專利名稱：數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對焦方法，特別涉及一種數(shù)字相機在切換場景時決定是否調(diào)整 對焦焦距的連續(xù)對焦方法。
背景技術(shù)：
使用者使用數(shù)字相機拍攝一張照片，往往分為幾個階段。第一為開啟數(shù)字相 機，此時數(shù)字相機即進入所謂取像預(yù)覽階段(Live view)。第二為使用者對準(zhǔn)待攝物后 半按快門，此時數(shù)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(shù)字相機即進入拍攝階段Shooting)。
所謂取像預(yù)覽階段是指使用者尚未按壓快門前，利用數(shù)字相機進行取景的預(yù) 覽。換句話說，數(shù)字相機在預(yù)覽階段時會持續(xù)的擷取不同場景畫面，并將圖像畫面顯示 于數(shù)字相機的液晶顯示器。此時，數(shù)字相機會持續(xù)地對場景進行對焦，借以將鏡頭的調(diào) 整到合適的對焦位置(Continue Auto Focusing)。如此作法，可以再減少后續(xù)對焦的推估 時間。
自動對焦階段則是使用者在半按快門后，數(shù)字相機會開始調(diào)整鏡頭組與場景中 的被攝物的焦距。此時數(shù)字相機的對焦對象是為被攝物，因此，數(shù)字相機可能重新的調(diào) 整對被攝物的焦距。而拍攝階段指的是，當(dāng)使用者全按下快門時，數(shù)字相機會將當(dāng)前的 圖像畫面記錄為一數(shù)字圖像。
以預(yù)覽階段時的進行連續(xù)對焦程序為例，數(shù)字相機會對連續(xù)的多張圖像進行對 比計算。當(dāng)數(shù)字相機的鏡頭位置在不同位置時，數(shù)字相機會得到各圖像的清晰程度的對 比值。接著，數(shù)字相機會利用二次曲線逼近法根據(jù)對比值與焦距的關(guān)系找出最佳對焦焦 距。然而數(shù)字相機因場景的切換，使得鏡頭會不停的進行拉遠(yuǎn)/推近的動作。這樣一 來，除了會拉長數(shù)字相機對焦的時間外，也會嚴(yán)重的影響數(shù)字相機的電力耗損。發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法應(yīng) 用于當(dāng)數(shù)字相機于取像預(yù)覽階段由第一場景切換為第二場景時，判斷數(shù)字相機執(zhí)行或不 執(zhí)行對焦程序。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所揭露的數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法包括以下步驟取 得第二場景的預(yù)覽圖像；對預(yù)覽圖像進行模糊檢測程序，以獲取清晰值；當(dāng)這些清晰值 未超過對焦門坎值時，則執(zhí)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(yù)覽圖像中還設(shè)定至少取 樣區(qū)域，取樣區(qū)域具有多個圖像像素；將取樣區(qū)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；累計大于預(yù)設(shè)門坎值的該些對比差值的數(shù)量為清晰值。
從本發(fā)明的另一觀點而言，對焦程序中包括以下步驟對預(yù)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(xù)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；累計大于預(yù)設(shè)門坎值的對比率的數(shù)量為清晰值。
本發(fā)明的功效在于，本發(fā)明提供了一種數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法。數(shù)字相機在 切換不同的場景畫面后判斷數(shù)字相機是否需要重新調(diào)整對焦焦距。如此一來，數(shù)字相機 可以不用持續(xù)的驅(qū)動鏡頭的對焦動作，借以達(dá)到省電與快速合焦的功效。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限 定。


圖1為本發(fā)明的實施例的連續(xù)對焦流程圖2為本發(fā)明所適用的數(shù)字相機的架構(gòu)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(qū)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(yù)覽圖像中圖像對象的邊緣示意圖8B為預(yù)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(fā)明實施態(tài)樣的清晰值統(tǒng)計圖。
其中，附圖標(biāo)記
90數(shù)位相機
91鏡頭組
92感光組件
93儲存單元
94處理單元
410預(yù)覽圖像
411對焦框
511對比像素
512目標(biāo)像素
710邊緣圖像
810清晰值具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述
目前大部分的數(shù)字相機在開機后，若未特別設(shè)定，隨即會進入取像預(yù)覽階段 (或稱為SO階段)，并同時運行連續(xù)對焦程序。本發(fā)明數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法適于在數(shù)字相機于取像預(yù)覽階段(Iiveview)中由第一場景切換為第二場景時，判斷該數(shù)字相機 是否執(zhí)行連續(xù)對焦程序。
為清楚說明本發(fā)明中所述的第一場景與第二場景，在此定義為連續(xù)的兩張數(shù)字 圖像為具有第一場景的數(shù)字圖像(以下簡稱為第一場景)與具有第二場景的數(shù)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(shù)字相機在SO階段中所獲取的不 同圖像畫面。在SO階段中，數(shù)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(xù)的擷取不同的場景圖像。
請參考圖1，其是為本發(fā)明的連續(xù)對焦方法的示意圖。依據(jù)本發(fā)明，連續(xù)對焦方 法包含
步驟100 取得第二場景的預(yù)覽圖像(意即于第二場景時取得一預(yù)覽圖像)；
步驟200 對預(yù)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(zhí)行對焦程序；以及
步驟320:若是，不執(zhí)行對焦程序。意即維持當(dāng)前的對焦焦距。
當(dāng)數(shù)字相機檢測到所擷取的數(shù)字圖像由第一場景切換為第二場景時，數(shù)字相機 會同時的將第二場景的數(shù)字圖像記錄下來。在此將包含第二場景的數(shù)字圖像定義為預(yù)覽 圖像。前述的數(shù)字相機可以是但不限于圖2所示的數(shù)字相機。為能更清楚地說明本發(fā)明 方法，茲請同步參考圖1與圖2。圖2是為依據(jù)本發(fā)明所適用的數(shù)字相機的架構(gòu)示意圖。 數(shù)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(qū)動馬達(dá)(未繪示)與多片鏡片(未繪示)。數(shù)字相機90通過驅(qū)動馬達(dá)調(diào)整鏡 片組中的各鏡片相對位置，用以調(diào)整拍攝被攝物的焦距。感光組件92連接于鏡頭組91， 感光組件92將當(dāng)前場景的圖像畫面轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像的電信號。感光組件92會持續(xù)的將 所接收的圖像信號傳送至處理單元94。處理單元94電性連接于感光組件92與儲存單元 93。處理單元94根據(jù)在取像預(yù)覽階段所擷取的的預(yù)覽圖像，用以判斷需要進行調(diào)整鏡頭 組的對焦焦距。
本發(fā)明由第一場景切換為第二場景后，處理單元94會根據(jù)模糊檢測程序的結(jié)果 決定數(shù)字相機90是否需要重新調(diào)整對焦焦距。模糊檢測程序會根據(jù)預(yù)覽圖像的每一區(qū)域 (各區(qū)域選取方式詳見后文)的清晰程度產(chǎn)生相應(yīng)的清晰值。最后再根據(jù)清晰值的數(shù)量決 定是否執(zhí)行步驟300的對焦程序。當(dāng)清晰值的數(shù)量越多時，則代表預(yù)覽圖像的畫面越清 晰；反之，清晰值的數(shù)量越少時，則代表預(yù)覽圖像的畫面越模糊。
在數(shù)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(yù)覽 圖像。處理單元94在每一次取得新的預(yù)覽圖像后，會將清晰值重新設(shè)定，借以避免將前 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(fā)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(yù)覽圖像中還設(shè)定至少一取樣區(qū)域，取樣區(qū)域具有多個圖像像 素；
步驟212:將取樣區(qū)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 累計大于預(yù)設(shè)門坎值的對比差值的數(shù)量為清晰值。
在預(yù)覽圖像中還定義至少一個取樣區(qū)域。取樣區(qū)域可以是但不限于整張預(yù)覽圖 像，也可以是數(shù)字相機90的固定對焦框、或人臉對焦框。在一般數(shù)字相機90中會設(shè)置 有多個固定對焦框，固定對焦框的位置分布于預(yù)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(zhǔn)位置。當(dāng)數(shù)字相機90設(shè)定其對焦框為中心對 焦框時，則數(shù)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(qū)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(qū)域示意圖。人臉對焦框是根據(jù) 數(shù)字相機90所判斷的人臉區(qū)域所產(chǎn)生的相應(yīng)對焦框。若是同時出現(xiàn)多個人臉對焦框時， 則在本發(fā)明的此一實施例中則假設(shè)取最主要的人臉對焦框作為進行判斷的取樣區(qū)域。最 主要的人臉有可能是最大的人臉對焦框，或者是相機數(shù)據(jù)庫內(nèi)的重要人物。
在第一實施例中是先計算出所有的對比差值后，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后，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(yù)覽圖像中更設(shè)定至少一取樣區(qū)域，取樣區(qū)域具有多個圖像像 素；
步驟212:將取樣區(qū)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:若對比差值大于預(yù)設(shè)門坎值，則累計清晰值；以及
步驟215:重復(fù)進行計算與累計清晰值的步驟，直到完成取樣區(qū)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(biāo)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(biāo)像素相鄰的像素。目標(biāo)像素512的選擇方式可以由取樣區(qū)域中像素的排列順序依序選 取。舉例來說，若將取樣區(qū)域中的像素集合以一個二維矩陣為例(假設(shè)像素集合為pixel_ array[m][n]像素矩陣)，則目標(biāo)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 所有像素后，再由當(dāng)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(biāo)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(biāo)像素 512與對比像素511進行相減，借以產(chǎn)生對應(yīng)目標(biāo)像素512的對比差值。再從預(yù)覽圖像 410中依序的選取出其它的目標(biāo)像素512，并計算相應(yīng)的對比差值。
請參考圖7所示，其是為本發(fā)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(yù)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(xù)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:重復(fù)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 累計大于預(yù)設(shè)門坎值的對比率的數(shù)量為清晰值。
將預(yù)覽圖像經(jīng)由圖像邊緣檢測程序處理后，會產(chǎn)生相應(yīng)的邊緣圖像。在本發(fā)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(yù)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(yōu)先/列優(yōu)先的方式依序讀取其 像素值，借以產(chǎn)生相應(yīng)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(yōu)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}。并將讀出的像素值與位置分別記錄在灰階分布曲線中。當(dāng)完成讀取第一行的像素 值后，則生成第一行相應(yīng)的灰階分布曲線。并且對其它邊緣圖像710中的其它行進行相 應(yīng)的灰階分布曲線的讀取。除此之外，也可以利用列優(yōu)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(qū)段，并將其定義為邊 緣區(qū)段。再從邊緣區(qū)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中以虛線圈選的范圍)。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(yīng)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，并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像素值并取其絕對值。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(shè)從邊緣區(qū)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(qū)段中僅具有兩個像素時，則不計算此一邊緣區(qū)段的差異值。因為 這樣會造成此一邊緣區(qū)段的對比率變成1，使其無法正確的判斷該邊緣區(qū)段是否為圖像對 象的邊緣。在完成此一邊緣區(qū)段后，則繼續(xù)灰階分布曲線中其余的邊緣區(qū)段的計算，并 取得其余的差異值。再取得差異值后，則比較差異值是否大于預(yù)設(shè)門坎值。計算該些大 于預(yù)設(shè)門坎值的差異值的數(shù)量，將所累計后的數(shù)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后，才開始累計清晰值。第四實施例亦 先逐一的計算對比率后，再判斷所產(chǎn)生的對比率是否大于預(yù)設(shè)門坎值，并重復(fù)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(yù)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(xù)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:累計大于預(yù)設(shè)門坎值的對比率的數(shù)量為清晰值；以及
步驟237:重復(fù)步驟233 236，直到完成所有邊緣像素的對比率的計算并輸出 最后累計的清晰值。
最后，以統(tǒng)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(yīng)數(shù)量。以第一實施例為例，在預(yù)覽圖像中以一個100*100像 素的取樣區(qū)域作為對焦的判斷依據(jù)，則取樣區(qū)域中的清晰值810的總數(shù)是為99*100個， 并假設(shè)對焦門坎值為100。假若大于預(yù)設(shè)門坎值的清晰值810數(shù)量有45個時，則代表此 張預(yù)覽圖像是模糊的，所以需要重新調(diào)整鏡頭組中的鏡片位置，借以獲取相應(yīng)的對焦焦 距。反之，若小于預(yù)設(shè)門坎值的清晰值810數(shù)量是為30個時，則代表此張預(yù)覽圖像410 是清晰的，不需要重新進行對焦。
本發(fā)明提供了一種數(shù)字相機90的連續(xù)對焦方法。數(shù)字相機90在切換不同的場 景畫面后判斷數(shù)字相機90是否需要重新調(diào)整對焦焦距。如此一來，數(shù)字相機90可以不 用持續(xù)的驅(qū)動鏡頭的對焦動作，借以達(dá)到省電與快速對焦的功效。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況 下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的 改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，適于在一數(shù)字相機于一取像預(yù)覽階段中由一第一 場景切換為一第二場景時，判斷該數(shù)字相機是否執(zhí)行一連續(xù)對焦程序，其特征在于，該 連續(xù)對焦方法包括于該第二場景時取得一預(yù)覽圖像； 對該預(yù)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(zhí)行該連續(xù)對焦程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，其特征在于，該模糊檢測程序包括在該預(yù)覽圖像中還設(shè)定至少一取樣區(qū)域，該取樣區(qū)域具有多個圖像像素； 將該取樣區(qū)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；以及累計大于一預(yù)設(shè)門坎值的該些對比差值的數(shù)量為該清晰值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，其特征在于，該模糊檢測程序包括在該預(yù)覽圖像中還設(shè)定至少一取樣區(qū)域，該取樣區(qū)域具有多個圖像像素； 將該取樣區(qū)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； 若該對比差值大于一預(yù)設(shè)門坎值，則累計該清晰值；以及重復(fù)進行計算與累計該清晰值的步驟，直到完成該取樣區(qū)域中的所有該些圖像像素 為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，其特征在于，該模糊檢測程序包括對該預(yù)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 累計大于一預(yù)設(shè)門坎值的該些對比率的數(shù)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(xù)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 重復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，其特征在于，該模糊檢測程序包括進行一圖像邊緣檢測程序，找出該預(yù)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；重復(fù)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 累計大于一預(yù)設(shè)門坎值的該些對比率的數(shù)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(shù)字相機的連續(xù)對焦方法，應(yīng)用于當(dāng)數(shù)字相機于取像預(yù)覽階段由第一場景切換為第二場景時，判斷數(shù)字相機是否執(zhí)行對焦程序。連續(xù)對焦方法包括對第二場景取得一預(yù)覽圖像；對預(yù)覽圖像執(zhí)行模糊檢測程序，借以獲取對應(yīng)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(zhí)行對焦程序；當(dāng)清晰值大于對焦門坎值時，則數(shù)字相機仍維持當(dāng)前的對焦焦距，代表第二場景的對焦焦距與第一場景相同，所以不需要在重復(fù)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(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者嚴(yán)志彬, 周詹閔, 蔡嘉倫 申請人:華晶科技股份有限公司