數字相機的連續對焦方法

2023-05-21 21:07:51

專利名稱：數字相機的連續對焦方法
技術領域：
本發明涉及一種對焦方法，特別涉及一種數字相機在切換場景時決定是否調整 對焦焦距的連續對焦方法。
背景技術：
使用者使用數字相機拍攝一張照片，往往分為幾個階段。第一為開啟數字相 機，此時數字相機即進入所謂取像預覽階段(Live view)。第二為使用者對準待攝物後 半按快門，此時數字相機即進入自動對焦階段(Auto Focusing)。第三為使用者全按壓快 門，此時數字相機即進入拍攝階段Shooting)。
所謂取像預覽階段是指使用者尚未按壓快門前，利用數字相機進行取景的預 覽。換句話說，數字相機在預覽階段時會持續的擷取不同場景畫面，並將圖像畫面顯示 於數字相機的液晶顯示器。此時，數字相機會持續地對場景進行對焦，藉以將鏡頭的調 整到合適的對焦位置(Continue Auto Focusing)。如此作法，可以再減少後續對焦的推估 時間。
自動對焦階段則是使用者在半按快門後，數字相機會開始調整鏡頭組與場景中 的被攝物的焦距。此時數字相機的對焦對象是為被攝物，因此，數字相機可能重新的調 整對被攝物的焦距。而拍攝階段指的是，當使用者全按下快門時，數字相機會將當前的 圖像畫面記錄為一數字圖像。
以預覽階段時的進行連續對焦程序為例，數字相機會對連續的多張圖像進行對 比計算。當數字相機的鏡頭位置在不同位置時，數字相機會得到各圖像的清晰程度的對 比值。接著，數字相機會利用二次曲線逼近法根據對比值與焦距的關係找出最佳對焦焦 距。然而數字相機因場景的切換，使得鏡頭會不停的進行拉遠/推近的動作。這樣一 來，除了會拉長數字相機對焦的時間外，也會嚴重的影響數字相機的電力耗損。發明內容
鑑於以上的問題，本發明的主要目的在於提供一種數字相機的連續對焦方法應 用於當數字相機於取像預覽階段由第一場景切換為第二場景時，判斷數字相機執行或不 執行對焦程序。
為達到上述目的，本發明所揭露的數字相機的連續對焦方法包括以下步驟取 得第二場景的預覽圖像；對預覽圖像進行模糊檢測程序，以獲取清晰值；當這些清晰值 未超過對焦門坎值時，則執行對焦程序。
在本實施例中所指稱的對焦程序是包括以下步驟在預覽圖像中還設定至少取 樣區域，取樣區域具有多個圖像像素；將取樣區域中所有相鄰的兩圖像像素的像素值分 別做比較，得到多個對比差值；累計大於預設門坎值的該些對比差值的數量為清晰值。
從本發明的另一觀點而言，對焦程序中包括以下步驟對預覽圖像進行圖像邊 緣檢測程序，以得到多個邊緣像素；從邊緣像素中選擇連續的多個選定像素；取相鄰的選定像素的像素值的差異值中的最大值為相鄰差值；取選定像素的最大差值為總差值； 將相鄰差值除以總差值而得到對比率；累計大於預設門坎值的對比率的數量為清晰值。
本發明的功效在於，本發明提供了一種數字相機的連續對焦方法。數字相機在 切換不同的場景畫面後判斷數字相機是否需要重新調整對焦焦距。如此一來，數字相機 可以不用持續的驅動鏡頭的對焦動作，藉以達到省電與快速合焦的功效。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限 定。


圖1為本發明的實施例的連續對焦流程圖2為本發明所適用的數字相機的架構示意圖3為第一種模糊檢測程序的流程示意圖4為取樣區域示意圖5為第二種模糊檢測程序的流程示意圖6A為選取水平相鄰像素的示意圖6B為選取垂直相鄰像素的示意圖7為第三種模糊檢測程序的流程示意圖
圖8A為預覽圖像中圖像對象的邊緣示意圖8B為預覽圖像中圖像對象的邊緣示意圖8C為邊緣像素選取示意圖9為第四種模糊檢測程序的流程示意圖10為本發明實施態樣的清晰值統計圖。
其中，附圖標記
90數位相機
91鏡頭組
92感光組件
93儲存單元
94處理單元
410預覽圖像
411對焦框
511對比像素
512目標像素
710邊緣圖像
810清晰值具體實施方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述
目前大部分的數字相機在開機後，若未特別設定，隨即會進入取像預覽階段 (或稱為SO階段)，並同時運行連續對焦程序。本發明數字相機的連續對焦方法適於在數字相機於取像預覽階段(Iiveview)中由第一場景切換為第二場景時，判斷該數字相機 是否執行連續對焦程序。
為清楚說明本發明中所述的第一場景與第二場景，在此定義為連續的兩張數字 圖像為具有第一場景的數字圖像(以下簡稱為第一場景)與具有第二場景的數字圖像(以 下簡稱為第二場景)。第一場景與第二場景切換指的是數字相機在SO階段中所獲取的不 同圖像畫面。在SO階段中，數字相機的感光組件可能以固定的圖像擷取率(例如10 張/秒)持續的擷取不同的場景圖像。
請參考圖1，其是為本發明的連續對焦方法的示意圖。依據本發明，連續對焦方 法包含
步驟100 取得第二場景的預覽圖像(意即於第二場景時取得一預覽圖像)；
步驟200 對預覽圖像進行模糊檢測程序，以獲取清晰值；
步驟300 判斷清晰值是否超過對焦門坎值；
步驟310:若否，則執行對焦程序；以及
步驟320:若是，不執行對焦程序。意即維持當前的對焦焦距。
當數字相機檢測到所擷取的數字圖像由第一場景切換為第二場景時，數字相機 會同時的將第二場景的數字圖像記錄下來。在此將包含第二場景的數字圖像定義為預覽 圖像。前述的數字相機可以是但不限於圖2所示的數字相機。為能更清楚地說明本發明 方法，茲請同步參考圖1與圖2。圖2是為依據本發明所適用的數字相機的架構示意圖。 數字相機90包括有鏡頭組91、感光組件92、儲存單元93與處理單元94。鏡頭組91 中具有一驅動馬達(未繪示)與多片鏡片(未繪示)。數字相機90通過驅動馬達調整鏡 片組中的各鏡片相對位置，用以調整拍攝被攝物的焦距。感光組件92連接於鏡頭組91， 感光組件92將當前場景的圖像畫面轉換成數字圖像的電信號。感光組件92會持續的將 所接收的圖像信號傳送至處理單元94。處理單元94電性連接於感光組件92與儲存單元 93。處理單元94根據在取像預覽階段所擷取的的預覽圖像，用以判斷需要進行調整鏡頭 組的對焦焦距。
本發明由第一場景切換為第二場景後，處理單元94會根據模糊檢測程序的結果 決定數字相機90是否需要重新調整對焦焦距。模糊檢測程序會根據預覽圖像的每一區域 (各區域選取方式詳見後文)的清晰程度產生相應的清晰值。最後再根據清晰值的數量決 定是否執行步驟300的對焦程序。當清晰值的數量越多時，則代表預覽圖像的畫面越清 晰；反之，清晰值的數量越少時，則代表預覽圖像的畫面越模糊。
在數字相機90獲取第二場景的圖像畫面時，將第二場景的圖像畫面定義為預覽 圖像。處理單元94在每一次取得新的預覽圖像後，會將清晰值重新設定，藉以避免將前 次的清晰值帶入本次的運算中。
請參考圖3所示，其是為本發明的一種模糊檢測程序的第一實施例示意圖。模 糊檢測程序的第一實施例包含
步驟211:在預覽圖像中還設定至少一取樣區域，取樣區域具有多個圖像像 素；
步驟212:將取樣區域中所有相鄰的兩圖像像素的像素值分別做比較，得到多 個對比差值；以及
步驟213 累計大於預設門坎值的對比差值的數量為清晰值。
在預覽圖像中還定義至少一個取樣區域。取樣區域可以是但不限於整張預覽圖 像，也可以是數字相機90的固定對焦框、或人臉對焦框。在一般數字相機90中會設置 有多個固定對焦框，固定對焦框的位置分布於預覽圖像中的部分固定位置。固定對焦框 用以提供使用者對欲拍攝的場景對焦的基準位置。當數字相機90設定其對焦框為中心對 焦框時，則數字相機90會對中心對焦框進行對焦對比的動作。同理，其它區域位置的對 焦框亦提供相同的作用。請參考圖4所示，其是為取樣區域示意圖。人臉對焦框是根據 數字相機90所判斷的人臉區域所產生的相應對焦框。若是同時出現多個人臉對焦框時， 則在本發明的此一實施例中則假設取最主要的人臉對焦框作為進行判斷的取樣區域。最 主要的人臉有可能是最大的人臉對焦框，或者是相機資料庫內的重要人物。
在第一實施例中是先計算出所有的對比差值後，接著會進行累計清晰值的動 作。除此之外，亦可以將步驟213的累計步驟改成每計算完對比差值後，就判斷是否要 進行累計清晰值，此一運作流程請參考圖5。
第二實施例包括以下步驟
步驟211:在預覽圖像中更設定至少一取樣區域，取樣區域具有多個圖像像 素；
步驟212:將取樣區域中所有相鄰的兩圖像像素的像素值分別做比較，得到多 個對比差值；
步驟214:若對比差值大於預設門坎值，則累計清晰值；以及
步驟215:重複進行計算與累計清晰值的步驟，直到完成取樣區域中的所有圖 像像素為止。
在步驟212的計算對比差值過程中，會分別選擇兩個相鄰的圖像像素進行處 理。在此將欲進行比較的圖像像素定義為目標像素512，將另一個選出的相鄰像素定義 為對比像素511。對比像素511的選取方式可以是水平相鄰或垂直相鄰的方式選取與目 標像素相鄰的像素。目標像素512的選擇方式可以由取樣區域中像素的排列順序依序選 取。舉例來說，若將取樣區域中的像素集合以一個二維矩陣為例(假設像素集合為pixel_ array[m][n]像素矩陣)，則目標像素512的選取方式是由矩陣的最小編號位置(意即pixel_ array
)逐一的移動至最大編號位置(意即pixel_array
[n-l])。在完成每一行中的 所有像素後，再由當前的行移動至次一行中，如圖6A中的箭頭所示。對比像素511則可 以從目標像素512的次一像素(水平方向或垂直方向)進行選取。請參考圖6A與圖6B 所示，其是分別為選取水平相鄰像素與垂直相鄰像素的示意圖。再將所選出的目標像素 512與對比像素511進行相減，藉以產生對應目標像素512的對比差值。再從預覽圖像 410中依序的選取出其它的目標像素512，並計算相應的對比差值。
請參考圖7所示，其是為本發明的第三模糊檢測程序的實施例示意圖。模糊檢 測程序包括
步驟221 對預覽圖像進行圖像邊緣檢測程序，以得到多個邊緣像素；
步驟222 從邊緣像素中選擇連續的多個選定像素；
步驟223 取相鄰的選定像素的像素值的差異值中的最大值為相鄰差值；
步驟224 取選定像素的最大差值為總差值；7
步驟225 將相鄰差值除以總差值而得到對比率；
步驟226:重複步驟223 225，直到完成所有邊緣像素的對比率的計算；以及
步驟227 累計大於預設門坎值的對比率的數量為清晰值。
將預覽圖像經由圖像邊緣檢測程序處理後，會產生相應的邊緣圖像。在本發明 中所述的邊緣檢測演送法可以是Sobel邊緣檢測法、Dijkstra』 s算法、或Canny邊緣檢測 算法等。請參考圖8A所示，其是為預覽圖像中圖像對象的邊緣示意圖。
請配合參考圖8B所示，再對邊緣圖像710以行優先/列優先的方式依序讀取其 像素值，藉以產生相應的灰階分布曲線。舉例來說，若將邊緣圖像710視為一二維矩陣 (將邊緣圖像710視為piXel_array[m][n]像素矩陣為例)時，且以行優先(row major)的方 式由邊緣圖像710的第一行開始依序讀取出像素值，意即pixel_array
[x]，x={0, 1...， n-1}。並將讀出的像素值與位置分別記錄在灰階分布曲線中。當完成讀取第一行的像素 值後，則生成第一行相應的灰階分布曲線。並且對其它邊緣圖像710中的其它行進行相 應的灰階分布曲線的讀取。除此之外，也可以利用列優先(columnmajor)的方式進行讀 取灰階分布曲線。
再由灰階分布曲線中選取像素變化超過一變化門坎值的區段，並將其定義為邊 緣區段。再從邊緣區段中選取多個邊緣像素。以圖8C為例說明，在圖8C中具有A、 B、C、D四個邊緣像素(在圖8C中以虛線圈選的範圍)。將兩兩相鄰的邊緣像素逐次 進行選取，在此將每一組對比分布值定義為邊緣像素集合。因此可以劃分為(A，B)、 (B，C)、(C，D)三組邊緣像素集合，與一組總像素集合(A，D)。每一組邊緣像素集 合相應有各自的差異值，且總像素集合亦具有一總差值。再從三組邊緣像素集合中選取 差值最大者，並將所選取差值最大的一組除上總差值，得到對比率。在此一實施例中， (X, Y)為Y像素值減掉X像素值並取其絕對值。請參考下式1所述
Max((A，B)、(B，C)、(C, D))/(D, Α)(式 1)
在此是以下述例子進行解說，假設從邊緣區段中選取四個像素A = 38，B = 46，C = 68，D = 82。邊緣像素集合是分別為(A，B)、(B，C)與(C，D)，其中分 別是(A，B) = 8、(B，C) = 22、(C，D) = 14，總差值則是(A，D) = 44。三組邊 緣像素集合的最大值為22，因此相鄰差值是為(B，C)，所以對比率即為22/44 = 0.5。
若是在邊緣區段中僅具有兩個像素時，則不計算此一邊緣區段的差異值。因為 這樣會造成此一邊緣區段的對比率變成1，使其無法正確的判斷該邊緣區段是否為圖像對 象的邊緣。在完成此一邊緣區段後，則繼續灰階分布曲線中其餘的邊緣區段的計算，並 取得其餘的差異值。再取得差異值後，則比較差異值是否大於預設門坎值。計算該些大 於預設門坎值的差異值的數量，將所累計後的數量定義為清晰值810。
相對第三實施例是將累計所有的對比率後，才開始累計清晰值。第四實施例亦 先逐一的計算對比率後，再判斷所產生的對比率是否大於預設門坎值，並重複此一步驟 直至完成所有對比率的計算為止。請參考圖9所示其是為此一實施例的另一運作流程示 意圖。
步驟231 對預覽圖像進行圖像邊緣檢測程序，以得到多個邊緣像素；
步驟232 從邊緣像素中選擇連續的多個選定像素；
步驟233 取相鄰的選定像素的像素值的差異值中的最大值為相鄰差值；
步驟234 取相鄰的選定像素的像素值的差異值中的最大值為相鄰差值；
步驟235 取選定像素的最大差值為總差值；
步驟236:累計大於預設門坎值的對比率的數量為清晰值；以及
步驟237:重複步驟233 236，直到完成所有邊緣像素的對比率的計算並輸出 最後累計的清晰值。
最後，以統計圖進行說明(請配合圖10所示)，在圖10的橫軸為對比差值，圖 10的縱軸為對比差值的相應數量。以第一實施例為例，在預覽圖像中以一個100*100像 素的取樣區域作為對焦的判斷依據，則取樣區域中的清晰值810的總數是為99*100個， 並假設對焦門坎值為100。假若大於預設門坎值的清晰值810數量有45個時，則代表此 張預覽圖像是模糊的，所以需要重新調整鏡頭組中的鏡片位置，藉以獲取相應的對焦焦 距。反之，若小於預設門坎值的清晰值810數量是為30個時，則代表此張預覽圖像410 是清晰的，不需要重新進行對焦。
本發明提供了一種數字相機90的連續對焦方法。數字相機90在切換不同的場 景畫面後判斷數字相機90是否需要重新調整對焦焦距。如此一來，數字相機90可以不 用持續的驅動鏡頭的對焦動作，藉以達到省電與快速對焦的功效。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況 下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的 改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種數字相機的連續對焦方法，適於在一數字相機於一取像預覽階段中由一第一 場景切換為一第二場景時，判斷該數字相機是否執行一連續對焦程序，其特徵在於，該 連續對焦方法包括於該第二場景時取得一預覽圖像； 對該預覽圖像進行一模糊檢測程序，以獲取一清晰值； 判斷該清晰值是否超過一對焦門坎值；以及 若否，則執行該連續對焦程序。
2.根據權利要求1所述的數字相機的連續對焦方法，其特徵在於，該模糊檢測程序包括在該預覽圖像中還設定至少一取樣區域，該取樣區域具有多個圖像像素； 將該取樣區域中所有相鄰的兩圖像像素的像素值分別做比較，得到多個對比差值；以及累計大於一預設門坎值的該些對比差值的數量為該清晰值。
3.根據權利要求1所述的數字相機的連續對焦方法，其特徵在於，該模糊檢測程序包括在該預覽圖像中還設定至少一取樣區域，該取樣區域具有多個圖像像素； 將該取樣區域中所有相鄰的兩圖像像素的像素值分別做比較，得到多個對比差值； 若該對比差值大於一預設門坎值，則累計該清晰值；以及重複進行計算與累計該清晰值的步驟，直到完成該取樣區域中的所有該些圖像像素 為止。
4.根據權利要求1所述的數字相機的連續對焦方法，其特徵在於，該模糊檢測程序包括對該預覽圖像進行一圖像邊緣檢測程序，以得到多個邊緣像素； 依次計算該些邊緣像素的多個對比率；以及 累計大於一預設門坎值的該些對比率的數量為該清晰值； 其中，該依次計算該些邊緣像素的多個對比率的步驟包含 從該些邊緣像素中選擇連續的多個選定像素；取相鄰的該些選定像素的像素值的差異值中的一最大值為一相鄰差值； 取該些選定像素的最大差值為一總差值； 將該相鄰差值除以該總差值而得到該對比率；以及 重複上述四步驟，直到完成所有該些邊緣像素的該對比率的計算。
5.根據權利要求1所述的數字相機的連續對焦方法，其特徵在於，該模糊檢測程序包括進行一圖像邊緣檢測程序，找出該預覽圖像的圖像對象的多個邊緣像素； 依次計算每一該邊緣像素的一對比率；重複上述步驟，直到完成所有該些邊緣像素的該對比率的計算；以及 累計大於一預設門坎值的該些對比率的數量為該清晰值； 其中，該依次計算每一該邊緣像素的該對比率的步驟包含 選擇該些邊緣像素的多個選定像素；取相鄰的該些選定像素的像素值的差異值中的一最大值為一相鄰差值； 取該些選定像素的最大差值為一總差值；以及 將該相鄰差值除以該總差值而得到該對比率。
全文摘要
一種數字相機的連續對焦方法，應用於當數字相機於取像預覽階段由第一場景切換為第二場景時，判斷數字相機是否執行對焦程序。連續對焦方法包括對第二場景取得一預覽圖像；對預覽圖像執行模糊檢測程序，藉以獲取對應的清晰值；判斷清晰值是否超過對焦門坎值時；以及若否，則執行對焦程序；當清晰值大於對焦門坎值時，則數字相機仍維持當前的對焦焦距，代表第二場景的對焦焦距與第一場景相同，所以不需要在重複的進行對焦的動作。
文檔編號G06T5/00GK102025910SQ200910171938
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者嚴志彬, 周詹閔, 蔡嘉倫 申請人:華晶科技股份有限公司