这样进行的。 爬山啊。 PDAF的出现是为了解决这个lens移动的问题,可以根据图像预先判断lens运动的方向。
PDAF最先应用于单反,已经是非常成熟的技术,原理如下图。
左图为CCD对焦后的情况,右图为对焦前的情况。 CCD聚焦后,在线CCD1和CCD2中,焦点CCD1位于左侧,相反,焦点CCD2位于左侧图中用红色标记的光线)。
该方法需要增加半透半反镜,需要增加两个镜头,两个线阵CCD,结构复杂,不适合手机等便携式设备。 所以pdaf sensor应运而生。
pdaf传感器的原理与单反的略有不同。
以轴上的点为例,紫色的光表示通过上半部分透镜的光,蓝色表示通过下半部分透镜的光。 也就是说,当CCD对焦时,上半部分的CCD接收上半部分的光,下半部分的CCD接收下半部分的光,反之,对焦时则相反。 如果能区分光是来自镜头的上半部分还是下半部分,就能知道是对焦还是对焦。 可见CCD越接近理想的成像面,两色光在CCD上越成像,正好清晰成像时,两色光会稍微复合。
PDAF sensor的实现之一如下图所示,在CMOS的上半部分的位置施加了金属掩模。 于是,如果隐藏了左半部分的像素点,则只能接受来自左侧的光。 类似地,如果隐藏pair的右半部的一般像素点,则仅接受来自右侧的光。 一般而言,在CMOS中,复盖左侧的像素点和复盖右侧的像素点在相邻的位置出现成对。
根据该原理可知,从上图轴上的点射出的光在对焦前的CCD上成像如下图所示。 横轴是像素的x轴坐标,光轴中心为0,纵轴是像素接受的光的强度。 可见,由左侧的遮挡像素l )和右侧的遮挡像素)获得的图像相对于光轴对称。 因此,通过求自相关可以得到两个图像的shift,求出传感器需要移动的距离当然需要用tunning得到这样的对应关系)。
说到这里,应该没有问题,但是对于轴上的一点,pdaf可以有效地获得相位信息。
那么离轴怎么样? 如下图所示,当然可以。
细心一点,你可能会发现这里有问题。 轴上的点和轴外的点应该与CCD上的图像重叠,影响pdaf的效果。 幸运的是,在我们平时的场景中,有中低频的物体,所以对这些物体应该影响很小。
PDAF的最终效果与什么有关?
1 .相机的f数、f数越小,PDAF的效果越准确。 f数越小,景深越小,因此物体对焦时得到的分散斑变大,l和r的shift变大
2 .照相机的曝光时间理论上不影响PDAF的效果,但是如果曝光时间太短且图像噪声过大,则PDAF的l和R shift会不正确
3 .物体离相机越近,pdaf的效果越准确。 物体离相机越近,物体移动相同距离的shift比物体远时更大。 这符合景深
4 .如果物体的pattern具有特定形状,则物体的pattern就不能检测到pdaf上的像素的shift,比如单色或重复的pattern
5 .轴外点的精度低于轴上点。 在同一失焦情况下,轴上的点的shift大于轴外的点。
6 .物体本身的颜色。 在pdaf像素均为g的情况下,如果物体自身的颜色为r或b,则pdaf受到的光能太小,影响pdaf的正确性
快三大小单双位技巧准确率99得的图像相对于光轴对称。 因此,通过求自相关可以得到两个图像的shift,求出传感器需要移动的距离当然需要用tunning得到这样的对应关系)。
说到这里,应该没有问题,但是对于轴上的一点,pdaf可以有效地获得相位信息。
那么离轴怎么样? 如下图所示,当然可以。
细心一点,你可能会发现这里有问题。 轴上的点和轴外的点应该与CCD上的图像重叠,影响pdaf的效果。 幸运的是,在我们平时的场景中,有中低频的物体,所以对这些物体应该影响很小。
PDAF的最终效果与什么有关?
1 .相机的f数、f数越小,PDAF的效果越准确。 f数越小,景深越小,因此物体对焦时得到的分散斑变大,l和r的shift变大
2 .照相机的曝光时间理论上不影响PDAF的效果,但是如果曝光时间太短且图像噪声过大,则PDAF的l和R shift会不正确
3 .物体离相机越近,pdaf的效果越准确。 物体离相机越近,物体移动相同距离的shift比物体远时更大。 这符合景深
4 .如果物体的pattern具有特定形状,则物体的pattern就不能检测到pdaf上的像素的shift,比如单色或重复的pattern
5 .轴外点的精度低于轴上点。 在同一失焦情况下,轴上的点的shift大于轴外的点。
6 .物体本身的颜色。 在pdaf像素均为g的情况下,如果物体自身的颜色为r或b,则pdaf受到的光能太小,影响pdaf的正确性