H3A‑AF IIR (HFV) / FIR (VFV) 边缘检测详细原理展开

基本框架HFV两级级联 11‑coefficient IIR (S12Q6)处理同一行左右像素检测竖直景物边缘竖线 |有反馈会产生信号拖尾每行IIRSH位置硬件清零全部延迟寄存器。VFV两级级联 5‑tap FIR (S8Q4)处理同一列上下像素检测水平景物边缘横线 ——纯前向无反馈没有拖尾。像素已经完成Paxel 抽取 G 像素、减去直流偏移输出为有符号数。定点换算IIR S12Q6浮点 寄存器整数 / 64FIR S8Q4浮点 寄存器整数 / 16一、VFV 通路5‑tap FIR 完整举例检测水平景物边缘・横线选用手册系数peak0.7寄存器[3, -6, 0, 6, -3]浮点单级 FIR 公式(x[n])当前行该列像素(x[n‑1])上一行同列(x[n‑2])上上一行同列…… 一共同一列连续 5 行像素。 硬件是两级级联 FIR本例为便于理解先演示第一级运算。场景 1存在水平景物边缘地平线横线同一列 5 个有符号像素序列[55, 55, 0, 0, 0]含义当前行 n、n‑1 为亮 (55)n‑2/n‑3/n‑4 为暗 (0)上下发生亮度跳变是一条横线。代入计算硬件后续步骤取绝对值(abs(-165)165)和 VFV_THR 噪声阈值对比假设阈值 20(16520)(VFV 165‑20145)VFVcount 1计入 VFV 累加总和。✅现象水平景物横线被 FIR 捕获VFV 分数上升。场景 2画面完全平坦无任何边缘同一列全部像素 22[22, 22, 22, 22, 22](y(3‑606‑3)*22 0*220)(abs(0)0)小于阈值VFV0平坦画面不产生对焦分数。根源FIR 全部系数相加等于 0直流增益为 0。场景 3边缘消失看 FIR 有没有拖尾输入序列切换为[0,0,0,0,0]全部平坦。(y 3*0(-6)*00*06*0(-3)*0 0) 输入一旦变回平坦输出立刻变为 0没有任何拖尾残留。FIR 无反馈没有历史记忆不需要行清零。peak 系数切换对比弱光场景 peak0.3peak0.3 系数[3,6,0,-6,-3]适合粗边缘、抑制高频噪声。 同样输入[55,55,0,0,0](y3*556*550*0(-6)*0(-3)*0 495)对粗的垂直梯度粗横线增益更大对像素级微小高频跳变噪声增益低弱光下减少虚假 VFV。二、HFV 通路11‑coefficient IIR 完整举例检测竖直景物边缘・竖线手册 Normal lighting 正常光照Pass‑band [0.8,0.9] 单级 IIR 寄存器一个N 阶 IIR的标准系数分布是前馈 ((N1)) 个 反馈 N 个 总共 (2N1\ 个。 对 11 个系数所以正确拆分应为前馈系数共 6 个反馈系数共 5 个合计 (6511)N5 阶6 前馈 5 反馈场景同一行出现竖直景物边缘竖线电线杆一行经过偏移的有符号像素序列水平方向从左到右x [0, 0, 60, 60, 0, 0, 0]n00n10n260n360n40n50n60 n2 位置像素 0→60发生左右亮度跳变对应现实中竖直竖线。为什么硬件必须配置IIRSH PAXSH假设不做清零下一行图像到来上一行末尾拖尾的 y 历史状态被保留。新一行哪怕完全没有边缘反馈历史依然让 IIR 输出非零值产生虚假 HFV。故障现象失焦画面也有很高对焦分数AF 抖动、跑焦。 解决硬件在 Paxel 窗口行起始位置IIRSH强制把全部(y[n‑1]...y[n‑5])全部置 0抹除记忆。IIR 故障举例反馈系数配置错误极点靠近单位圆反馈系数绝对值过大边缘过后拖尾几乎不衰减y 持续维持大值不断被 clip 饱和钳位到最大值。现象图像已经完全平坦HFV 依然很大固件误判画面清晰度很高对焦完全失效。 注意clip 只是截断溢出不能修复滤波器本身不稳定。Pass‑band 切换举例正常光照使用[0.8,0.9]系数对像素级细小左右跳变细竖线增益大对焦灵敏。弱光切换[0.4,0.5]系数抑制高频微小跳变降低 sensor 颗粒噪声带来的虚假 HFV只对更粗的竖线产生响应。三、把 IIR‑HFV、FIR‑VFV 放到一张图像案例联合演示模拟一张同时包含竖线、横线的局部图像已经减去直流偏移行0: 0 60 0 0 行1: 0 60 0 0 行2: 20 20 20 20 行3: 20 20 20 20竖线第 1 列|每一行内部0→60→0左右跳变。 → 水平 IIR (HFV) 输出大值垂直 FIR (VFV) 几乎无输出。横线行 1‑行 2——任意一列行 160行 220上下跳变。 → 垂直 FIR (VFV) 输出大值水平 IIR (HFV) 几乎无输出。硬件输出HFV 大、VFV 大总对焦分数数值很高判定画面清晰。如果图像模糊失焦边缘像素跳变幅度变小HFV、VFV 两者都会整体下降。固件移动镜头电机寻找\(FV_{total}\)的峰值完成 AF 合焦。四、关键现象对比总结现象HFV (IIR检测竖线)VFV (FIR检测横线)遇到真实边缘输出大值计入对焦分数输出大值计入对焦分数边缘消失后输出存在衰减拖尾不会立刻归零输入平坦输出立刻归零无拖尾完全平坦画面理想系数下输出趋近 0输出严格等于 0系数总和 0状态处理必须 IIRSH 每行清零反馈历史不需要清零状态定点风险反馈配置错误会饱和、虚假 FV恒稳定不会发散通俗小结FIR(VFV)拿同一列上下 5 个像素做加权差分看到上下明暗跳变现实横线输出高分边缘消失立刻归零脑子不记旧事情。IIR(HFV)拿同一行左右像素做差分识别竖线还会记住自己上几次的计算结果反馈记忆边缘过去了还会 “记得一会” 产生拖尾所以每行开头必须强制清空记忆不然会记错清晰度。