專利名稱：高速自動對焦方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動對焦方法，特別涉及一種連續(xù)不間斷取像分析的自動對焦方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，許多自動對焦方法是藉由步進(St印by Step)對焦方式來實現(xiàn)。當取像系統(tǒng)以步進對焦方式進行對焦時，影像擷取裝置會以固定步幅移動，當移動到一目標位置后，影像擷取裝置便停止移動，并對待測對象進行取像，當取得待測對象的一擷取影像后，則取像系統(tǒng)是利用一影像清晰度函數(shù)計算該擷取影像的影像清晰度，并記錄該目標位置與其所對應的該擷取影像的影像清晰度。再將影像擷取裝置以固定步幅移動至下一目標位置，并重復上述動作，直到完成所有目標位置的取像。當完成上述的步進對焦方式后，可取得多個目標位置與各目標位置所對應的各擷取影像的影像清晰度，因此，取像系統(tǒng)藉由逐一判斷各影像清晰度來決定影像擷取裝置的最佳對焦位置。然而，現(xiàn)有技術中的步進對焦方式，影像擷取裝置每移動一固定步幅后，就必須停止移動，藉以取得待測對象的擷取影像，并進行分析。待分析完之后，才繼續(xù)移動影像擷取裝置至下一目標位置。如此一來，將會耗費相當多的時間在移動與停止影像擷取裝置。特別是在自動對焦的掃描范圍較大時，其所消耗的時間更為驚人。另外，于現(xiàn)有技術中，為了要減少步進對焦方式所消耗的時間，往往會限制步進對焦方式的掃描范圍。然而，這樣的做法，會因為掃描范圍受到限制而使得對焦準確率下降。由于，自動對焦方法的對焦速度與準確率往往直接影響到影像量測系統(tǒng)的前置處理時間。因此如何提升自動對焦方法的對焦速度與對焦準確率，并建構出高速且穩(wěn)定的自動對焦系統(tǒng)，便是目前工業(yè)應用上重要的議題。在此前提下，本發(fā)明人開發(fā)出一種高速的自動對焦方法藉以同時改善上述種種問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所欲解決的技術問題與目的有鑒于現(xiàn)有技術中，利用步進對焦方式來完成自動對焦方法，取像系統(tǒng)必須擷取掃瞄范圍中所有目標位置的擷取影像，而且影像擷取裝置必須重復不斷地移動與停止。顯而易見，這樣的做法將會耗費相當多的時間。另外，現(xiàn)有技術中為了減少步進對焦方式所消耗的時間，自動對焦的掃描范圍就會受到限制，然而這樣的作法，將會使得自動對焦的準確率下降。緣此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高速自動對焦方法，其用以調整一光學攝像系統(tǒng)與一待測對象間的一最佳化成像距離。該方法利用一影像擷取裝置藉由動態(tài)解析 (Read On Fly ；R0F)技術，以循序不間斷的影像擷取方式，取得待測對象的擷取影像。并采用多個清晰度解析函數(shù)結合攀升搜尋算法(Hill-Climbing Search Algorithm)，于影像擷取裝置兩次取像時間間隔內，解析出各擷取影像，藉以找出最佳化成像距離。然而，采用ROF技術將可以改善步進對焦方式于時間耗費的問題，使得利用本發(fā)明所提供的方法適用于大范圍的自動化對焦。而采用多個清晰度解析函數(shù)結合攀升搜尋算法將可以提升自動對焦的準確率。藉此，可有效解決上述的種種問題。本發(fā)明解決問題的技術手段本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術的問題，所采用的技術手段在于提供一種高速自動對焦方法，用以調整一光學攝像系統(tǒng)與一待測對象間的一最佳化成像距離，該待測對象設置于一承載平臺，該光學攝像系統(tǒng)包含一影像擷取裝置，該高速自動對焦方法包含以下步驟(a)設定該影像擷取裝置的一第一初始掃描位置、一第一終止掃描位置與一第一掃描步幅，藉以在該第一初始掃描位置與該第一終止掃描位置之間圍構出一第一掃描區(qū)間，并以該第一掃描步幅將該第一掃描區(qū)間劃分為多個第一掃描位置；(b)預設一第一峰值判斷條件與一第二峰值判斷條件；(c)使該影像擷取裝置自該第一初始掃描位置沿垂直于該承載平臺的一垂直掃描方向以該第一掃描步幅移動而進行一第一階段掃描，利用一動態(tài)解析(Read on Fly ；ROF) 技術(以下簡稱ROF技術)在各第一掃描位置擷取該待測對象的一第一擷取影像，且即時地利用一第一影像清晰度解析函數(shù)即時地解析出該第一擷取影像的一第一影像清晰度值， 并即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足該第一峰值判斷條件；(d)當滿足該第一峰值判斷條件時，擷取一最大峰值區(qū)間，并中斷該第一階段掃描；(e)以該最大峰值區(qū)間為中心，延伸出一包含該最大峰值區(qū)間的第二掃描區(qū)間；(f)設定該第二掃描區(qū)間的一第二初始掃描位置、一第二終止掃描位置與一第二掃描步幅，并以該第二掃描步幅將該第二掃描區(qū)間劃分為多個第二掃描位置，該第二掃描區(qū)間小于該第一掃描區(qū)間，且該第二掃描步幅小于該第一掃描步幅；(g)使該影像擷取裝置自該第二初始掃描位置沿該垂直掃描方向以該第二步幅移動而進行一第二階段掃描，利用該ROF技術在各第二掃描位置擷取該待測對象的一第二擷取影像，且即時地利用一第二影像清晰度解析函數(shù)即時地解析出該第二擷取影像的一第二影像清晰度值，并即時地判斷該第二影像清晰度值是否滿足該第二峰值判斷條件；以及(h)當滿足該第二峰值判斷條件時，擷取一最大峰值，終止該第二階段掃描，并將該影像擷取裝置調整至該最大峰值所對應的上述第二掃描位置，藉以調整該最佳化成像距
1 O本發(fā)明對照現(xiàn)有技術的功效相較于現(xiàn)有步進對焦方法中，利用影像擷取裝置重復不斷地移動與停止，藉以擷取整個掃描范圍中，所有目標位置的擷取影像并進行解析。由于在本發(fā)明所揭露的高速自動對焦方法中，藉由ROF技術，以循序不間斷的影像擷取方式，取得待測對象的擷取影像。 并采用多個清晰度解析函數(shù)結合攀升搜尋算法，于影像擷取裝置兩次取像時間間隔內，解析出各擷取影像，藉以找出最佳化成像距離。顯而易見地，藉由本發(fā)明所揭露的高速自動對焦方法，不需藉由掃描整個掃描范圍，就可以準確且快速地找出最佳化成像距離，進而提升自動對焦效率。藉以有效解決以上所述的種種問題。
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明較佳實施例的系統(tǒng)架構第一階段掃描側視示意圖；圖2為在進行第一階段掃描，并滿足第一峰值判斷條件時的第一掃描位置與其所對應的第一影像清晰度值的部分曲線圖；圖3為圖2經(jīng)過補正后的曲線圖；圖4為本發(fā)明較佳實施例的系統(tǒng)架構第二階段掃描側視示意圖；以及圖5A與圖5B為本發(fā)明較佳實施例的流程圖。其中，附圖標記1光學攝像系統(tǒng)11影像擷取裝置12承載平臺13電子裝置2待測物件Ll第一初始掃描位置L2第一終止掃描位置L3第二初始掃描位置L4第二終止掃描位置Zl第一掃描區(qū)間Z2第二掃描區(qū)間Sl第一掃描步幅S2第二掃描步幅P0、P1 P(n-3)、P(n-2)、P(n-l)、Pn P(m-l)、Pm 第一掃描位置Q0、Q1 Q(r_l)、Qr 第二掃描位置
具體實施例方式本發(fā)明所提供的高速自動對焦方法可廣泛運用于自動對焦系統(tǒng)，而且相關的組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中一個較佳實施例加以具體說明。請參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實施例的系統(tǒng)架構第一階段掃描側視示意圖，本發(fā)明是用以調整一光學攝像系統(tǒng)1與一待測對象2之間的一最佳化成像距離。光學攝像系統(tǒng)1 可包含一影像擷取裝置11、一承載平臺12與一電子裝置13。其中，待測對象2是放置于承載平臺12上，而影像擷取裝置11電性連接于電子裝置13，電子裝置13可為一計算機。于本發(fā)明較佳實施例中，是藉由影像擷取裝置11利用一動態(tài)解析(ReadOn Fly ； R0F)技術(以下簡稱ROF技術)，以連續(xù)不間斷的影像掃描擷取方式，相繼執(zhí)行一第一階段掃描與一第二階段掃描，以取得待測對象2的各擷取影像，并分別利用一第一清晰度解析函數(shù)與一第二清晰度解析函數(shù)結合攀升搜尋算法(Hill-Climbing Search Algorithm)，解析出各擷取影像，藉以找出最佳化成像距離。其中，ROF技術是利用影像擷取裝置11在目前影像擷取位置擷取影像后，將擷取的影像傳送至電子裝置進行即時化解析，同時又使影像擷取裝置11繼續(xù)移動至下一個影像擷取位置，充分利用擷取裝置11兩次影像擷取的時間，進行各擷取影像的解析。簡而言之，這種一邊擷取影像，一邊進行即時化解析的技術，即為本文所述的ROF技術。
在進行本發(fā)明所揭露的高速自動對焦方法時，首先，必須設定影像擷取裝置11的一第一初始掃描位置Li、一第一終止掃描位置L2與一第一掃描步幅Si。其中，第一初始掃描位置Ll與第一終止掃描位置L2可圍構出一第一掃描區(qū)間Z1，并可依據(jù)第一掃描步幅Sl 將第一掃描區(qū)間Zl劃分為多個第一掃描位置PO Rn，其中，第一掃描位置PO位于第一初始掃描位置Li，第一掃描位置Rii位于第一終止掃描位置L2。于本較佳實施例中，可依據(jù)第一掃描步幅Sl將第一掃描區(qū)間Zl劃分為501個第一掃描位置，亦即上述的m = 500。
其中，還可將第一初始掃描位置Ll、第一終止掃描位置L2與第一掃描步幅Sl儲存于電子裝置13中，通過電子裝置13對影像擷取裝置11進行控制。此外，可預設一第一峰值判斷條件與一第二峰值判斷條件，并將其儲存于電子裝置13中，藉以判斷是否終止第一階段掃描與第二階段掃描。接著，將影像擷取裝置11調整至位于第一初始掃描位置Ll的第一掃描位置PO 后，并利用ROF技術，使影像擷取裝置11沿垂直于承載平臺12的一垂直掃描方向以第一掃描步幅Sl移動至各個第一掃描位置進行第一階段掃描。在進行第一階段掃描時，每當影像擷取裝置11于一個第一掃描位置擷取待測對象2的第一擷取影像后，會即時地將所擷取的第一擷取影像傳送至電子裝置13，并利用第一影像清晰度解析函數(shù)即時地解析出各第一擷取影像的一第一影像清晰度值。并通過攀升搜尋算法，即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足一第一峰值判斷條件。其中，第一影像清晰度解析函數(shù)可包含一影像平均灰階值函數(shù)(Image Illumination Function)、一 Vollath F5 函數(shù)與一景i像相減函數(shù)(Image Minus Image Function)。影像平均灰階值函數(shù)的計算式如下所示
權利要求
1.一種高速自動對焦方法，用以調整一光學攝像系統(tǒng)與一待測對象間的一最佳化成像距離，該待測對象設置于一承載平臺，該光學攝像系統(tǒng)包含一影像擷取裝置，其特征在于， 該高速自動對焦方法包含以下步驟(a)設定該影像擷取裝置的一第一初始掃描位置、一第一終止掃描位置與一第一掃描步幅，藉以在該第一初始掃描位置與該第一終止掃描位置之間圍構出一第一掃描區(qū)間，并以該第一掃描步幅將該第一掃描區(qū)間劃分為多個第一掃描位置；(b)預設一第一峰值判斷條件與一第二峰值判斷條件；(c)使該影像擷取裝置自該第一初始掃描位置沿垂直于該承載平臺的一垂直掃描方向以該第一掃描步幅移動而進行一第一階段掃描，利用一動態(tài)解析技術在各第一掃描位置擷取該待測對象的一第一擷取影像，且利用一第一影像清晰度解析函數(shù)即時地解析出該第一擷取影像的一第一影像清晰度值，并即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足該第一峰值判斷條件；(d)當滿足該第一峰值判斷條件時，擷取一最大峰值區(qū)間，并中斷該第一階段掃描；(e)以該最大峰值區(qū)間為中心，延伸出一包含該最大峰值區(qū)間的第二掃描區(qū)間；(f)設定該第二掃描區(qū)間的一第二初始掃描位置、一第二終止掃描位置與一第二掃描步幅，并以該第二掃描步幅將該第二掃描區(qū)間劃分為多個第二掃描位置，該第二掃描區(qū)間小于該第一掃描區(qū)間，且該第二掃描步幅小于該第一掃描步幅；(g)使該影像擷取裝置自該第二初始掃描位置沿該垂直掃描方向以該第二步幅移動而進行一第二階段掃描，利用該動態(tài)解析技術在各第二掃描位置擷取該待測對象的一第二擷取影像，且即時地利用一第二影像清晰度解析函數(shù)即時地解析出該第二擷取影像的一第二影像清晰度值，并即時地判斷該第二影像清晰度值是否滿足該第二峰值判斷條件；以及(h)當滿足該第二峰值判斷條件時，擷取一最大峰值，終止該第二階段掃描，并將該影像擷取裝置調整至該最大峰值所對應的上述第二掃描位置，藉以調整該最佳化成像距離。
2.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第一影像清晰度解析函數(shù)包含一影像平均灰階值函數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第一影像清晰度解析函數(shù)包含一 Vollath F5函數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該步驟(c)中，該第一影像清晰度解析函數(shù)還包含一影像平均灰階值函數(shù)，在該步驟(c)中，先利用該Vollath F5函數(shù)即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足該第一峰值判斷條件，且在該Vollath F5函數(shù)無法即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足該第一峰值判斷條件時，改以該影像平均灰階值函數(shù)即時地判斷該第一影像清晰度值是否滿足該第一峰值判斷條件。
5.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第一影像清晰度解析函數(shù)包含一影像相減函數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該步驟(d)后還包含一步驟(dl)，預設一第一差異臨界值，且該第一差異臨界值供該些第一影像清晰度值進行比較， 以補償該些第一影像清晰度值。
7.根據(jù)權利要求6所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該步驟(dl)后還包含一步驟(業(yè))，當該些第一影像清晰度值中之一與其相鄰的兩個上述的第一影像清晰度值的至少一第一差值大于該第一差異臨界值，利用一平均函數(shù)使該第一差值補正至該第一差異臨界值以下。
8.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第二影像清晰度解析函數(shù)包含一影像平均灰階值函數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第二影像清晰度函數(shù)包含一 Vollath F5 函數(shù)。
10.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該第二影像清晰度函數(shù)包含一影像相減函數(shù)。
11.根據(jù)權利要求1所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該步驟(g)后還包含一步驟(gl)，預設一第二差異臨界值，且該第二差異臨界值供該些第二影像清晰度進行比較，以補償該些第二影像清晰度值。
12.根據(jù)權利要求11所述的高速自動對焦方法，其特征在于，該步驟(gl)后還包含一步驟(g》，當該些第二影像清晰度值中之一與其相鄰的兩個上述的第二影像清晰度值的至少一第二差值大于該第二差異臨界值，利用一平均函數(shù)使該第二差值補正至該第二差異臨界值以下。
全文摘要
一種高速自動對焦方法，利用一影像擷取裝置藉由一動態(tài)解析技術，以循序不間斷的影像掃描擷取方式，相繼執(zhí)行一第一階段掃描與一第二階段掃描，取得一待測對象的各擷取影像，并分別利用一第一清晰度解析函數(shù)與一第二清晰度解析函數(shù)結合攀升搜尋算法，于影像擷取裝置兩次取像時間間隔內，解析出各擷取影像，藉以找出最佳化成像距離。
文檔編號G02B7/36GK102445812SQ20101052778
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權日2010年10月13日
發(fā)明者張宏彰, 林耀明, 黃凱群 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司