專利名稱：自動對焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動對焦方法，尤其涉及自動對焦中搜尋具有最大清晰 度值的鏡頭位置的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)碼相機(jī)、照相手機(jī)等產(chǎn)品已是非常普及的照相設(shè)備，數(shù)碼相機(jī)必須對 焦在正確的物體上以獲得良好的照相品質(zhì)，因此，自動對焦的方法對數(shù)碼相 機(jī)而言是很重要的?，F(xiàn)有技術(shù)己有一些關(guān)于自動對焦的搜尋方法，例如全域搜尋法(Global Search)。全域搜尋法是記錄鏡頭每移動一步(或是每移動一最小取樣單位) 所獲得的影像并計算其影像的清晰度值，當(dāng)鏡頭被依序移動到所有的搜尋位 置，并取得對應(yīng)每一搜尋位置的清晰度值之后，且搜尋完畢之后，再取出具 有最大清晰度的鏡頭位置，並移動鏡頭到具有最大清晰度位置而完成自動對 焦。全域搜尋法的搜尋一定能找對最大清晰度影像，且其搜尋結(jié)果是所有現(xiàn) 有技術(shù)對焦方法中最正確的，但是所需要的搜尋時間及移動鏡頭的次數(shù)是最 多的，所以最消耗時間。除了耗時間外，鏡頭移動的次數(shù)也須列入考慮，由于鏡頭來回移動的次 數(shù)多，易產(chǎn)生機(jī)械方面的碰撞而縮短相機(jī)壽命。另外，噪聲會對影像的清晰 度值造成影響，其清晰度值與鏡頭步數(shù)的曲線不再是平滑曲線，而是鋸齒狀 的不規(guī)則曲線，由于不規(guī)則的清晰度曲線，容易造成峰值判斷上的誤差，因 而產(chǎn)生對焦上的失誤。因此需要一種兼具正確性以及對焦速度的自動對焦方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題提供一種自動對焦方法，尤 其是一種對焦正確且快速的自動對焦方法。在一較佳實施例中，本發(fā)明提出一種自動對焦方法，用以判斷鏡頭的對 焦位置，其中鏡頭依據(jù)對焦步數(shù)表而被移動，包含以下步驟(a) 記錄鏡頭在起始位置所對應(yīng)的基礎(chǔ)清晰度值BFV;(b) 依據(jù)對焦步數(shù)表移動鏡頭至目前位置，并計算對應(yīng)目前位置的目前影像清晰度值CFV;(c) 記錄最大清晰度值MFV;(d) 計算目前影像清晰度值CFV與基礎(chǔ)清晰度值BFV的比值，并在比 值大于峰值接近參數(shù)W時將峰值探測數(shù)加1;(e) 判斷峰值探測數(shù)是否大于或等于峰值范圍參數(shù)C,并在峰值探測數(shù) 大于或等于峰值范圍參數(shù)C時以最大清晰度值MFV所對應(yīng)的鏡頭位置為對 焦位置；(f) 在峰值探測數(shù)小于峰值范圍參數(shù)C時，判斷最大清晰度值MFV與 目前影像清晰度值CFV的比值是否大于峰值離開參數(shù)K，并在比值大于峰值 離開參數(shù)K時，以最大清晰度值MFV所對應(yīng)的鏡頭位置為對焦位置；(g) 在最大清晰度值MFV與目前影像清晰度值CFV的比值未大于峰 值離開參數(shù)K時，依據(jù)對焦步數(shù)表移動鏡頭至下一對焦位置；以及重復(fù)步驟(b)至(g)。在一較佳實施例中，對焦步數(shù)表、峰值接近參數(shù)W以及峰值離開參數(shù)K 是依據(jù)鏡頭的特性決定的。在一較佳實施例中，峰值范圍參數(shù)C是根據(jù)鏡頭的景深決定的。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有搜尋時間短的優(yōu)點。此外，本發(fā)明還提出 峰值接近參數(shù)W、峰值范圍參數(shù)C以及峰值離開參數(shù)K等對焦參數(shù)，借此 可界定清晰度峰值的范圍，在此范圍之后的鏡頭步數(shù)則不必再進(jìn)行搜尋，減 少了搜尋的鏡頭步數(shù)，進(jìn)一步縮短了搜尋時間。并且當(dāng)影像的清晰度值受噪 聲影響時，本發(fā)明仍可搜尋出其最大清晰度值的所在范圍，故可改善噪聲在 對焦上造成的困擾。此外，本發(fā)明提出基礎(chǔ)清晰度值BFV，使得判斷清晰度 值的比較具有參考基準(zhǔn)，故自動對焦中清晰度值的判斷更為明確以及穩(wěn)定。


本方面可通過下列附圖及說明，得到更深入的了解圖1是本發(fā)明的自動對焦流程圖。圖2 (a)、圖2 (b)是本發(fā)明清晰度值與鏡頭移動步數(shù)的曲線圖。 圖3 (a)、圖3 (b)是本發(fā)明一較佳實施例的清晰度值與鏡頭移動步 數(shù)的曲線圖。主要元件符號說明 101-109步驟BFV、 CFV、 MFV清晰度值 C峰值范圍參數(shù)CFV1-CFV10、 CFVj、 CFVk、 CFVt目前影像清晰度值 K峰值離開參數(shù)S0曙S10、 Sc、 Si、 Sj、 Sk、 Sp、 St鏡頭步數(shù) W峰值接近參數(shù)具體實施方式
如上述現(xiàn)有技術(shù)所述，為了改善現(xiàn)有技術(shù)全域搜尋法的缺陷，本發(fā)明提 出一種自動對焦方法。在開始進(jìn)行本發(fā)明方法前，必須根據(jù)鏡頭的特性進(jìn)行計算以獲得該鏡頭 的對焦步數(shù)表。對焦步數(shù)表中記錄在對焦搜尋時鏡頭移動的所有步數(shù)。由于 每個鏡頭的特性不同，因此每個鏡頭的對焦步數(shù)表都不盡相同。以鏡頭的景深(Depth of field)為例，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，光學(xué)元件具有景深的特 性，亦即物體在景深范圍內(nèi)所獲得的影像可被視為清晰，因此在景深范圍內(nèi) 的多個鏡頭步數(shù)可以其中一個鏡頭步數(shù)為代表，如此便可節(jié)省一些搜尋時 間。且由于景深會有部分互相重合的現(xiàn)象，因此只須將鏡頭移動到另一景深 范圍中，即可繼續(xù)省時地對焦搜尋。而這些景深中的鏡頭步數(shù)的代表則被記 錄于對焦步數(shù)表中，以上即為對焦步數(shù)表的形成原理。此外，在本發(fā)明方法開始前，需要預(yù)設(shè)其余的對焦參數(shù)，包括峰值接 近參數(shù)W、峰值范圍參數(shù)C以及峰值離開參數(shù)K，其中峰值范圍參數(shù)C是 由鏡頭的景深來決定的，而峰值接近參數(shù)W以及峰值離開參數(shù)K則由鏡頭 的特性決定，且這些對焦參數(shù)是經(jīng)由實驗獲得的。請參閱圖1，其為本發(fā)明的自動對焦流程圖。自動對焦開始時，將鏡頭 以及峰值探測數(shù)初始化(也就是歸零)，鏡頭在起始位置時，記錄鏡頭在此起始位置的清晰度值(Focus Value, FV)，并將該起始位置的清晰度值定義 為基礎(chǔ)清晰度值(Based Focus Value, BFV)，且記錄該值為最大清晰度值 (Maximum Focus Value, MFV)，此為步驟101。接著從對焦步數(shù)表讀取下 一對焦步數(shù)以使鏡頭移動至下一對焦位置，并等待在對焦位置所獲得的新影 像(步驟102)。新影像獲取后，計算并記錄該新影像的清晰度值并將其定 義為目前影像清晰度值(Current Focus Value, CFV)，此為步驟103。比較 最大清晰度值與目前影像清晰度值，并記錄較大值為最大清晰度值MFV，此 為步驟104。步驟105為將目前影像清晰度值CFV與基礎(chǔ)清晰度值BFV的 比值(也就是CFV/BFV)以及峰值接近參數(shù)W進(jìn)行比較，當(dāng)該比值 (CFV/BFV)大于峰值接近參數(shù)W時，峰值探測數(shù)累加1，而當(dāng)該比值 (CFV/BFV)未大于峰值接近參數(shù)W時，峰值探測數(shù)不變動。比較完畢后， 進(jìn)入步驟106，即判斷峰值探測數(shù)是否大于或等于峰值范圍參數(shù)C。若峰值 探測數(shù)大于或等于峰值范圍參數(shù)C時，進(jìn)入步驟109，也就是移動鏡頭至具 有最大清晰度值MFV的對焦位置并采集影像，然后結(jié)束對焦。若峰值探測 數(shù)小于峰值范圍參數(shù)C時，則進(jìn)入步驟107，即比較最大清晰度值MFV與 目前影像清晰度值CFV的比值(也就是MFV/CFV)以及峰值離開參數(shù)K。 當(dāng)該比值(MFV/CFV)大于峰值離開參數(shù)K時，則進(jìn)入步驟109，之后結(jié)束 對焦。當(dāng)該比值(MFV/CFV)未大于峰值離開參數(shù)K時，進(jìn)入步驟108,也 就是讀取對焦步數(shù)表中相對于目前鏡頭步數(shù)的下一鏡頭步數(shù)。若已無下一鏡 頭步數(shù)存在，即已將對焦步數(shù)表中的所有鏡頭步數(shù)搜尋過，則進(jìn)入步驟109。 而若仍有下一鏡頭步數(shù)存在，則移動鏡頭至下一對焦步數(shù)的所在位置，此為 步驟108。步驟108之后，回到步驟102，如此反復(fù)循環(huán)，直至符合結(jié)束對 焦的條件為止。以上即為本發(fā)明自動對焦方法的流程。接下來說明本發(fā)明提出的對焦參數(shù)的意義，也就是峰值接近參數(shù)W、峰 值范圍參數(shù)C以及峰值離開參數(shù)K所各自代表的意義。請參閱圖2 (a)、 圖2 (b)，其為本發(fā)明清晰度值與鏡頭移動步數(shù)的曲線圖。圖2 (a)中， 在起始位置，即鏡頭步數(shù)為Si時，具有基礎(chǔ)清晰度值BFV，而在鏡頭步數(shù) 為Sj的位置時，具有目前影像清晰度值CFVj。再將鏡頭移動至鏡頭步數(shù)為Sk的位置，具有目前影像清晰度值CFVk。經(jīng)過反復(fù)的實驗后，發(fā)現(xiàn)在理想 清晰度曲線(平滑曲線)上CFVj/BFV的值小于CFVk/BFV的值，也就是目 前影像清晰度值與基礎(chǔ)清晰度值的比值會越來越大。而當(dāng)鏡頭到了鏡頭步數(shù) 為St的位置時，其目前影像清晰度值為CFVt，而CFVt/BFV的值會稍大于 峰值接近參數(shù)W，則表示鏡頭的位置已經(jīng)接近清晰度峰值(即影像清晰度最 大值)的所在位置，也就是最佳對焦位置。由實驗得知，當(dāng)CFVt/BFV值開 始大于W值，再移動鏡頭特定次數(shù)，必定可搜尋到清晰度峰值的所在位置， 而本發(fā)明將此特定次數(shù)定義為峰值范圍參數(shù)C。也就是說，在鏡頭步數(shù)為St 時，再移動鏡頭C次而到達(dá)鏡頭步數(shù)為Sc，則清晰度峰值必定位于St與Sc 之間的范圍內(nèi)。但若清晰度曲線受噪聲影響，則此時的清晰度曲線具有許多 起伏，而造成CFV/BFV值開始大于W值后，在下一對焦位置的CFV/BFV 比值小于W值，如此一來，即使連續(xù)再移動鏡頭C次也無法找出清晰度峰 值的范圍。面臨此種情況時，仍繼續(xù)移動鏡頭，即使CFV/BFV的值小于W 仍然繼續(xù)搜尋，只要峰值探測數(shù)大于或等于峰值范圍參數(shù)C，即可找出清晰 度峰值的范圍。換句話說，當(dāng)峰值探測數(shù)"累計"大于或等于C值時，即己 包含清晰度峰值的范圍。圖2 (b)中，在鏡頭步數(shù)Sp的位置，具有最大清晰度值MFV (即清晰 度峰值)，將鏡頭移動至鏡頭步數(shù)為Sj時，具有目前影像清晰度值CFVj, 再將鏡頭移動至鏡頭步數(shù)為Sk的位置，此時具有目前影像清晰度值CFVk， 而MFV/CFVj值小于MFV/CFVk值。也就是說，最大清晰度值與目前影像 清晰度值的比值會越來越大。當(dāng)鏡頭移動至鏡頭步數(shù)為St時，其位置的清晰 度值為CFVt，而MFV/CFVt稍大于峰值離開參數(shù)K，與上述峰值接近參數(shù) W的情況同理，則表示鏡頭開始遠(yuǎn)離清晰度峰值，因此不需要再繼續(xù)進(jìn)行接 下來的鏡頭步數(shù)的對焦，只需將鏡頭移動至當(dāng)時所記錄的最大清晰度值MFV 的對焦位置即可完成對焦。請參閱圖3 (a)、圖3 (b)，其為本發(fā)明一較佳實施例的清晰度值與 鏡頭移動步數(shù)的曲線圖。在本實施例中，預(yù)設(shè)對焦步數(shù)表，且設(shè)定峰值范圍 參數(shù)C等于5，峰值離開參數(shù)K等于1.5，而峰值接近參數(shù)W等于1.3。圖3 (a)中，鏡頭在起始位置(即鏡頭步數(shù)等于S0)時，記錄位于起 始位置的清晰度值，也就是基礎(chǔ)清晰度值BFV，此時基礎(chǔ)清晰度值也》最大清晰度值MFV,而峰值探測數(shù)等于0。讀取對焦步數(shù)表，使鏡頭移動S1步，開始對焦并等待新影像，接著計算位于S1的目前影像清晰度值CFV1。然后 比較BFV與CFV1 ，得知CFV1 >BFV，則將最大清晰度值MFV記錄為CFV1 。 將CFV1/BFV的值與峰值接近參數(shù)W(其值為1.3)比較，則得到CFV1/BFV 小于W,因此峰值探測數(shù)不變動(保持為0)。而峰值探測數(shù)當(dāng)然小于峰值 范圍參數(shù)C (其值為5)，接著再將MFV/CFV1的值與峰值離開參數(shù)K (其 值為1.5)進(jìn)行比較，此時MFV二CFV1，得MFV/CFV1二1，因此MFV/CFV1 <K。然后讀取對焦步數(shù)表是否有下一鏡頭步數(shù)存在，此時讀取到下一鏡頭 步數(shù)為S2，則移動鏡頭至鏡頭步數(shù)等于S2的位置，對焦然后計算此時的目 前影像清晰度值CFV2，又CFV2〉CFV1，因此MFV變更為CFV2，接著依 序進(jìn)行各項比較，得到CFV2/BFV小于W，峰值探測數(shù)小于峰值范圍參數(shù)C， 且MFV/CFV2二KK。再讀取對焦步數(shù)表，在此理想清晰度曲線上以此類推， 如此的情況反復(fù)進(jìn)行至鏡頭步數(shù)為S5對焦完畢時，MFV=CFV5。圖3(b)中，當(dāng)鏡頭移動到鏡頭步數(shù)為S6時，其清晰度值CFV6〉CFV5， 因此MFV變更為CFV6，而CFV6/BFV的值大于峰值接近參數(shù)W，故峰值 探測數(shù)由0增加到1，但峰值探測數(shù)仍小于K，而MFV/CFV6:KK。因此 讀取對焦步數(shù)表并將鏡頭移動至S7的位置，得其清晰度值CFV7>CFV6， MFV變更為CFV7，且CFV7/BFV的值大于峰值接近參數(shù)W，故峰值探測 數(shù)由1增加到2，在此理想清晰度曲線上類推，當(dāng)鏡頭移動到S9的位置時， 其CFV9二MFV， CFV9/BFV的值大于峰值接近參數(shù)W，故峰值探測數(shù)變?yōu)?4。而鏡頭移動至S10的對焦位置，雖然其清晰度值CFV10<MFV，但 CFV10/BFV的值仍大于峰值接近參數(shù)W，故峰值探測數(shù)變?yōu)?二C，因此可 得知，清晰度峰值位于S6至S10之間的范圍內(nèi)。此時將鏡頭移動至最后記 錄的MFV的位置，也就是具有CFV9的S9位置對焦，自動對焦結(jié)束。至于 滿足MFV/CFV值大于K值以及受噪聲影響的情況，己在圖2 (b)中提出， 故不再贅述。本發(fā)明的自動對焦方法利用景深而制定的對焦步數(shù)表，使本發(fā)明比現(xiàn)有 技術(shù)的全域搜尋法的搜尋時間更短。此外，還提出峰值接近參數(shù)W、峰值范 圍參數(shù)C以及峰值離開參數(shù)K等對焦參數(shù)，借此可界定清晰度峰flL的范圍， 在此范圍之后的鏡頭步數(shù)則不必再進(jìn)行搜尋，使得搜尋的鏡頭步數(shù)減少，搜
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動對焦的方法，解決對焦耗時和鏡頭移動多、及噪聲引起對焦失誤從而影響影像清晰度值的問題。本發(fā)明利用鏡頭的對焦步數(shù)表以及對焦參數(shù)，通過界定清晰度峰值的范圍，而有效地減少鏡頭搜尋次數(shù)。因此減少自動對焦所需的搜尋時間。本發(fā)明具有搜尋時間短的優(yōu)點。此外，本發(fā)明可改善噪聲在對焦上造成的困擾。并且本發(fā)明提出基礎(chǔ)清晰度值BFV，使得判斷清晰度值的比較具有參考基準(zhǔn)，故自動對焦中清晰度值的判斷更為明確以及穩(wěn)定。
文檔編號G02B7/28GK101236289SQ200710007979
公開日2008年8月6日 申請日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者緯 徐 申請人:致伸科技股份有限公司