專利名稱：：具有三角測量自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機以及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般而言涉及數(shù)字照相機設(shè)備，并且可特別適合于包括數(shù)字照相;f幾的移動電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
：許多數(shù)字靜止圖像和視頻照相機利用了測量圖像內(nèi)容的對比度的被動型自動聚焦系統(tǒng)。一般而言，當(dāng)把在同一個場景上再現(xiàn)的清晰圖像與模糊圖像進行比較時，清晰圖像包含來自高的空間頻率的更多信息。暗區(qū)與亮區(qū)之間的過渡越多，暗區(qū)與亮區(qū)之間的差別越大。估計圖像之間的圖像內(nèi)容的對比度可以給出清晰度的相對量度(measure)。常規(guī)的基于對比度的自動聚焦系統(tǒng)包括照相機透鏡、用于改變透鏡位置的聚焦裝置、成像傳感器和數(shù)字信號處理器(DSP)。透鏡被配置成移動到不同的離散的聚焦位置，每個位置相應(yīng)于特定的對象到照相機的距離。在工作中，系統(tǒng)在自動聚焦過程期間把透鏡移動到多個不同的位置。圖像在每個位置處被捕獲，并且可以對每幅圖像確定一個相對清晰度值。系統(tǒng)然后把透鏡移動到產(chǎn)生具有最大清晰度值的圖像的位置。典型移動電話數(shù)字照相機把圖像對比度技術(shù)用于自動聚焦。移動電話照相機通過使用由在10-20個之間的聚焦步驟所實現(xiàn)的分辨率，可以覆蓋從約10cm到無窮大的焦距。這樣的移動電話照相才幾可以具有一個2百萬像素傳感器和一個帶有孔徑fl:2.8的固定焦距透鏡。這種類型的照相機可以在日光或明亮的人工光下產(chǎn)生每秒約15-30幅圖<象?？梢韵嘈?，使用這些設(shè)備的圖像的自動聚焦動作相對較慢，并且會花費約1-2秒來執(zhí)行。子采樣可被用來縮短這個時間。在子采樣方法中，透鏡在搜索過程期間不移動到每個離散的位置。清晰度值可被插值，以便產(chǎn)生對于在實際被采樣的這些位置之間的位置的清晰度的估計。遺憾的是，雖然子采樣可以縮短自動聚焦時間，但會引入精度的惡化。另外，聚焦所花費的時間仍然相對較長，典型地約為l秒。這會使得難以通過使用子釆樣技術(shù)對視頻記錄實現(xiàn)自動聚焦的良好跟蹤。例如，當(dāng)主要對象移動得更靠近或更遠離照相機時，系統(tǒng)可指示清晰度已改變。然而，難以確定對象移動了多少和/或沿哪個方向移動。一些相對較復(fù)雜和精密的(相對較昂貴的)視頻系統(tǒng)可以通過以非常小的步長來回"搜索"透鏡來解決這個問題。對于具有靜止和/或視頻記錄能力的數(shù)字照相機而言，仍然需要提供可選的經(jīng)濟的自動聚焦系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一些實施例提供具有三角測量自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機。本發(fā)明的某些實施例提供結(jié)合了具有三角測量自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的移動通信設(shè)備。本發(fā)明另外的一些實施例針對在靜止圖像和/或視頻記錄模式下使數(shù)字照相機自動聚焦的方法。該方法包括(a)把至少一個光點投射向目標(biāo)對象；(b)響應(yīng)于投射步驟，捕獲具有至少一個光點的目標(biāo)對象的第一圖像；(c)通過使用具有光點的圖像來可編程地確定從數(shù)字照相機到目標(biāo)對象的距離；并且(d)基于該確定步驟使數(shù)字照相機透鏡自動聚焦。在一些實施例中，該方法可包括在貼近捕獲第一圖像的時間捕獲缺乏發(fā)射光點的目標(biāo)對象的第二圖像；以電子方式比較在第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域，以便確定與第一圖像上的光點相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)；并且基于所確定的位置數(shù)據(jù)以電子方式計算從照相機到目標(biāo)對象的距離。第一和第二圖像可以通過使用相同的曝光設(shè)置和相同的白平衡設(shè)置而被捕犾?？梢詧?zhí)行該方法以使得第一和第二圖像在彼此相差小于約0.10秒內(nèi)被捕獲。在幀速率處在約15-30fps之間的一些實施例中，自動聚焦步驟可以在約0.033-0.067秒的范圍內(nèi)執(zhí)行。對于提高的幀速率，在捕獲的圖像之間的延遲可以小于0.033秒。該方法可包括在視頻記錄期間通過監(jiān)視在圖像上順序生成的投射的光點而自動聚焦；并且在視頻記錄光點圖像上從圖像數(shù)據(jù)中以電子方式除去光點。在一些實施例中，該方法可包括通過使用捕獲的光點圖像自動穩(wěn)定在靜止圖像上運動對象的聚焦。投射步驟可包括從一個處在光譜的可見光部分的光源發(fā)射光。在一些實施例中，捕獲步驟可包括通過使用數(shù)字照相機傳感器來捕獲圖像信號，所述數(shù)字照相機傳感器被配置成通過在圖像曝光時間期間檢測光子來對信號進行積分。在一些實施例中，投射至少一個光點是通過基本上同時地投射多個離散的在空間上分開的光點而執(zhí)行的。該方法還可包括計算多個對象到光點距離，對于多個分開的光點，每個光點有一個距離。自動聚焦步驟可以使用被計算為具有最接近的對象到照相機的距離的光點來確定對于圖像的焦距。在一些實施例中，該方法可包括自動以電子方式配準(zhǔn)在第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域，由此提供圖像穩(wěn)定性。本發(fā)明的一些另外的實施例針對提供在由具有數(shù)字照相機的移動電子通信設(shè)備生成的圖像上的運動圖像穩(wěn)定性的方法。該方法包括(a)以電子方式捕獲參考圖像；(b)以電子方式捕獲具有至少一個光點圖像區(qū)域的目標(biāo)圖像；(c)通過比較包含光點圖像區(qū)域的目標(biāo)圖像的至少一部分與在參考圖像上的相應(yīng)區(qū)域，從而自動地以數(shù)學(xué)方式至少變換目標(biāo)圖像的該光點圖像區(qū)域；并且(d)基于來自數(shù)學(xué)變換的數(shù)據(jù)，生成運動穩(wěn)定的圖像。在一些實施例中，參考圖像和目標(biāo)圖像可以在彼此相差小于約0.10秒內(nèi)被捕獲(典型地，在彼此相差約0.033-0.067秒內(nèi))。該方法可包括基于來自數(shù)學(xué)變換的數(shù)據(jù)，配準(zhǔn)目標(biāo)圖像和參考圖像；從對準(zhǔn)的目標(biāo)圖像和參考圖像中減去相應(yīng)的像素值以提供差值圖像；并且基于差值圖像確定光點位置。在一些特定實施例中，所述減去相應(yīng)的像素值的步驟包括分開地計算在相應(yīng)的像素中不同顏色的像素值。本發(fā)明的另外的實施例提供配置有三角測量自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機。在一些實施例中，具有三角測量自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機形成便攜式電子通信設(shè)備的一部分。在一些實施例中，數(shù)字照相機包括光點束發(fā)射器和被布置成貼近光點束發(fā)射器的照相機透鏡，光點束發(fā)射器被配置成把至少一個光點投射到一個目標(biāo)對象上，該目標(biāo)對象能夠在照相機拍攝的該目標(biāo)對象的數(shù)字圖像上被捕獲。光點束發(fā)射器可被配置成投射處在光譜的可見光部分內(nèi)的光。數(shù)字照相機可包括與照相機透鏡通信的照相機圖像傳感器，照相機圖像傳感器被配置成用作三角測量自動聚焦系統(tǒng)中的接收器。在一些實施例中，數(shù)字照相機可包括被配置成與光點束發(fā)射器通信的數(shù)字照相機圖像傳感器和/或與光點束發(fā)射器通信以便控制投射光點的持續(xù)時間和/或強度的自動曝光控制電路。數(shù)字照相機可包括在光的傳輸路徑上的準(zhǔn)直透鏡，該準(zhǔn)直透鏡被配置成準(zhǔn)直來自光點束發(fā)射器的光。在一些實施例中，數(shù)字照相機光點束發(fā)射器被配置成生成在該圖像上捕獲的一個對象上的多個在空間上分開的光點。在某些實施例中，數(shù)字照相機可包括與光點束發(fā)射器通信以便基本上同時地生成在圖像上的多個光點的下列的一項或多項透明的衍射光柵、圓柱形透鏡或全息衍射光柵。數(shù)字照相機可包括光點束發(fā)射器，該光點束發(fā)射器被配置成利用具有約1ms或更小的光點持續(xù)時間的光點束脈沖來工作。在一些實施例中，數(shù)字照相機還可包括對比度自動聚焦系統(tǒng)。數(shù)字照相機可包括與光點束發(fā)射器通信的光強度控制電路。數(shù)字照相機光點束發(fā)射器可包括激光器，以及照相機可包括脈沖控制電路。數(shù)字照相機可包括自動曝光控制裝置，該自動曝光控制裝置被用來計時投射的光點的持續(xù)時間并監(jiān)視目標(biāo)圖像對象的亮度。數(shù)字照相機可包括被配置成在靜止圖像照相機模式和視頻記錄模式下有選擇地操作照相機的控制電路?？刂齐娐房杀慌渲贸煽刂圃陟o止圖像和視頻記錄模式期間的光點束脈沖的發(fā)射，以及控制電路可被配置成防止在所選擇的圖像的采集期間的光點束脈沖的發(fā)射。數(shù)字照相機設(shè)備可被配置成在以電子方式存儲的順序的第一和第二圖像之間以電子方式自動地比較感興趣區(qū)域，以確定與由光點束發(fā)射器生成的光點相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)，然后基于所確定的位置數(shù)據(jù)以電子方式自動地計算目標(biāo)對象到照相機的距離，并且基于計算的距離把透鏡的位置調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)慕裹c位置。數(shù)字照相機設(shè)備可被配置成自動地以電子方式配準(zhǔn)和/或?qū)?zhǔn)在第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域，由此提供靜止圖像上的運動圖像穩(wěn)定性。在特定實施例中，數(shù)字照相機被固定在便攜式電子通信設(shè)備中。數(shù)字照相機可包括光點束發(fā)射器，該光點束發(fā)射器被配置成把光點投射到目標(biāo)對象上，其具有足以允許該光點在目標(biāo)對象的數(shù)字圖像上被捕獲的持續(xù)時間和強度。其它實施例是針對用于操作數(shù)字照相機中的三角測量自動聚焦系統(tǒng)的計算機程序產(chǎn)品。計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)具有被包含在該介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼。計算機可讀程序代碼包括(a)可控制地操作光點束發(fā)射器來提供在捕獲的數(shù)字圖像上可見的光點的計算機可讀程序代碼；以及(b)通過使用在捕獲的數(shù)字圖像上來自光點束發(fā)射器的光點的被確定的光點距離來計算對象到照相機的距離的計算機可讀程序代碼。計算機程序產(chǎn)品還可包括這樣的計算機可讀程序代碼，其自動以電子方式配準(zhǔn)和/或?qū)?zhǔn)順序地在時間上貼近的第一和第二圖像之間的感興趣區(qū)域，由此提供靜止圖像上的運動圖像穩(wěn)定性。還有其它的實施例針對具有包括自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的便攜式通信設(shè)備，該自動聚焦系統(tǒng)被配置成通過使用取景器圖像數(shù)據(jù)來測量在目標(biāo)對象和照相機之間的距離并且基于測量的距離把照相機透鏡自動移動到焦點位置。根據(jù)在結(jié)合附圖閱讀時本發(fā)明的特定實施例的以下詳細描述，將更容易理解本發(fā)明的其它特征，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明各種實施例的三角測量自動聚焦系統(tǒng)的示意圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有帶有光點束發(fā)射器的自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的示意圖2B是根據(jù)本發(fā)明實施例的帶有具有與光點束發(fā)射器通信的準(zhǔn)直透鏡的自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的示意圖3A是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有使用把光點投射到目標(biāo)對象上的光點束發(fā)射器和被配置來捕獲具有光點的對象的圖像的照相機透鏡的自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的示意圖3B是具有被配置成基本上同時生成在數(shù)字圖像上可被捕獲的多個投射的光點的自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的示意圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性數(shù)字照相機的正視圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于數(shù)字照相機的自動聚焦系統(tǒng)的部件的方框圖5B是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于控制激光光點束發(fā)射器的脈沖輸出的電路圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的可被用于使數(shù)字照相機自動聚焦的操作的流程圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的可被用于使數(shù)字照相機自動聚焦的操作的流程相機的自動聚焦的方法的操作的流程圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖IOA是目標(biāo)對象的數(shù)字參考圖像，以及圖IOB是目標(biāo)對象的光點圖像，這些圖像根據(jù)本發(fā)明的實施例在時間上被按順序拍攝；圖11A是根據(jù)本發(fā)明實施例的在圖IOA和IOB上示出的參考圖像和光點圖像的差值圖像；圖IIB是根據(jù)本發(fā)明實施例的在圖IIA上示出的差值圖像上光點區(qū)域的顯著地放大的圖像；圖12A是使用常規(guī)的基于對比度的AF系統(tǒng)的目標(biāo)對象的數(shù)字圖像；圖12B是圖12A所示的相同的目標(biāo)對象的數(shù)字圖像，但是是利用根據(jù)本發(fā)明實施例的多光點三角測量AF系統(tǒng)拍攝的；圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有多個光點位置的QVGA圖像，為了清楚起見，這些光點位置在被顯示在右側(cè)的所提取的分解的部分中被放大；以及圖14是源代碼的例子，該源代碼可被用來可編程地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像分析計算，以便利用圖像配準(zhǔn)來估計光點位置。具體實施例方式本發(fā)明。然而，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此所述的實施例。更確切地說，這些實施例被提供來使得本公開將是透徹和全面的，并且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的數(shù)字是指全文中相同的元素。在附圖中，為了清楚起見，某些層、部件或特征可能被夸大，并且虛線說明可選的特征或操作，除非另有規(guī)定。另外，操作(或步驟)的序列不限于在權(quán)利要求書或附圖中所給出的次序，除非另有特別地指示。在被使用的情況下，術(shù)語"被附著"、"被連接"、"接觸"、"耦合"等等可以是指直接地或間接地，除非另有說明。將會理解，雖然術(shù)語第一、第二等等在這里可被用來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅被用來區(qū)分一個元件與另一個元件。因此，下面討論的第一元件可以被稱為第二元件，而不背離本發(fā)明的范圍。另外，如在此所用的，單數(shù)形式"一個"、"一"和"該"打算也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚地指示。還將會理解，如在此所用的，術(shù)語"包括"是開放式的，并且包括一個或多個所述的元件、步驟和/或功能，而不排除一個或多個未闡述的元件、步驟和/或功能。如在此所用，術(shù)語"和/或"包括一個或多個相關(guān)聯(lián)的列舉的項目的任何的和所有的組合。還將會理解，當(dāng)一個元件被稱為"被連接"到另一個元件時，它可以被直接連接到另一個元件或者可以存在插入元件。相反，當(dāng)一個元件被稱為"被直接連接"到另一個元件時，則不存在插入元件。還將會理解，所說明的元件的尺寸和相對取向沒有被按比例顯示，并且在一些實例中，為了解釋的目的夸大了它們。除非另有定義，否則在此使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與由本發(fā)明所屬的領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的含義。還將會理解，諸如在通常使用的詞典中定義的那樣的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與在本申請的上下文和相關(guān)的技術(shù)中它們的含義一致的含義，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為理想化的或過分正式的意義，除非在此明確這樣定義。術(shù)語"電子"是指系統(tǒng)、操作、或設(shè)備可以通過使用任何合適的電子介質(zhì)進行通信，并且典型地利用對于在具有自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的部件之間的通信、接口協(xié)議、定時和數(shù)據(jù)交換等等的可編程控制。術(shù)語"自動"是指可以執(zhí)行這樣描述的基本上所有的或所有的操作而不需要操作人員的主動的人工輸入，并且典型地是指操作可以可編程地以電子方式被引導(dǎo)和/或?qū)嵭?。術(shù)語移動電子(通信)設(shè)備包括可以是移動無線終端的便攜式無線通信設(shè)備，并且包括所有的這樣的設(shè)備，例如移動電話、尋呼機、通信器、電子組織器、智能電話、手持計算機、膝上型計算機、或掌上計算機、個人數(shù)字助理等等。術(shù)語"三角測量自動聚焦系統(tǒng)"是指采用主動型自動聚焦的自動聚焦系統(tǒng)，其計算在照相機與對象之間的距離的量度而不是通過比較多幅圖像來分析相對清晰度。三角測量自動聚焦系統(tǒng)可以把來自集成在照相機中的光源的輻射的發(fā)射的射線投射向目標(biāo)對象。投射的一個或多個光點可以在作為反射光的對象的數(shù)字圖像(典型地在相對較低的分辨率的取景器圖像數(shù)據(jù))中被檢測到。術(shù)語"光點"是指由從所投射的光點所捕荻的輻射的發(fā)射光線造成的圖像的一個小的局部區(qū)域。光點可以是包括條或線的任何合適的形狀，并且其大小可以被確定成在數(shù)字圖像上可通過使用照相機的分辨率而被檢測。在一些實施例中，該光點可以是在約l-5個像素之間，以及在一些特定實施例中，它可以是一個子像素大小。正如下面將要討論的，在一些實施例中，數(shù)字照相機可被配置成產(chǎn)生多個光點，其中的一個或多個光點可被用來確定對于目標(biāo)對象的適當(dāng)?shù)慕?巨。本發(fā)明的實施例可以以任何期望的分辨率(較高的分辨率提供更多的細節(jié))來使用。用于數(shù)字照相機、圖像(文件)、以及顯示器的典型的標(biāo)準(zhǔn)尺寸/分辨率是VGA(視頻圖形陣列)。VGA尺寸是640像素寬x480像素高(或在縱向取向上反之亦然)。VGA比起CIF、QCIF和QVGA具有更高的分辨率，但是小于SVGA、XGA和百萬像素。在特定實施例中，例如用于緊湊的移動電話，數(shù)字照相機可被配置成提供具有約320像素x240像素的QVGA(四分之一VGA),它是較高的分辨率，高于QCIF，但小于VGA。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的，本發(fā)明的實施例可被體現(xiàn)為方法、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可以采取一個全部軟件實施例或一個組合軟件和石更件方面的實施例的形式，所有的這些在這里總的被稱為"電路"或"模塊"。而且。本發(fā)明可以采取一個具有在介質(zhì)中包含的計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品的形式?？梢岳萌魏魏线m的計算機可讀介質(zhì)，包括硬盤、CD-ROM、光存儲裝置、諸如支持因特網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的那樣的傳輸介質(zhì)、或者磁或其它電子存儲裝置。用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計算機程序代碼可以以面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(例如Java、Smalltalk或C++)來編寫。然而，用于沖丸行本發(fā)明的操作的計算機程序代碼也可以以常規(guī)的過程編程語言(例如"C，，編程語言)或在一個可視地面向的編程環(huán)境(例如Visua舊asic)下編寫。下面部分地參考根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、系統(tǒng)、計算機程序產(chǎn)品和數(shù)據(jù)和/或系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的流程圖和/或方框圖來描述本發(fā)明。將會理解，圖上的每個方框和/或方框的組合可以由計算機程序指令來實施。這些計算機程序指令可被提供給通用計算機的處理器、專用計算機、或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備，以便產(chǎn)生一個機器，從而使得經(jīng)由計算機的處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實施在所述一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。這些計算機程序指令也可以被存儲在計算機可讀存儲器或存儲裝置中，后者可以指導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定的方式工作，以使被存儲在計算機可讀存儲器或存儲裝置中的指令產(chǎn)生制造的產(chǎn)品，其中包括用于實施在所述一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的指令裝置。計算機程序指令也可以被裝載到計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，以使在計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實施的過程，從而使得在計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實施在所述一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的步驟?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1說明三角測量自動聚焦(AF)工作原理。字母Pi、P2是指對象位置。AF系統(tǒng)10包括光點束發(fā)射器20,其把光束20b投射向目標(biāo)對象(Pi或P2)。光點束發(fā)射器20可包括LED(發(fā)光二極管)、激光器或其它合適的光源。在一些實施例中，光點束發(fā)射器20可以工作在光譜的可見光部分。在其它實施例中，光點束發(fā)射器20可被配置成發(fā)射在眼睛不可見的光譜部分內(nèi)的光。也可以使用這些類型的發(fā)射的光的組合。照相機傳感器然后可被用作接收器30(正如下面將進一步討論的)。在接收器表面30s上光點圖像的位置作為如由另一位置P2和相關(guān)聯(lián)的反射光束20r'所顯示的對象距離的函數(shù)而移位。輸入的接收器信號依賴于光點圖像的位置而變化。光點位置數(shù)據(jù)可以從接收信號中被提取。在過去被用于其它應(yīng)用的一些光點位置檢測方法的例子包括固態(tài)定位傳感設(shè)備(PSD)、雙光電二極管的傾斜布置、機械掃描光電二極管、機械掃描LED、以及才幾械掃描阻擋i殳備。如圖1所示，系統(tǒng)10可包^r非球面透^;,例如準(zhǔn)直透鏡40。準(zhǔn)直的光在對象上生成投射的光。系統(tǒng)10可包括第二透鏡42,其把對象的圖像投射在接收器30的表面上。光點信號應(yīng)當(dāng)與從不同于光點束發(fā)射器20的源發(fā)出的信號隔離開。對于LED光點束發(fā)射器20和某些類型的接收器30,反射的紅外輻射可以通過用某個頻率調(diào)制LED脈沖而被隔離。來自接收器30的信號然后被以電子方式濾波，以抑制或除去不需要的或不相關(guān)的信號。如圖2A和2B所示，在一些實施例中，照相機傳感器30s可被用作接收器30。系統(tǒng)10還可包括照相機透鏡45以及具有圖像分析模塊50的處理器(例如數(shù)字信號處理器)和透鏡定位器模塊60，該透鏡定位器模塊60限定對象到照相機的距離，并且自動地以電子方式移動透鏡到適當(dāng)?shù)慕裹c位置。透鏡45可被配置成移動到不同的離散的位置(例如用于區(qū)域聚焦)或連續(xù)運動。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，代替如在較早的照相機中那樣在膠片上捕獲照片，數(shù)字照相機(包括在照相機電話中的數(shù)字照相機)通過使用傳感器、光敏集成電路來記錄圖像。傳感器典型地是兩種主要的類型中的一種類型，并且這兩種類型是通過它們使用的技術(shù)而已知的使用電容器陣列的CCD(電荷耦合器件)，或使用晶體管的CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)器件。無論安裝哪種類型的傳感器，工作原理總體上是相同的通過透鏡傳送的光落到傳感器上，傳感器包含許多單獨的光敏單元，并且每個單元對來自要被拍攝的場景的光的特定點起反應(yīng)。輸入的光的作用是造成傳感器的各個單元的微小的變化，從而創(chuàng)建一幅反映圖像的圖案，然后這些變化被轉(zhuǎn)換成電信號。使來自傳感器的電輸出接下來經(jīng)歷幾個處理步驟，這樣，被拍攝的場景的圖像可以在取景器上重現(xiàn)，或者它可被存儲在電話的存儲器中以供稍后使用。傳感器30s可以是對于紅外輻射不夠靈敏的，所以光點束發(fā)射器20可被配置成生成處在光譜的可見光部分內(nèi)的光。由照相機傳感器30s捕獲的光點圖像數(shù)據(jù)可被處理以便識別圖像上光點的位置。在一些實施例中，兩個順序的圖像可以進行比較，以便確定光點位置數(shù)據(jù)。其中一幅圖像可以是光點圖像，而另一幅圖像可以是在光點束發(fā)射器不工作情況下"正常的"圖像，其中該正常的圖像在圖像上缺乏光點。這兩幅圖像可以以任何期望的次序被拍攝(光點圖像第一或第二)，并且通常在彼此間小于約0.1秒內(nèi)相對較快地拍攝。典型的數(shù)字照相機可以以約15-30幀/每秒操作，并且可以在^f皮此間約0.033-0.067秒內(nèi)捕獲這兩幅圖像。為了便于比較圖像，對于這兩幅圖像，曝光和白平衡可以#皮鎖定在相同的級別。僅僅需要比較圖像的相對較小的部分，即在其中會存在光點的感興趣區(qū)域的部分(節(jié)省圖像處理時間)。自動聚焦可以相對較快地實現(xiàn)，在小于約0.5秒、典型地在小于約0.25秒、甚至在全暗下實現(xiàn)。圖3A說明透鏡軸la和發(fā)射器軸Ea可以基本上平行。在一些實施例中，兩個"D，，軸之間的距離可以小于約3厘米，典型地小于約l厘米。光點束發(fā)射器20可以位于透鏡附近，并且典型地位于透鏡45的上面或下面，如圖4A和4B所示(或者在使用多個光點束發(fā)射器的情況下，則在上面和下面_未示出)。典型的移動電話照相才幾具有約5mm的焦距長度和fl:2.8的孔徑，在對象位于約2.7米或更接近照相機10的情況下，可能只期望距離信息。也就是，當(dāng)?shù)綄ο蟮木嚯x很遠時，可能不具有一個可檢測到的光點信號。在這些情形下，透鏡可以聚焦在超焦距上?？蛇x擇地，照相機IO可包括對比度AF系統(tǒng)和三角測量系統(tǒng)，并且在定義的距離以上可以(自動地)采用對比度AF系統(tǒng)。因為對比度AF系統(tǒng)不需要附加的硬件，所以提供兩種類型的系統(tǒng)的成本相對較低。圖4A和4B說明，照相機10可包括取景器47，并且可選地還可包括閃光燈(例如氙閃光燈)和/或光傳感器49以及伴隨的閃光燈控制電路以便于曝光(亮度)控制。照相機10可以具有自動曝光控制，其使用光傳感器49來生成有關(guān)對象的亮度的信息。該信息還可被用來計時光點束的持續(xù)時間和/或強度。在其它實施例中，可以設(shè)置預(yù)定的強度以供工作使用。可選擇地，照相機10可包括用戶可調(diào)強度設(shè)置。還應(yīng)注意，有可能省略光傳感器49，因為來自由本發(fā)明提供的AF系統(tǒng)的距離信息可被用作在閃光燈照明圖像期間的曝光控制的基礎(chǔ)。圖4B還說明照相機10可被包括在便攜式通信設(shè)備10c中。圖5A說明數(shù)字照相機10的各部件。如所示，光點束發(fā)射器20可以可選地與光強度控制電路23通信，以便控制和/或調(diào)節(jié)光點束的強度。無論如何，照相機10可以利用電路23來控制由光點束發(fā)射器20投射的光束的強度和/或持續(xù)時間。例如，在照相機運用閃光燈的情況下，光點束發(fā)射器20可以采用更強的光點束20r。當(dāng)照相機電路23檢測到非閃光燈(非全日光)圖像時，光點束發(fā)射器20可以生成不太強的光束。圖5A還說明照相機透鏡45與一個用于捕獲數(shù)字光點圖像的電子存儲介質(zhì)32以及一個使用在光點圖像上的光點位置的對象焦距計算模塊51，進行通信。距離計算模塊51，可被配置為圖2A和2B所示的圖像處理模塊51的一部分。照相機10還包括透鏡位置聚焦模塊70，后者具有用于自動移動透鏡45到適當(dāng)?shù)木劢刮恢玫难b置，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員/>知的。照相機IO還可包括用于放大所接收的信號的放大系統(tǒng)(未示出)。轉(zhuǎn)回到圖3A，正如以上討論的，光點束發(fā)射器20可包括LED，后者典型地具有準(zhǔn)直透鏡40(圖1)或激光器。照相機10可包括用于驅(qū)動LED的電子電路(未示出)。激光器(例如固態(tài)激光器)可被用來在較長的距離聚焦，因為它可以以較高的光功率工作并且把輪廓分明的光點投射到圖像上，即使是在較長的距離上。在一些實施例中，如圖3B所示，系統(tǒng)IO可被配置成通過使用多個投射的光束20bi、20b2生成多個離散的光點。所述多個光點可以提供更寬的AF區(qū)域。所述多個光點可以以幾種方式生成。例如，如上所述的分立的光點束發(fā)射器?？蛇x擇地，諸如激光器20a之類的單個光點束發(fā)射器可以與一個把光束分裂成離散的射線的光學(xué)系統(tǒng)21通信。光學(xué)系統(tǒng)21可包括一個可以生成發(fā)散的光點束的透明的衍射光柵，并且在接收器的圖像上生成具有恒定的間距的光點圖像而與對象距離無關(guān)。光學(xué)系統(tǒng)21的另一個例子是圓柱形透鏡和/或可以產(chǎn)生水平線圖像的全息衍射光柵。所述多個光點通?？梢栽诠恻c圖像上對準(zhǔn)(按照行和/或列)，典型地相對集中在圖像的中心。對于某些利用激光器的光點束發(fā)射器20,可能期望保持低的激光功率，典型地在大約激光指示器的范圍內(nèi)，并且使得激光脈沖的持續(xù)時間短，例如小于約2毫秒，典型地小于約l毫秒，以便控制對對象的眼睛的曝光。激光脈沖可被定時并被配置成足夠短，以及具有低的能量，以便減小照相機10可能需要激光通知或警告標(biāo)簽的可能性。圖5B說明一個示例性脈沖控制電路80，其可被配置成控制激光脈沖持續(xù)時間。在工作中，流過電阻器81的電流不足以給激光光點束發(fā)射器(20，圖3A、3B)供電。電容器82通過電阻器81被充電。當(dāng)電容器82被充電時，它可以傳遞用于一個短激光脈沖的足夠的能量。在電容器再次被充分地充電之前不能發(fā)射下一個激光脈沖，這將花費一定的時間，其取決于時間常數(shù)T(其取決于R和C的值)和激光器的閾值電壓。圖6說明可被用來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的使數(shù)字照相機自動聚焦的示例性操作。至少一個光點被投射向目標(biāo)對象(方框100)。以電子方式捕獲具有至少一個光點的目標(biāo)對象的第一圖像(方框105)。通過使用具有至少一個光點的圖像以便可編程地確定目標(biāo)對象到數(shù)字照相機的距離(方框110)。基于所確定的距離使數(shù)字照相機透鏡自動聚焦(方框115)。在一些實施例中，可以可選地通過使用捕獲的光點圖像來穩(wěn)定運動對象的圖像(方框116)。穩(wěn)定化過程可以校正由用戶的手的抖動或場景上的運動造成的任何未對準(zhǔn)。同樣，在視頻記錄期間的自動聚焦可選地可包括監(jiān)視順序地生成的光點圖像并從視頻記錄光點圖像的圖像數(shù)據(jù)中以電子方式除去光點(例如通過替換或調(diào)節(jié)像素值)(方框117)。在一些實施例中，AF系統(tǒng)可以找到在視頻記錄圖像上光點的位置，因為每當(dāng)進行AF測量時光點可以是可見的。一旦在光點圖像上識別出光點，就可以通過利用來自相應(yīng)的參考圖像的圖像數(shù)據(jù)修補來除去它們。這樣，透鏡不需要在視頻模式下"搜索"最佳的焦點和跟蹤AF。距離可以按規(guī)則的間隔來檢查，并且只有當(dāng)該系統(tǒng)確定新數(shù)據(jù)是可靠的和調(diào)整是適當(dāng)?shù)臅r才可進行焦點校正。這樣，當(dāng)拍攝靜止圖像或運動目標(biāo)的-見頻序列時，該系統(tǒng)可以^U亍可預(yù)測的AF。運動目標(biāo)的運動可以基于一系列距離測量值進行預(yù)測。圖7說明也可被用來實施本發(fā)明的一些方面的示例性操作。如所示，目標(biāo)對象的第二圖像，即不帶有發(fā)射的光點的圖像，可以在貼近捕獲第一圖像的時間被捕獲(方框125)。第二圖像可以在第一光點圖像之前或之后被捕獲(方框126)。這兩幅圖像可以以電子方式比較，以便確定與光點相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)(方框130)?；谒_定的位置數(shù)據(jù)可以計算從照相機到目標(biāo)對象的距離(方框135),因為光點的位置與距離是相關(guān)的。所述比舉交可以可選地包括自動地以電子方式配準(zhǔn)(對準(zhǔn))第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域以提供運動圖像穩(wěn)定性，特別是在靜止圖像上(方框131)。感興趣區(qū)域小于整個圖像，并且典型地是一個其尺寸被確定為圖像上包圍光點區(qū)域的非常小的部分。圖8說明可被用來以電子方式自動地提供運動穩(wěn)定的靜止圖像的操作。所述操作可以分開地或與本發(fā)明的其它方法組合地被使用(作為不需要使用三角測量AF系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性特征)。以電子方式捕獲參考圖像和具有至少一個光點區(qū)域的目標(biāo)圖像(方框140)。通過比較參考圖像的相應(yīng)的部分，以數(shù)學(xué)方式變換在目標(biāo)圖像上的光點圖像區(qū)域(方框145)?；谠撟儞Q來生成運動穩(wěn)定的靜止圖像(方框150)。在一些實施例中，基于數(shù)學(xué)i換來配準(zhǔn)目標(biāo)和參考圖像(方框146)?？梢詮呐錅?zhǔn)的(對準(zhǔn)的)目標(biāo)和參考圖像中減去相應(yīng)的像素的值，以提供差值圖像(方框147)?；诓钪祱D像可以確定光點位置(方框148)。變換可以水平地和垂直地移動以及旋轉(zhuǎn)圖像，同時通過使用相關(guān)比算法來比較參考圖像。用于不同的變換的相關(guān)比可被反復(fù)地計算，直至確定"最佳的"或足夠可接受的變換為止。因為對于圖像的子組執(zhí)行變換，所以在圖像之間的差值預(yù)期是相對較小的。因此，在某些實施例中，當(dāng)這兩幅圖像被配準(zhǔn)時，可以減去它們的相應(yīng)的像素值。結(jié)果是一個具有相對于暗背景的光點的差值圖像。當(dāng)然，也可以使用其它對比度。差值圖像可以通過使用公式(1)而生成。Dn-Xn-Yn公式1其中"Dn"表示在光點圖像幀"Xn"和參考圖像幀"Yn"的相應(yīng)像素值之間的差值圖像的單個像素值。對于不同顏色的像素值可以分開地處理。例如，對于紅色、綠色和藍色的l象素值可以分開地處理。可以對于在感興趣區(qū)域中所有的像素反復(fù)進行計算。如果考慮到光點顏色，則找出差值圖像上的光點位置可以更精確。第二差值圖像(D2)可以通過使用公式(2)進行計算，其假設(shè)光點束發(fā)射器是紅色發(fā)光源(例如LED)。差值圖像D2是單色圖像?？蛇x擇的公式可被用來強調(diào)光點的顏色特征。D2n-Xn[red]-Yn[blue]公式2其中具有最高值的D2的像素對應(yīng)于圖像上的光點位置?？梢杂嬎阍谡障鄼C與對象之間的距離。公式3是可被用來計算距離的公式的例子。該公式假設(shè)照相機透鏡的軸平行于發(fā)射器射線或光束的軸。u=fs/np公式3其中位移(n)是指在光點圖像與圖像的中心之間的位置差值。所計算的對象到照相機的距離(u)也取決于照相機透鏡的焦距長度(f)、照相機透鏡與發(fā)射器軸之間的距離(s)、按像素數(shù)目(n)測量出的光點的位移、以及像素間距(P)?？梢韵嘈牛冗€可以通過把一個多項式函數(shù)應(yīng)用于表示在感興趣方向上的光點圖像的像素值(這可以提供子像素精度)而被進一步改進。將會認(rèn)識到，當(dāng)?shù)綄ο蟮木嚯x是非常遠時，光點信號可能是不可檢測的。在這樣的情形下，透鏡應(yīng)當(dāng)聚焦到超焦距。這應(yīng)當(dāng)是令人滿意的，因為可以假設(shè)沒有任何信號響應(yīng)與一個非常遠的距離相關(guān)?？蛇x擇地，在這樣的情形下，可以利用對比度AF系統(tǒng)。在具有5mm的焦距長度和fl:2.8的孔徑的典型的移動電話照相扭^中，距離信息可能僅僅在對象位于更接近約3米(例如約2.7米或更接近)的情形下才是適當(dāng)?shù)?。計算的對象距離對應(yīng)于照相機透鏡的某個聚焦位置。通過使用距離信息，把透鏡移動到正確的位置。確定距離的三角測量方法適合用于使數(shù)字照相機透鏡自動聚焦。圖9說明可被包括在根據(jù)本發(fā)明一些實施例操作的設(shè)備中的示例性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。如圖9所示，可被用來執(zhí)行或指導(dǎo)操作的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括處理器200、存儲器236和輸入/輸出電路246。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可被結(jié)合在數(shù)字照相機和/或便攜式通信設(shè)備等等中。處理器200經(jīng)由地址/數(shù)據(jù)總線248與存儲器236通信并經(jīng)由地址/數(shù)據(jù)總線249與輸入/輸出電路246通信。輸入/輸出電路246可被用來在存儲器(存儲器和/或存儲介質(zhì))236與另一部件之間傳送信息。這些部件可以是常規(guī)的部件，例如在許多常規(guī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的那些部件，和/或圖像處理部件、透鏡定位器等等，它們可被配置成如在此所述的那樣工作。特別地，處理器200可以是在市場上可買到的或定制的微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等等。存儲器236可包括任何存儲器器件和/或存儲介質(zhì)，其包含被用來實施根據(jù)本發(fā)明的實施例使用的功能電路或模塊的軟件和數(shù)據(jù)。存儲器236可包括但不限于下列類型的器件高速緩存、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、快閃存"f諸器、SRAM、DRAM和磁盤。在本發(fā)明的一些實施例中，存儲器236可以是內(nèi)容可尋址的存儲器(CAM)。如圖9進一步所示，存儲器(和/或存儲介質(zhì))236可包括在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用的幾個類別的軟件和數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)252;應(yīng)用程序254;輸入輸出設(shè)備驅(qū)動器258;以及數(shù)據(jù)256。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的，操作系統(tǒng)252可以是適合于與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一起使用的任何操作系統(tǒng)，例如IBM、OS/2、AIX⑧或zOS⑧4喿作系統(tǒng)或MicrosoftWmdows95、Windows98、Windows2000、或WindowsXP操作系統(tǒng)、Unix或LinuxTM。IBM、OS/2、AIX和zOS是美國、其它國家或二者的國際商用機器公司的商標(biāo)，而Linux是美國、其它國家或二者的LinusTorvalds的商標(biāo)。Microsoft和Windows是美國、其它國家或二者的微軟公司的商標(biāo)。輸入/輸出設(shè)備驅(qū)動器258典型地包括由應(yīng)用程序254通過操作系統(tǒng)252訪問的軟件例程，以便與諸如輸入/輸出電路246和某些存儲器236部件之類的設(shè)備通信。應(yīng)用程序254說明實施根據(jù)本發(fā)明一些實施例的電路和模塊的各種特征的程序。最后，數(shù)據(jù)256表示由應(yīng)用程序254、操作系統(tǒng)252、輸入/輸出設(shè)備驅(qū)動器258和可以駐留在存儲器236中的其它軟件程序使用的靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)116可包括幾個模塊，其中包括三角測量AF模塊220(使用距離的量度來聚焦透鏡)、光點位置確定模塊224、圖像捕獲和配準(zhǔn)模塊225等等。這些模塊可被配置為單個模塊或被另外配置成實施在此所述的操作的附加模塊。雖然本發(fā)明是參考圖9中的應(yīng)用程序220、224、225來說明的，但是正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的，其它配置也屬于本發(fā)明的范圍。例如，不是作為應(yīng)用程序254,這些電路和模塊也可被結(jié)合到操作系統(tǒng)252或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其它這樣的邏輯部分中。而且，雖然圖9中的應(yīng)用程序220、224、234在單個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被說明，但是正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的，這樣的功能可以分布在一個或多個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上。因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于圖9所示的配置，而是可以由其它布置和/或在各數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的功能的部分來提供。例如，雖然圖9被說明為具有各種電路和模塊，但是這些電路或模塊中的一個或多個可被組合或被進一步分開，而不背離本發(fā)明的范圍。圖10A是目標(biāo)對象的數(shù)字參考圖像300。圖IOB是同一個目標(biāo)對象的數(shù)字光點圖像310。這兩幅圖像具有240x320像素的相同尺寸(QVGA)。在圖10B上，由光點束發(fā)射器生成的小光點311在光點圖像310上一個通常的中間位置處是可見的。圖IIA是分別在圖IOB和10A示出的光點圖像310和參考圖^象300的差值圖像320。圖11B是具有放大的光點區(qū)域311的差值圖像。差值圖像320利用公式(l)通過使用圖像和計算機程序被處理。三角測量AF算法在QVGA分辨率下工作得足夠好，以及可被用于取景器圖像數(shù)據(jù)，并且不需要照相機工作在高分辨率模式。圖12A是通過使用常規(guī)的基于對比度的AF系統(tǒng)拍攝的數(shù)字圖像400c，該AF系統(tǒng)有時難以聚焦到圖像的正確的部分上。在本例子中，背景比在前景中的鳥提供更多的圖像細節(jié)，并且該系統(tǒng)可能受欺騙而聚焦到背景上。因此，當(dāng)對對比度AF系統(tǒng)應(yīng)用寬聚焦時，就會出現(xiàn)聚焦問題。如所示，例如，如果聚焦區(qū)域覆蓋一個在前景中具有稀疏的細節(jié)的對象并且該背景包含大量細節(jié)(例如樹、樹林區(qū)域或象建筑物的墻之類的結(jié)構(gòu))，則對比度系統(tǒng)可能決定聚焦到背景而不是前景上。圖12B說明通過使用三角測量AF系統(tǒng)拍攝的數(shù)字光點圖像400s。多光點模式的使用可以允許通過使用三角測量方法和多個空間離散的光點411進行相對較寬的聚焦。如所示，光點(被顯示為三個，但可以使用兩個、四個或更多)圍繞圖像中心被水平地間隔開。也可以使用垂直的或成角度的光點模式，因此，圖像400s可被分割成多個感興趣區(qū)域，每個光點一個區(qū)域，以^f更考慮多個光點411。每個區(qū)域可以通過佳:用在此描述的算法和/>式#皮分開地詢問?？梢杂嬎阍诿總€感興趣區(qū)域中每個光點411的光點位置。對應(yīng)于最低的距離值的光點位置可被用來聚焦，因為可以作出這樣的假設(shè)對象的位于最接近照相機的部分是場景中用戶最可能想要聚焦的部分。三角測量AF系統(tǒng)可以區(qū)分位于不同距離的對象。在本例子中，僅僅中心和右側(cè)的光點將導(dǎo)致可檢測到的反射，因為左側(cè)光點與具有一個增加的距離值的另一個光點相關(guān)聯(lián)。區(qū)域聚焦尺度和景深通過使用三角測量數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。以與連續(xù)的運動相對的離散的步長控制透鏡的聚焦作用的方法通常被稱為"區(qū)域聚焦"。區(qū)域聚焦是基于在使用中透鏡的景深。區(qū)域聚焦尺度可以^^據(jù)超焦距的一系列分?jǐn)?shù)(fraction)來進行計算。超焦距是通過使用7>式4來計算的。h=f/NC公式4其中"h"是超焦距，f是透鏡的焦距，N是透鏡孔徑，以及C是混淆的圓周(最大允許的模糊圓周)。圖13說明具有一個放大的光點部分的QVGA圖像上的光點圖像，該放大的光點部分被分解地示于該圖像的右側(cè)。在這個例子中，-假設(shè)光點束發(fā)射器的位置處在照相機透鏡的下面。表1說明區(qū)域聚焦尺度的例子，以及圖13所示的在捕獲的圖像上光點位置的像素步長的計算被顯示于表1。焦距、近和遠的距離以米給出。在本例子中，各光點位于同一個水平像素(5)上，以及在垂直距離上相對于中心從1到43個像素以3個像素的步長變化。表1使用光點位置的區(qū)域聚焦表<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表1說明在聚焦和三角測量的數(shù)學(xué)之間的關(guān)系。區(qū)域聚焦尺度根據(jù)超焦距來構(gòu)建。被聚焦在超焦距上的透鏡將具有從h/2到無窮大的范圍內(nèi)的景深。尺度的隨后步長是通過把"h"除以奇整數(shù)而構(gòu)建的。尺度中的任何步長將具有一個在下一個和前一個步長之間所達到的景深。"像素"列示出在光點離開圖像的中心多少個像素時在給定的距離上將是可見的。"步長，，列示出在下一個和前一個步長之間有多少個j象素。該例子是基于一個具有5mm的焦距長度和速度1:2.8的透鏡的數(shù)字照相機。照相機傳感器是一個具有3微米的像素間距的2百萬像素陣列。光點在具有240x320分辨率(QVGA)的取景器圖像上被檢測到。在這個例子中，在照相機透鏡軸與光點束軸之間的距離是13.67mm。在以像素衡量的光點位置之間的步長是等距離的，從而使得結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)實施方式相對較簡單。3像素的步長分辨率對于本例子提供足夠的分辨率。圖14是可被用來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明一些實施例的操作的示例性源代碼列表。代碼的這個例子不包括圖4象配準(zhǔn)。再次注意，^義僅所述一個或多個感興趣區(qū)域被搜索/詢問。該代碼被配置成從光點圖像中減去參考圖像以確定光點的位置?？傊?，本發(fā)明的一些實施例可以提供一個或多個提高的自動聚焦速度、圖像穩(wěn)定性，可以在全暗中工作，可以使得連續(xù)跟蹤AF成為可能，可以改進聚焦精度，可以比常規(guī)的三角測量系統(tǒng)降低成本，可以以相對較小的尺寸來實施。本發(fā)明還可以在包括照相機的其它類型的移動電子設(shè)備中體現(xiàn)，而不背離本發(fā)明的范圍。例如，移動電子設(shè)備可包括RF無線電和照相機，和/或它可包括諸如衛(wèi)星或蜂窩無線電話之類的移動通信終端以及照相機設(shè)備。照相機電話可被配置成通過諸如蜂窩RF接口之類的無線接口傳送圖像，并且可以在顯示器上顯示圖像。照相機電話還可被配置成根據(jù)通過無線接口接收的通信信號生成音頻信號?？梢杂烧障鄼C電話以常規(guī)的方式來實現(xiàn)數(shù)字圖像的傳輸和根據(jù)接收的通信信號生成音頻信可以在基本上不背離本發(fā)明的原理的情況下對于優(yōu)選實施例作出許多改變和修改。因此，所有這樣的改變和/或修改都打算被包括在如權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書中，裝置加功能條款在被使用的情況下打算覆蓋在執(zhí)行所述功能時在此所述的結(jié)構(gòu)，并且不僅是在結(jié)構(gòu)的等同物方面，而且也是在等同的結(jié)構(gòu)方面。所以，應(yīng)當(dāng)理解，前述是說明本發(fā)明，而不應(yīng)被解釋為限于所公開的特定實施例，并要求書的范圍內(nèi)。本發(fā)明由后面的權(quán)利要求書來限定，其中包括這些權(quán)利要求的等同物。權(quán)利要求1.一種在靜止圖像和/或視頻記錄模式下使數(shù)字照相機自動聚焦的方法，包括把至少一個光點投射向目標(biāo)對象；響應(yīng)于投射步驟，捕獲具有所述至少一個光點的目標(biāo)對象的第一圖像；通過使用具有所述光點的圖像來可編程地確定從數(shù)字照相機到目標(biāo)對象的距離；并且基于該確定步驟，使數(shù)字照相機透鏡自動地聚焦。2.權(quán)利要求l所述的方法，還包括在貼近捕獲第一圖像的時間捕獲缺乏發(fā)射光點的目標(biāo)對象的第二圖像；以電子方式比較在第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域，以便確定與第一圖像上的所述光點相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)；并且基于所確定的位置數(shù)據(jù)，以電子方式計算從所述照相機到目標(biāo)對象的距離。3.權(quán)利要求2所述的方法，其中第一和第二圖像在彼此相差小于約0.067秒內(nèi)被捕獲。4.權(quán)利要求1所述的方法，其中自動聚焦步驟在約0.033秒或更少的時間內(nèi)被執(zhí)行。5.權(quán)利要求1-4中任何一項所述的方法，還包括在視頻記錄期間通過監(jiān)視在圖像上順序生成的投射的光點而自動聚焦；并且從視頻記錄光點圖像上的圖像數(shù)據(jù)中以電子方式除去光點。6.權(quán)利要求1-5中任何一項所述的方法，還包括通過使用捕獲的光點圖像來自動地穩(wěn)定在靜止圖像上運動對象的焦點。7.權(quán)利要求1-6中任何一項所述的方法，其中投射步驟包括從處在光譜的可見光部分的光源發(fā)射光。8.權(quán)利要求1-7中任何一項所述的方法，其中捕獲步驟包括通過使用數(shù)字照相機傳感器來捕獲圖像信號，所述數(shù)字照相機傳感器被配置成通過在圖像曝光時間期間檢測光子來對信號進行積分。9.權(quán)利要求2-8中任何一項所述的方法，其中捕獲第一和第二圖像是通過使用相同的曝光設(shè)置和相同的白平衡設(shè)置來實現(xiàn)的。10.權(quán)利要求1-9中任何一項所述的方法，其中投射至少一個光點是通過基本上同時地投射多個離散的在空間上分開的光點來實現(xiàn)的。11.權(quán)利要求10所述的方法，還包括計算多個對象到光點的距離，所述多個分開的光點的每個光點有一個距離，其中該自動聚焦步驟使用被計算為具有最接近的對象到照相機的距離的光點來確定圖像的焦距。12.權(quán)利要求2-11中任何一項所述的方法，還包括自動地以電子方式使第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域相關(guān)，由此提供圖像穩(wěn)定性。13.—種提供在由具有數(shù)字照相機的移動電子通信設(shè)備所生成的圖像上的運動圖像穩(wěn)定性的方法，包括以電子方式捕獲參考圖像；以電子方式捕獲具有至少一個光點圖<象區(qū)域的目標(biāo)圖像；通過比較包含所述至少一個光點圖像區(qū)域的目標(biāo)圖像的至少一部分與參考圖像上的相應(yīng)區(qū)域，從而自動地以數(shù)學(xué)方式至少變換目標(biāo)圖像的所述光點圖像區(qū)域；并且基于來自數(shù)學(xué)變換的數(shù)據(jù)，生成運動穩(wěn)定的圖像。14.權(quán)利要求13所述的方法，其中參考圖像和目標(biāo)圖像在彼此相差約0.067秒或更少的時間內(nèi)被捕獲，以及其中該方法還包括基于來自數(shù)學(xué)變換的數(shù)據(jù)，配準(zhǔn)目標(biāo)圖像和參考圖像；從對準(zhǔn)的目標(biāo)圖像和參考圖像中減去相應(yīng)的像素值，以提供差值圖像；并且基于差值圖像來確定光點位置。15.權(quán)利要求14所述的方法，其中所述減去相應(yīng)的像素值的步驟包括分開地計算出在該相應(yīng)的像素中不同顏色的像素值。16.—種數(shù)字照相機，其特征在于，該數(shù)字照相機包括三角測量自動聚焦系統(tǒng)。17.權(quán)利要求16所述的數(shù)字照相機，其特征在于，該數(shù)字照相機形成便攜式電子通信設(shè)備的一部分。18.權(quán)利要求17所述的數(shù)字照相機，包括光點束發(fā)射器和被布置成貼近光點束發(fā)射器的照相機透鏡，光點束發(fā)射器被配置成把至少一個光點投射到目標(biāo)對象上，該目標(biāo)對象能夠在所述照相機所拍攝的目標(biāo)對象的數(shù)字圖像上被捕獲。19.權(quán)利要求18所述的數(shù)字照相機，還包括與照相機透4竟通信的照相機圖像傳感器，該照相機圖像傳感器被配置成用作三角測量自動聚焦系統(tǒng)中的接收器。20.權(quán)利要求18-19中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括:帔配置成與光點束發(fā)射器通信的數(shù)字照相機圖像傳感器。21.權(quán)利要求20所述的數(shù)字照相機，還包括與光點束發(fā)射器通信以便控制投射光點的持續(xù)時間和/或強度的自動曝光控制電路。22.權(quán)利要求18-21中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括處在光的傳輸路徑中被配置成準(zhǔn)直來自光點束發(fā)射器的光的準(zhǔn)直透鏡。23.權(quán)利要求18-22中任何一項所述的數(shù)字照相機，其中光點束發(fā)射器被配置成生成在圖像上捕獲的一個對象上的多個在空間上分開的光點。24.權(quán)利要求23所述的數(shù)字照相機，還包括與光點束發(fā)射器通信以便基本上同時生成在圖像上的多個光點的下列的一項或多項透明的衍射光柵、圓柱形透鏡、或全息衍射光柵。25.權(quán)利要求17-24中任何一項所述的數(shù)字照相機，其中光點束發(fā)射器被配置成利用具有約lms或更少的光點持續(xù)時間的光點束脈沖進行工作。26.權(quán)利要求17-25中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括對比度自動聚焦系統(tǒng)。27.權(quán)利要求17-26中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括與光點束發(fā)射器通信的光強度控制電路。28.權(quán)利要求17-27中任何一項所述的數(shù)字照相機，其中光點束發(fā)射器包括激光器，該照相機還包括脈沖控制電路。29.權(quán)利要求17-28中任何一項所述的數(shù)字照相機，其中光點束發(fā)射器投射處于光譜的可見光部分的光。30.權(quán)利要求17-29中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括被用來計時投射的光點的持續(xù)時間并監(jiān)視目標(biāo)圖像對象的亮度的自動曝光控制裝置。31.權(quán)利要求17-30中任何一項所述的數(shù)字照相機，還包括;故配置成在靜止圖像照相機模式和視頻記錄模式下有選擇地操作照相機的控制電路，其中該控制電路被配置成在靜止圖像和視頻記錄模式期間控制光點束脈沖的發(fā)射，以及其中該控制電路被配置成在采集所選擇的圖像期間防止光點束脈沖的發(fā)射。32.權(quán)利要求18-31中任何一項所述的數(shù)字照相機，其中該設(shè)備被配置成以電子方式自動地比較在以電子方式存儲的順序的第一和第二圖像之間的感興趣區(qū)域，以確定與由光點束發(fā)射器生成的光點相關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)，然后基于所確定的位置數(shù)據(jù)以電子方式自動地計算從照相機到目標(biāo)對象的距離，并且基于所計算的距離把透鏡的位置調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)慕裹c位置。33.權(quán)利要求32所述的數(shù)字照相機，其中該設(shè)備被配置成自動地以電子方式配準(zhǔn)和/或?qū)?zhǔn)在第一和第二圖像上的感興趣區(qū)域，由此提供靜止圖像上的運動圖像穩(wěn)定性。34.—種用于操作數(shù)字照相機中的三角測量自動聚焦系統(tǒng)的計算機程序產(chǎn)品，該計算^/L程序產(chǎn)品包括計算機可讀存儲介質(zhì)，其具有被包含在所述介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼，所述計算機可讀程序代碼包括可控制地操作光點束發(fā)射器以提供在被捕獲的數(shù)字圖像上可見的光點的計算機可讀程序代碼；以及通過使用在捕獲的數(shù)字圖像上來自光點束發(fā)射器的光點的已確定的光點距離來計算對象到照相機的距離的計算機可讀程序代碼。35.權(quán)利要求34所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括自動以電子方式配準(zhǔn)和/或?qū)?zhǔn)順序地在時間上貼近的第一和第二圖像之間的感興趣區(qū)域從而提供靜止圖像上的運動圖像穩(wěn)定性的計算機可讀程序代碼。36.—種具有包括自動聚焦系統(tǒng)的數(shù)字照相機的便攜式通信設(shè)備，該自動聚焦系統(tǒng)被配置成使用取景器圖像數(shù)據(jù)來測量目標(biāo)對象和照相機之間的距離，并且基于所測量的距離把照相機透鏡自動地移動到焦點位置。全文摘要具有三角測量自動聚焦系統(tǒng)(10)的數(shù)字照相機包括光點束發(fā)射器(20)，其可被用來把光點(P1，P2)投射到在圖像上被捕獲的對象上，并且被用來以電子方式自動地確定對象到照相機的距離。文檔編號H04N5/232GK101171833SQ200680015900公開日2008年4月30日申請日期2006年5月3日優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日發(fā)明者M·G·H·維爾納松申請人:索尼愛立信移動通訊股份有限公司