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为什么不用整帧全局 FV,而使用 Paxel 分块统计

1. 获取空间位置信息:区分画面不同区域清晰度

全局 FV 只输出 1 个数值,代表整幅画面纹理能量总和,丢失空间信息。 典型问题:背景强纹理(树叶、草丛)会淹没主体,导致 AF 把焦点锁到背景。 Paxel 每个子窗口输出独立的FV / FV² / FVcount。固件可以:

  • 选择 ROI 对应的 Paxel 作为对焦评估区;
  • 区分主体区域、背景区域;
  • 过滤干扰区域。

全局 FV 只能回答:整张图有多清晰;Paxel 可以回答:画面哪一块清晰。

2. 实现任意 ROI 对焦(单点、区域、人脸 AF)

硬件通过PAXSH/PAXSV/PAXW/PAXH寄存器定义统计矩形,配合AFINCH/AFINCV隔行隔列抽点。 只对落在窗口内的像素执行统计,窗口外像素直接跳过,以此实现只统计感兴趣区域。

如果使用整帧 FV 统计,硬件没有手段限定只计算画面局部,只能全部像素参与运算,无法实现 ROI 对焦。

3. 降低带宽、功耗与 DMA 吞吐量(硬件流水线特性)

H3A 是实时 Bayer 像素流水线,不需要缓存完整帧。

  • Paxel 模式:仅窗口内且满足抽点条件的像素,滤波结果才写入 Paxel 累加器;其余像素直接丢弃,不输出 FV 到 DMA。
  • 整帧 FV 模式:所有像素全部执行 IIR/FIR 运算,全部 FV 都参与累加,高分辨率高帧率下硬件吞吐、DMA 带宽压力显著上升。

注意:滤波器 IIR/FIR 单元依然每个像素都跑(硬件流水线无法跳过滤波计算),只是不命中 Paxel 窗口时,结果不送入累加器、不存储。 ❗重要纠正:不是窗口外像素跳过 IIR/FIR 计算;滤波是流水线必执行,只是不做结果保存,算力节省主要体现在累加、存储、DMA 输出,不是跳过滤波器运算。

4. 多维统计量,区分真实纹理与噪声

每个 Paxel 独立输出三组统计量:

  • FV:边缘梯度总和;
  • FV²:强边缘做平方加权,突出大梯度;
  • FVcount:超过THR阈值的有效像素计数。
  • 固件可以校验:FV 很高,但 FVcount 很小 → 仅少量噪点,判定为虚假峰值,拒绝作为对焦窗口。 全局统计模式,噪声、闪光、孤立杂纹直接积分进入总值,无法区分噪声和真实大面积纹理。

    5. 支持多区域同时评估,处理遮挡、前景干扰

    可以同时开启多个 Paxel,同时得到前景、主体、背景多组 FV 曲线。固件可以对比不同 Paxel 的 FV‑focus 位置曲线,区分真实目标与前景干扰。 全局 FV 是多区域混合叠加,FV 峰值位置畸变,无法分辨。


    Paxel 分块方案优劣势

    优势

  • 携带空间位置信息,原生支持 ROI 对焦、人脸对焦跟踪;
  • 可灵活配置窗口大小位置,配合 AFINCH/AFINCV 抽点,减少存储与 DMA 带宽;
  • 每个 Paxel 具备FV / FV² / FVcount,固件可做噪声甄别;
  • 多窗口同时评估,可区分前景、主体、背景,抗遮挡;
  • 每个 Paxel 可以独立配置 Sum 模式 / Peak 模式。
  • 劣势(结合硬件真实约束)

  • IIRSH 全局唯一,同行多 Paxel 存在 IIR 拖尾串扰 同一行,仅在IIRSH列做一次 IIR 反馈寄存器清零。本行后续 Paxel 无法复位 IIR 状态,继承左侧图像的 IIR 拖尾,HFV 引入偏差。

    工程实操:同一行尽量只使用单个 Paxel;必须多个 Paxel 并排时,固件需要评估拖尾带来的 HFV 偏移。

  • Paxel 有硬件最小、最大尺寸约束,窗口不能任意小或任意大
    • Paxel 过小:内部有效像素少,FV 信噪比差,噪点波动大;
    • Paxel 过大:容易混入背景区域,降低主体权重。
  • Paxel 边界离散 目标物体边缘落在两个 Paxel 之间,纹理能量被拆分至相邻两个 Paxel,每个 Paxel 的 FV 都会被削弱,固件需要做补偿逻辑。
  • 多 Paxel 带来固件逻辑开销 需要维护多组 Paxel 寄存器配置、坐标映射、窗口切换逻辑;同时需要处理同行 Paxel 的 IIR 拖尾误差。
  • AFINCH / AFINCV隔行隔列抽点会降低采样率,存在混叠风险,高频纹理 FV 精度下降。
  • 整帧全局 FV 统计的优劣势

    维度Paxel 分块统计整帧全局 FV 统计
    位置信息 ✅每个子窗口独立清晰度 ❌只有全局总和,丢失位置信息
    ROI 对焦 ✅支持单点 / 区域 / 人脸对焦 ❌无法限定统计区域
    滤波器单元 单套 IIR/FIR 硬件,多 Paxel 共享 同一套滤波器单元
    存储 & DMA 仅 Paxel 有效结果输出,带宽低 全部 FV 参与累加输出,带宽高
    IIR 清零 一行仅一次全局 IIRSH;同行右侧 Paxel 受拖尾污染 每行一次 IIR 清零,无窗口间串扰
    噪声甄别 ✅FV/FV²/FVcount 三维校验 ❌噪声直接计入总和,无法甄别
    固件复杂度 高,需要处理窗口、拖尾、坐标映射 很低,只需处理单条 FV 曲线

    总结

  • IIRSH 是全局寄存器,每行仅一次 IIR 复位,不是每个 Paxel 独立复位;同行多 Paxel 时,靠右 Paxel 受左侧 IIR 拖尾影响。
  • IIR/FIR 滤波器属于流水线硬件,每个像素都会经过滤波器运算;Paxel 仅控制结果是否存入对应累加器,不能跳过滤波器计算。
  • 多 Paxel 是一套滤波器 + 多组独立累加存储,并非每个 Paxel 拥有独立 IIR 硬件。
  • Paxel 最大价值是提供分区域的清晰度统计与位置信息,以此支撑 ROI AF;代价是需要处理同行多 Paxel 的 IIR 拖尾污染问题。
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