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摄像头模组的PDAF对焦

参考链接：摄像头模组 PDAF对焦(Phase Detection Auto Focus)
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PDAF功能的实现用到shield pixel的概念，包括right-half-shield与left-half-shield，最近各大厂家设计的芯片中也有top-half-shield与bottom-half-shield。起到模仿左右眼的功能，shield pixel都是成对出现，如下：

shield piexls主要分布在芯片居中的范围内，不同厂家的组织方式不同，比如有的芯片以32*32的pixel array为一个block，shield pixel在这一个block的占比为1/64，也就是一个block中有16个shield pixel，亦即有8对shield pixel。

终端使用PDAF前需要模组厂进行校正，通常包括SPC(Shield Pixel Calibration)和DCC(Defocus Conversion Coefficient)。

• SPC是为了校正shield pixel，为了实现PDAF功能，shield pixel像素被遮挡了一半，这导致像素接收到的光信号比正常的像素要弱一些，为了达到正常的像素的水平，需要对此类型的像素增加额外的增益，称为SPC。

如下左图两条虚线分别表示left shield pixel和right shield pixel，通过调整pixel的增益，使shield pixel像素值与其它正常的像素值一致。

SPC校正时在均匀光源下，抓取图像后通过插值获得各个对应位置的增益，并把此增益写入OTP中，这部分OTP数据也成为SPC map，通常有两份map，right-spc和left-spc。

如下是某个PDAF中SPC map的组织方式，将成像区域分为9 * 7个block，其中每个block包含512 * 512pixel。最左上角的第一个block中心点为(280,212)。这63个blocks的中心点被称为knots，生成63个插值后的数据，数据大概计算方式为$G_{Pixel}/P{D}_{pixel}$

• DCC功能是生成DAC与Focus的系数关系，进而实现PDAF功能。实际是通过左右shield pixel之间的差异将被摄物映射到镜头移动距离中的某个位置，系统进行对焦时，需要将检测到的相位差(phase difference)转换为离焦率(Defocus value)，这个转换过程应用到的表单数据称为DCC(Defocus conversion coefficient)。

DCC的测试计算方式包括：

• 在每个DAC位置记录当前的相位差；
• 完成对焦星辰过后取对焦DAC与获得的PD数据计算($PD/DAC$);=；
• 生成的相近的比值记为k，DAC与PD组成的二维数据进行描线可以通过算法你和出逼近斜率为k的直线；

由于模组之间的差异，DCC需要每一颗模组都测量，由于shading等的问题，同一颗模组的四周与中心同样存在差异，不能用同一个系数进行转换，四周的系数会比中心的系数高一些；一般会把图片分为M * N个blocks，每个block通过上面的计算方式获得单独的K。后面计算离焦率和离焦系数与相位差之间按照如下换算：$Defocusvalue=Phasedifference\ast coefficient$。

PDAF检测过程：

1. 获得被摄物体对焦位置的某一行或若干行的数据信息；
2. 读取right-half-shield与left-half-shield数列信息；
3. 使用right-half-shield与left-half-shield生成的数列和1中获取的行信息进行卷积分计算(卷积分计算使原来行信息只携带对应卷积序列的信息)；
4. 将卷积后的两个新数列做平滑微分插值等预处理，获得两个平滑且相对应唯一的数据；
5. 将这俩数据的相位差传入系统中，应用PDAF库及DCC数据进行计算获得离焦率；
6. 通过离焦率向马达下达对应DAC动作的指令并完成对焦；