專利名稱：：自動(dòng)聚焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種相機(jī)裝置中的自動(dòng)聚焦方法，更具體地講，涉及這樣一種自動(dòng)聚焦方法，所述方法在安裝到移動(dòng)通信裝置(如蜂窩電話)上的相機(jī)模塊中執(zhí)行預(yù)定圖像內(nèi)的移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤，并即使移動(dòng)物體從圖像中消失，隨后再次出現(xiàn)時(shí)提供該移動(dòng)物體的繼續(xù)跟蹤。
背景技術(shù)：
：通常，緊湊相機(jī)模塊(CCM)的尺寸小，已被用在各種類型的IT應(yīng)用，如玩具相機(jī)以及包括拍照手機(jī)、PDA和智能電話的便攜式移動(dòng)通信裝置中。已發(fā)布了越來越多安裝有小型相機(jī)模塊的裝置，以滿足消費(fèi)者的需求。正在制造這些使用圖像傳感器(如CCD或CMOS傳感器)作為主要部件的相機(jī)模塊。通過圖像傳感器采集物體的圖像，采集的圖像作為數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在相機(jī)模塊的存儲(chǔ)器中。通過相機(jī)模塊的LCD或者諸如PC監(jiān)視器的顯示裝置來將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)顯示為圖像。近來，自動(dòng)聚焦技術(shù)已被廣泛使用。根據(jù)自動(dòng)聚焦技術(shù)，利用通過相機(jī)鏡頭捕捉到的對(duì)象的亮度(luminance)信號(hào)來檢測(cè)對(duì)象，根據(jù)檢測(cè)到的對(duì)象來驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，以獲得對(duì)象上的聚焦。根據(jù)經(jīng)對(duì)比度檢測(cè)的自動(dòng)聚焦，并非相機(jī)拍攝范圍內(nèi)的每個(gè)單一對(duì)象都必須成為自動(dòng)聚焦的目標(biāo)，拍攝范圍內(nèi)感興趣的對(duì)象通常成為自動(dòng)聚焦的目標(biāo)。基于對(duì)比度檢測(cè)的自動(dòng)聚焦通過在圖像傳感器的整個(gè)拍攝范圍內(nèi)的進(jìn)入的圖像信號(hào)中，提取在自動(dòng)聚焦范圍內(nèi)的圖像信號(hào)并控制聚焦，使得提取的圖像信號(hào)具有最高對(duì)比度，來將自動(dòng)聚焦的目標(biāo)限于局部范圍內(nèi)的對(duì)象。然而，對(duì)于利用當(dāng)前技術(shù)的自動(dòng)聚焦而言，當(dāng)對(duì)象在預(yù)定圖像內(nèi)移動(dòng)，并且最終脫離圖像的區(qū)域時(shí)(例如，當(dāng)對(duì)象移出圖像之外，從圖像中消失時(shí))，在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于正被跟蹤的對(duì)象的已有信息被丟失，因此不可能再跟蹤該對(duì)象。另外，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基于對(duì)比度檢測(cè)的自動(dòng)聚焦中，在鏡頭位置改變以便尋找生成聚焦圖像的最佳鏡頭位置時(shí)，圖像會(huì)失焦。在這種情況下，更可能難以跟蹤感興趣的移動(dòng)物體。同時(shí)，當(dāng)執(zhí)行實(shí)際拍攝時(shí)，一個(gè)對(duì)象不會(huì)總是自動(dòng)聚焦的目標(biāo)，自動(dòng)聚焦的目標(biāo)可能需要根據(jù)用戶的判斷從一個(gè)對(duì)象立即轉(zhuǎn)移到另一對(duì)象。這里，當(dāng)根據(jù)用戶利用跟蹤球(trackball)等的輸入設(shè)置感興趣的區(qū)域時(shí)，上述目標(biāo)轉(zhuǎn)移會(huì)引起對(duì)移動(dòng)物體做出快速跟蹤響應(yīng)方面的問題。另外，目前使用的DSC相機(jī)提供移動(dòng)物體跟蹤能力。然而，由于諸如存儲(chǔ)器的硬件限制，需要單獨(dú)的算法來應(yīng)用到包括移動(dòng)電話的小型裝置。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一方面提供這樣一種自動(dòng)聚焦方法，該方法即使在對(duì)象在預(yù)定圖像中移動(dòng)，并最終脫離圖像時(shí)，也在不丟失關(guān)于正被跟蹤的對(duì)象的信息的情況下確保對(duì)象的穩(wěn)定足艮S宗。本發(fā)明的一方面還提供這樣一種自動(dòng)聚焦方法，該方法允許在對(duì)象從預(yù)定圖像脫離時(shí)，在對(duì)象被另一物體遮擋時(shí)，或者在對(duì)象在消失之后返回到預(yù)定區(qū)域中時(shí)，允許對(duì)象的持續(xù)跟蹤。本發(fā)明的一方面還提供這樣一種自動(dòng)聚焦方法，該方法不管鏡頭位置為產(chǎn)生聚焦圖像而進(jìn)行的改變、縮放因子(如放大和縮小)的改變、相機(jī)視圖位置的改變、由照明條件的改變引起的圖像對(duì)比度的改變、正被跟蹤的對(duì)象的大小的改變以及對(duì)象的旋轉(zhuǎn)，確保移動(dòng)物體的魯棒跟蹤。本發(fā)明的一方面還提供這樣一種自動(dòng)聚焦方法，該方法對(duì)從一個(gè)移動(dòng)物體到另一個(gè)移動(dòng)物體的目標(biāo)轉(zhuǎn)移進(jìn)行快速響應(yīng)，并且在硬件方面可以最佳地應(yīng)用于諸如移動(dòng)電話的小型裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種自動(dòng)聚焦方法，包括根據(jù)用戶的輸入來設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)以選擇移動(dòng)物體，以在圖像內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤；設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的自動(dòng)聚焦區(qū)域，其中，在自動(dòng)聚焦區(qū)域中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)聚焦；設(shè)置包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域的跟蹤子窗口，其中，在跟蹤子窗口中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；通過根據(jù)用戶的輸入的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口，在根據(jù)移動(dòng)物體的移動(dòng)改變自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置并更新跟蹤子窗口的位置的同時(shí)，跟蹤移動(dòng)物體，其中，當(dāng)自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體正在脫離圖像的邊緣部分時(shí)，跟蹤子窗口的邊緣部分被保持為與圖像的邊緣部分對(duì)齊，在跟蹤子窗口內(nèi)部的自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自向著圖像的邊緣部分移動(dòng)，以便在跟蹤子窗口內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體，即使在自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體移動(dòng)到圖像的邊緣部分之外，并且自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自在跟蹤子窗口內(nèi)移動(dòng)并到達(dá)圖像的邊緣部分時(shí)，自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口仍停駐在圖像的邊緣部分。跟蹤移動(dòng)物體的步驟可包括對(duì)跟蹤子窗口內(nèi)部的圖像進(jìn)行分割，以生成子圖像；通過根據(jù)高斯函數(shù)對(duì)在前幀和在后幀中的子圖像進(jìn)行巻積，來對(duì)子圖像進(jìn)行平滑；通過用高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)對(duì)子圖像進(jìn)行巻積，來計(jì)算子圖像的梯度；執(zhí)行迭代，以定位新的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定限值或者當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)位于邊界之外時(shí)，當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)像素時(shí)，與移動(dòng)物體的跟蹤相關(guān)的計(jì)算可停止。可由用戶通過觸摸板來輸入一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種自動(dòng)聚焦方法，包括根據(jù)用戶的輸入來設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)以選擇移動(dòng)物體，以在圖像內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤；設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的自動(dòng)聚焦區(qū)域，其中，在自動(dòng)聚焦區(qū)域中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)聚焦；設(shè)置包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域的跟蹤子窗口，其中，在跟蹤子窗口中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；通過根據(jù)用戶的輸入的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口，在根據(jù)移動(dòng)物體的移動(dòng)改變自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置并更新跟蹤子窗口的位置的同時(shí)，跟蹤移動(dòng)物體；當(dāng)移動(dòng)物體從圖像中消失時(shí)，在剛好位于移動(dòng)物體消失之前的幀中輸出第一顏色圖案，并基于第一顏色圖案設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，其中，第一顏色圖案與關(guān)于預(yù)定區(qū)域的平均顏色值對(duì)應(yīng)，所述預(yù)定區(qū)域環(huán)繞由用戶設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)；在移動(dòng)物體消失之后的幀中，重設(shè)以基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的跟蹤子窗口，并輸出第二顏色圖案，所述第二顏色圖案與關(guān)于重設(shè)的跟蹤子窗口中的多個(gè)區(qū)域的平均顏色值對(duì)應(yīng)，所述多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域的大小對(duì)應(yīng)于環(huán)繞基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的預(yù)定區(qū)域的大??；將第一顏色圖案與第二顏色圖案中的每一個(gè)進(jìn)行比較，以當(dāng)比較差異小于預(yù)定閾值時(shí)，確定移動(dòng)物體返回到圖像中，并將這樣的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)設(shè)置為跟蹤再次出現(xiàn)的移動(dòng)物體的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)該感興趣區(qū)域中心點(diǎn)基于輸出相應(yīng)第二顏色圖案的區(qū)域的顏色圖案。當(dāng)自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體正在脫離圖像的邊緣部分時(shí)，跟蹤子窗口的邊緣部分可被保持為與圖像的邊緣部分對(duì)齊，在跟蹤子窗口內(nèi)部的自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自向著圖像的邊緣部分移動(dòng)，以便在跟蹤子窗口內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體，即使在自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體移動(dòng)到圖像的邊緣部分之外，并且自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自在跟蹤子窗口內(nèi)移動(dòng)并到達(dá)圖像的邊緣部分時(shí)，自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口可仍停駐在圖像的邊緣部分。環(huán)繞由用戶設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的所述預(yù)定區(qū)域可以是以用戶所設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的自動(dòng)聚焦區(qū)域。跟蹤移動(dòng)物體的步驟可包括對(duì)跟蹤子窗口內(nèi)部的圖像進(jìn)行分割，以生成子圖像；通過根據(jù)高斯函數(shù)對(duì)在前幀和在后幀中的子圖像進(jìn)行巻積，來對(duì)子圖像進(jìn)行平滑；通過用高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)對(duì)子圖像進(jìn)行巻積，來計(jì)算子圖像的梯度；執(zhí)行迭代，以定位新的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定限值或者當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)位于邊界之外時(shí)，當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)像素時(shí)，與移動(dòng)物體的跟蹤相關(guān)的計(jì)算可停止?？捎捎脩敉ㄟ^觸摸板來輸入一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他方面、特點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)將被更清楚地理解，其中圖1是示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的自動(dòng)聚焦方法的一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口；圖2A至圖2C是示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的自動(dòng)聚焦方法的一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口的示例操作的示圖；圖3是示出由沿x軸的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)和沿y軸的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)組成的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)的曲線圖；圖4A至圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)圖像聚焦連續(xù)地改變時(shí)的跟蹤性能的示圖；圖5A至圖5C是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)縮放因子和相機(jī)視圖的位置改變時(shí)的跟蹤性能的示圖；圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)圖像對(duì)比度根據(jù)照明條件的改6變而改變時(shí)的跟蹤性能的示圖圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)對(duì)象從圖像中消失時(shí)的跟蹤方法的示圖；圖8A至圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象旋轉(zhuǎn)以及改變大小時(shí)的跟蹤性能的示圖；圖9A至圖9D是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象被另一物體遮擋時(shí)的跟蹤性能的示圖圖10A至圖10D是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象移動(dòng)到跟蹤區(qū)域之外時(shí)的跟蹤性能的示圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的框圖；圖12是示出利用圖11的系統(tǒng)執(zhí)行的自動(dòng)聚焦方法的流程圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)移動(dòng)物體從圖像中消失時(shí)的跟蹤處理的流程圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋為限于這里所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開將徹底和完整，并將向本發(fā)明技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰起見，形狀和尺寸會(huì)被夸大，將始終使用相同的標(biāo)號(hào)來指代相同或相似的部件。如圖1所示，根據(jù)三個(gè)區(qū)域來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的自動(dòng)聚焦。這三個(gè)區(qū)域由一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11、自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12組成。根據(jù)用戶的輸入來選擇一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11，以便在預(yù)定圖像10內(nèi)關(guān)于移動(dòng)物體20執(zhí)行自動(dòng)跟蹤。自動(dòng)聚焦區(qū)域13被設(shè)置為包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11。跟蹤子窗口12被設(shè)置為包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域13。為了跟蹤移動(dòng)物體20，由用戶選擇一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11。與現(xiàn)有技術(shù)相反，可根據(jù)用戶通過觸摸板(touchpad)的輸入來選擇上述一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11。通過使用觸摸板，可以對(duì)目標(biāo)(即，移動(dòng)物體)的修改和選擇做出快速響應(yīng)。另外，觸摸板適合作為諸如移動(dòng)裝置的小型裝置的目標(biāo)選擇單元。自動(dòng)聚焦區(qū)域13是基于選擇的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的區(qū)域執(zhí)行聚焦處理的區(qū)域。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，除了自動(dòng)聚焦區(qū)域13之外，還包括包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域13的跟蹤子窗口12。僅在跟蹤子窗口12內(nèi)執(zhí)行圖像處理，這可以減少存儲(chǔ)器使用和計(jì)算時(shí)間。具體地講，采用跟蹤子窗口12，以更適合于諸如移動(dòng)電話的小型裝置，并且對(duì)于下面將描述的保持?jǐn)?shù)據(jù)也是必需的。通常，由于每秒處理30幀，所以感興趣區(qū)域不在幀之間轉(zhuǎn)移較大距離。當(dāng)兩幀之間的最大轉(zhuǎn)移為圖像的20%時(shí)，可將計(jì)算復(fù)雜度減小20倍那么多，并將用于計(jì)算的存儲(chǔ)器使用減小5倍那么多。如圖2A所示，上述感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11、自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12在預(yù)定圖像10內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體20。自動(dòng)聚焦區(qū)域13的位置根據(jù)移動(dòng)物體20的移動(dòng)而改變，跟蹤子窗口12的位置根據(jù)移動(dòng)物體20的移動(dòng)而更新。當(dāng)對(duì)于移動(dòng)物體20的移動(dòng)，如圖2B所示，當(dāng)用于自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體20從右邊緣移動(dòng)到預(yù)定圖像10之外時(shí)，跟蹤子窗口12的邊緣部分保持與圖像10的邊緣部分對(duì)齊，而自動(dòng)聚焦區(qū)域13向右向著圖像10的邊緣部分移動(dòng)，使得在跟蹤子窗口12內(nèi)部的自動(dòng)聚焦區(qū)域13獨(dú)自繼續(xù)在跟蹤子窗口12內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體20。如圖2C所示，即使在用于自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體20移動(dòng)到圖像10右側(cè)之外(例如，當(dāng)移動(dòng)物體從屏幕消失)，并且自動(dòng)聚焦區(qū)域13在跟蹤子窗口12內(nèi)移動(dòng)并最終到達(dá)整個(gè)圖像10的邊緣部分時(shí)，自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12均被配置為停駐在圖像10的邊緣部分。S卩，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)對(duì)象在預(yù)定圖像內(nèi)移動(dòng)并變得脫離預(yù)定圖像時(shí)(例如當(dāng)對(duì)象移動(dòng)到圖像之外并消失時(shí))，關(guān)于正被跟蹤的對(duì)象的已有信息丟失。另一方面，在本實(shí)施例中，由于自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12二者被配置為停駐在相應(yīng)圖像的邊緣部分，所以關(guān)于移動(dòng)物體的跟蹤數(shù)據(jù)被保持，從而確保對(duì)象的穩(wěn)定跟蹤?，F(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的確保移動(dòng)物體的魯棒(robust)跟蹤的與移動(dòng)物體的跟蹤關(guān)聯(lián)的處理操作。首先，在跟蹤子窗口12內(nèi)的圖像被分割，以生成子圖像。然后，根據(jù)高斯函數(shù)，即等式l來對(duì)先前幀n和后續(xù)幀n+l中的生成的子圖像進(jìn)行巻積，以執(zhí)行其平滑操作。[等式1]G(x)=Ae為了平滑初期的圖像，滿足o=0.1。對(duì)于子圖像的按比例縮小(downscaling)，滿足o=0.9。例如，對(duì)于o=0.8的采樣(sample)高斯矩陣如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)(derivativeofGaussianfunction)來對(duì)在前子圖像和在后子圖像進(jìn)行巻積，以獲得先前子圖像和后續(xù)子圖像的梯度(gradient)。這里，高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)于實(shí)際值的函數(shù)(realvaluedfunction)。在第一維度，根據(jù)等式2，高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)是多項(xiàng)式與高斯函數(shù)相乘。[等式2]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>圖3是示出由沿x軸的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)和沿y軸的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)組成的高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)的曲線圖。最后，執(zhí)行迭代(iteration)，以便定位新的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。迭代的次序具有以下特征[ooee]1.迭代平均運(yùn)行5次(推薦)。2.在第一次迭代(k=1)期間，通過經(jīng)跟蹤在前幀來預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)，來設(shè)置初始猜測(cè)。3.利用高斯函數(shù)和高斯導(dǎo)數(shù)濾波器來獲得圖像結(jié)構(gòu)，以便獲得計(jì)算不由旋轉(zhuǎn)、噪聲、縮放因子和散焦而改變的圖像位移的方法。4.在每一次迭代，為每一等級(jí)獲得最小顯示圖像。為了檢測(cè)大的圖像移位(shift)和精確的移位，按比例縮小每一等級(jí)和初始大小。當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定限值或者當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)存在于邊界之外時(shí)，并且當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)像素時(shí)，與移動(dòng)物體的跟蹤關(guān)聯(lián)的計(jì)算可停止。通過設(shè)置跟蹤子窗口并跟蹤移動(dòng)物體，本發(fā)明產(chǎn)生以下效果，這將參照?qǐng)D4A至圖4D、圖5A至圖5C以及圖6A至圖6B進(jìn)行描述。首先，圖4A至圖4D示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)圖像聚焦連續(xù)地改變時(shí)的跟蹤性能。S卩，即使在由于鏡頭位置為創(chuàng)建聚焦的圖像而改變，圖像散焦時(shí)，如圖4B至圖4D所示，通過用戶的輸入選擇的關(guān)于移動(dòng)物體20的一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11、自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12被顯示，以穩(wěn)定地跟蹤作為感興趣的目標(biāo)的移動(dòng)物體。此外，圖5A至圖5C示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)縮放因子和相機(jī)視圖的位置改變時(shí)的跟蹤性能。S卩，在準(zhǔn)備拍攝時(shí)，用戶會(huì)改變圖像縮放因子(如放大或縮小)或者相機(jī)視圖的位置。根據(jù)本實(shí)施例，如圖5A至圖5C所示，通過用戶的輸入選擇的關(guān)于移動(dòng)物體20的一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11、自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12被顯示，以穩(wěn)定地跟蹤作為感興趣的目標(biāo)的移動(dòng)物體。圖6A至圖6B示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)圖像對(duì)比度根據(jù)照明條件的改變而改變時(shí)的跟蹤性能。S卩，在調(diào)節(jié)相機(jī)以適應(yīng)當(dāng)前照明條件時(shí)，圖像對(duì)比度會(huì)改變。即使在這種情形下，如圖6A和圖6B所示，通過用戶的輸入選擇的關(guān)于移動(dòng)物體20的一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11、自動(dòng)聚焦區(qū)域13和跟蹤子窗口12被顯示，以穩(wěn)定地跟蹤作為感興趣的目標(biāo)的移動(dòng)物體。在本實(shí)施例中，提供一種即使在無法跟蹤正被跟蹤的對(duì)象(移動(dòng)物體)時(shí)(例如，當(dāng)移動(dòng)物體被另一物體遮擋或者從圖像消失，然后再次出現(xiàn)在圖像內(nèi)時(shí))仍允許繼續(xù)跟蹤的算法。圖7是示出當(dāng)對(duì)象從圖像中消失時(shí)的跟蹤方法的示圖。如圖7所示，根據(jù)跟蹤已消失的移動(dòng)物體的方法，在圖像幀中最后檢測(cè)到移動(dòng)物體的位置，確定感興趣區(qū)域中心點(diǎn)ll-l，并且獲得與預(yù)定區(qū)域Al的平均顏色值對(duì)應(yīng)的第一顏色圖案，其中，所述預(yù)定區(qū)域A1以感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11-1為中心。然后，設(shè)置以感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11-1為中心的跟蹤子窗口12。在隨后被輸入的圖像幀中，跟蹤子窗口12被劃分為區(qū)域，其中，劃分的區(qū)域的大小與移動(dòng)物體的最后檢測(cè)區(qū)域A1的大小相同，并且獲得與劃分的區(qū)域的平均顏色值對(duì)應(yīng)的第二顏色圖案。如圖7所示，可從左上相鄰區(qū)域A2到最后檢測(cè)區(qū)域A1按照順時(shí)針螺旋形，來執(zhí)行關(guān)于劃分的區(qū)域獲得第二顏色圖案的處理?；诟信d趣區(qū)域中心點(diǎn)11-1的區(qū)域獲得第一顏色圖案的區(qū)域或者將與第一顏色圖案進(jìn)行比較的第二顏色圖案的區(qū)域可以被確定為具有與如圖1所示的自動(dòng)聚焦區(qū)域13相同的大小。將關(guān)于每一劃分的區(qū)域輸出的第二顏色圖案與第一顏色圖案進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)谝活伾珗D案和每一第二顏色圖案的比較結(jié)果小于預(yù)定閾值時(shí)，確定已消失的移動(dòng)物體再次出現(xiàn)在圖像中。再次獲得相應(yīng)區(qū)域的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，從而如上所述繼續(xù)跟蹤移動(dòng)物體。圖8A至圖8D示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象旋轉(zhuǎn)或者改變大小時(shí)的跟蹤性能。如圖8A至圖8D所示，在對(duì)象正被跟蹤時(shí)，對(duì)象可能由于大小和對(duì)象的旋轉(zhuǎn)而改變。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，即使在這些情形下，也可確保移動(dòng)對(duì)象的魯棒跟蹤。圖9A至圖9D示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象被另一物體遮擋時(shí)的跟蹤性能。如圖9A至圖9D所示，在對(duì)象正被跟蹤時(shí)，對(duì)象可能被另一物體遮擋預(yù)定時(shí)間段。在本實(shí)施例中，即使在這種情形下，也確保移動(dòng)物體的魯棒跟蹤。圖10A至圖10D示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)正被跟蹤的對(duì)象移動(dòng)到跟蹤區(qū)域之外時(shí)的跟蹤性能。如圖IOA至圖IOD所示，在對(duì)象正被跟蹤時(shí)，對(duì)象可能移動(dòng)到跟蹤區(qū)域之外。在本實(shí)施例中，即使在這種情形下，也確保移動(dòng)物體的魯棒跟蹤。如圖11所示，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的安裝有上述算法的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)包括鏡頭單元100、跟蹤單元200、自動(dòng)聚焦區(qū)域選擇單元300和自動(dòng)聚焦控制器400。首先，自動(dòng)聚焦區(qū)域選擇單元300接收用戶關(guān)于感興趣區(qū)域的輸入。在本實(shí)施例中，用戶通過"觸摸板"來輸入感興趣區(qū)域。輸入到自動(dòng)聚焦區(qū)域選擇單元300的感興趣區(qū)域被輸入給自動(dòng)聚焦控制器400。如上面關(guān)于所述算法的描述，自動(dòng)聚焦控制器400設(shè)置根據(jù)用戶的輸入選擇的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11，以便在圖像10內(nèi)執(zhí)行關(guān)于移動(dòng)物體20的自動(dòng)跟蹤，并且設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)11的自動(dòng)聚焦區(qū)域13和包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域13的跟蹤子窗口12。跟蹤單元200在屏幕上對(duì)由用戶選擇的感興趣區(qū)域內(nèi)的對(duì)象的移動(dòng)進(jìn)行跟蹤的同時(shí)，跟蹤對(duì)象，并自動(dòng)移動(dòng)自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置。在跟蹤單元200中，從圖像輸入單元201輸入圖像，圖像處理單元202在從圖像單元201輸入的圖像中設(shè)置并更新自動(dòng)聚焦區(qū)域，并且當(dāng)移動(dòng)物體從圖像消失時(shí)設(shè)置新的區(qū)域并比較顏色圖案。由跟蹤激活單元203確定自動(dòng)跟蹤功能的操作。鏡頭單元100能夠拍攝正由跟蹤單元跟蹤的感興趣區(qū)域的圖像。正被跟蹤的自動(dòng)聚焦區(qū)域被輸入給自動(dòng)聚焦區(qū)域輸入單元103，在自動(dòng)聚焦處理單元104中計(jì)算自動(dòng)聚焦數(shù)據(jù)。鏡頭激活控制器105基于自動(dòng)聚焦數(shù)據(jù)來設(shè)置并確定鏡頭單元(未示出)的位置以便自動(dòng)聚焦。圖12是示出關(guān)于感興趣區(qū)域的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的上述操作的流程圖。如圖12所示，將默認(rèn)自動(dòng)聚焦區(qū)域設(shè)置值輸入給自動(dòng)聚焦區(qū)域控制器400，在操10作S10中確定自動(dòng)跟蹤功能是否被激活。當(dāng)自動(dòng)跟蹤被激活時(shí)，在操作S20中跟蹤下一幀中的自動(dòng)聚焦區(qū)域之后，在操作S40，更新關(guān)于自動(dòng)聚焦區(qū)域的信息。當(dāng)在操作S50沒有檢測(cè)到用戶的輸入時(shí)，在操作S60將關(guān)于自動(dòng)聚焦區(qū)域的信息發(fā)送給鏡頭激活控制器105之后，控制鏡頭。同時(shí)，根據(jù)在操作S30中關(guān)于跟蹤區(qū)域的確定，當(dāng)沒有區(qū)域進(jìn)行跟蹤時(shí)，允許用戶選擇自動(dòng)聚焦區(qū)域，將用戶所選擇的區(qū)域輸入給自動(dòng)聚焦區(qū)域控制器400。重復(fù)上述操作S10至S60。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的當(dāng)移動(dòng)物體從圖像中消失時(shí)的跟蹤處理的流程圖。首先，如上所述，根據(jù)用戶的輸入選擇感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，設(shè)置自動(dòng)聚焦區(qū)域，設(shè)置跟蹤子窗口。在操作S131，根據(jù)用戶的輸入選擇的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口跟蹤移動(dòng)物體。當(dāng)在操作S132，移動(dòng)物體從圖像中消失時(shí)，從剛好位于移動(dòng)物體消失之前的那一幀中輸出第一顏色圖案，并設(shè)置基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，其中，所述第一顏色圖案對(duì)應(yīng)于關(guān)于環(huán)繞由用戶選擇的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的預(yù)定區(qū)域的平均顏色值。環(huán)繞由用戶選擇的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的所述預(yù)定區(qū)域可以是以用戶所確定的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的自動(dòng)聚焦區(qū)域。然后，再次設(shè)置以基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的跟蹤子窗口12(如圖7所示)。在移動(dòng)物體消失之后的幀中，輸出第二顏色圖案，所述第二顏色圖案對(duì)應(yīng)于關(guān)于多個(gè)區(qū)域13(如圖7所示)的平均顏色值。在重設(shè)的跟蹤子窗口中，每一第二顏色圖案的大小對(duì)應(yīng)于包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的預(yù)定區(qū)域A1(如圖7所示)的大小。如上所述，所述多個(gè)區(qū)域可具有與初始確定的自動(dòng)聚焦區(qū)域相同的大小。然后，在操作S135，將第一顏色圖案和每一第二顏色圖案進(jìn)行比較，如果在操作S136，比較差異小于預(yù)定閾值，S卩，當(dāng)?shù)谝活伾珗D案和第二顏色圖案匹配時(shí)，確定移動(dòng)物體出現(xiàn)在圖像中。在操作S137，將這樣的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)設(shè)置為用于跟蹤再次出現(xiàn)的移動(dòng)物體的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)該感興趣區(qū)域中心點(diǎn)基于輸出相應(yīng)第二顏色圖案的區(qū)域的顏色圖案；并且再次應(yīng)用移動(dòng)物體跟蹤算法，從而跟蹤移動(dòng)物體。當(dāng)在操作S136，第一顏色圖案和第二顏色圖案不匹配時(shí)，在操作S138等待下一幀的輸入，并且重復(fù)輸出關(guān)于下一幀的第二顏色圖案并將第二顏色圖案與第一顏色圖案進(jìn)行比較的操作S134、S135和S136。如上所述，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，即使在移動(dòng)物體在預(yù)定圖像內(nèi)移動(dòng)并變得脫離所述預(yù)定圖像時(shí)，關(guān)于正被跟蹤的移動(dòng)物體的已有信息也不丟失，因此可以持續(xù)穩(wěn)定地跟蹤對(duì)象。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，即使在正被跟蹤的移動(dòng)物體移動(dòng)到預(yù)定圖像之外之后該移動(dòng)物體返回到所述預(yù)定圖像中時(shí)，或者在移動(dòng)物體被另一物體遮擋并從圖像中消失時(shí)，也可保證對(duì)象的跟蹤。此外，不管拍攝環(huán)境的各種改變或者對(duì)象的改變，仍確保移動(dòng)物體的魯棒跟蹤。此外，在硬件方面，可對(duì)從一個(gè)移動(dòng)物體到另一移動(dòng)物體的目標(biāo)轉(zhuǎn)移做出快速響應(yīng)，以最佳地應(yīng)用到諸如移動(dòng)電話的小型裝置中。盡管己經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行修改和變化。權(quán)利要求一種自動(dòng)聚焦方法，包括根據(jù)用戶的輸入來設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)以選擇移動(dòng)物體，以在圖像內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤；設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的自動(dòng)聚焦區(qū)域，其中，在自動(dòng)聚焦區(qū)域中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)聚焦；設(shè)置包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域的跟蹤子窗口，其中，在跟蹤子窗口中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；通過根據(jù)用戶的輸入的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口，在根據(jù)移動(dòng)物體的移動(dòng)改變自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置并更新跟蹤子窗口的位置的同時(shí)，跟蹤移動(dòng)物體，其中，當(dāng)自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體正在脫離圖像的邊緣部分時(shí)，跟蹤子窗口的邊緣部分保持與圖像的邊緣部分對(duì)齊，在跟蹤子窗口內(nèi)部的自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自向著圖像的邊緣部分移動(dòng)，以便在跟蹤子窗口內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體，即使在自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體移動(dòng)到圖像的邊緣部分之外，并且自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自在跟蹤子窗口內(nèi)移動(dòng)并到達(dá)圖像的邊緣部分時(shí)，自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口仍停駐在圖像的邊緣部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，跟蹤移動(dòng)物體的步驟包括對(duì)跟蹤子窗口內(nèi)部的圖像進(jìn)行分割，以生成子圖像；通過根據(jù)高斯函數(shù)對(duì)在前幀和在后幀中的子圖像進(jìn)行巻積，來對(duì)子圖像進(jìn)行平滑；通過用高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)對(duì)子圖像進(jìn)行巻積，來計(jì)算子圖像的梯度；執(zhí)行迭代，以定位新的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定限值或者當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)位于邊界之外時(shí)，并且當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)像素時(shí)，與移動(dòng)物體的跟蹤相關(guān)的計(jì)算停止。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，由用戶通過觸摸板來輸入一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。5.—種自動(dòng)聚焦方法，包括根據(jù)用戶的輸入來設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)以選擇移動(dòng)物體，以在圖像內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤；設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的自動(dòng)聚焦區(qū)域，其中，在自動(dòng)聚焦區(qū)域中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)聚焦；設(shè)置包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域的跟蹤子窗口，其中，在跟蹤子窗口中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；通過根據(jù)用戶的輸入的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口，在根據(jù)移動(dòng)物體的移動(dòng)改變自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置并更新跟蹤子窗口的位置的同時(shí)，跟蹤移動(dòng)物體；當(dāng)移動(dòng)物體從圖像中消失時(shí)，在剛好位于移動(dòng)物體消失之前的那一幀中輸出第一顏色圖案，并設(shè)置基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，其中，第一顏色圖案與關(guān)于預(yù)定區(qū)域的平均顏色值對(duì)應(yīng)，所述預(yù)定區(qū)域環(huán)繞由用戶設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)；在移動(dòng)物體消失之后的幀中，重設(shè)以基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的跟蹤子窗口，并輸出第二顏色圖案，所述第二顏色圖案與關(guān)于重設(shè)的跟蹤子窗口中的多個(gè)區(qū)域的平均顏色值對(duì)應(yīng)，所述多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域的大小與環(huán)繞基于第一顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的預(yù)定區(qū)域的大小對(duì)應(yīng)；將第一顏色圖案與第二顏色圖案中的每一個(gè)進(jìn)行比較，以在比較差異小于預(yù)定閾值時(shí)，確定移動(dòng)物體返回到圖像中，并將基于輸出相應(yīng)第二顏色圖案的區(qū)域的顏色圖案的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)設(shè)置為感興趣區(qū)域中心點(diǎn)，以跟蹤再次出現(xiàn)的移動(dòng)物體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，當(dāng)自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體正在脫離圖像的邊緣部分時(shí)，跟蹤子窗口的邊緣部分保持與圖像的邊緣部分對(duì)齊，在跟蹤子窗口內(nèi)部的自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自向著圖像的邊緣部分移動(dòng)，以便在跟蹤子窗口內(nèi)跟蹤移動(dòng)物體，即使在自動(dòng)跟蹤的移動(dòng)物體移動(dòng)到圖像的邊緣部分之外，并且自動(dòng)聚焦區(qū)域獨(dú)自在跟蹤子窗口內(nèi)移動(dòng)并到達(dá)圖像的邊緣部分時(shí)，自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口仍停駐在圖像的邊緣部分。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，環(huán)繞由用戶設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的所述預(yù)定區(qū)域是以用戶所設(shè)置的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)為中心的自動(dòng)聚焦區(qū)域。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，跟蹤移動(dòng)物體的步驟包括對(duì)跟蹤子窗口內(nèi)部的圖像進(jìn)行分割，以生成子圖像；通過根據(jù)高斯函數(shù)對(duì)在前幀和在后幀中的子圖像進(jìn)行巻積，來對(duì)子圖像進(jìn)行平滑；通過用高斯函數(shù)導(dǎo)數(shù)對(duì)子圖像進(jìn)行巻積，來計(jì)算子圖像的梯度；執(zhí)行迭代，以定位新的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定限值或者當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)位于邊界之外時(shí)，并且當(dāng)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)像素時(shí)，與移動(dòng)物體的跟蹤相關(guān)的計(jì)算停止。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)聚焦方法，其中，由用戶通過觸摸板來輸入一個(gè)感興趣區(qū)域中心點(diǎn)。全文摘要本發(fā)明提供一種自動(dòng)聚焦方法，該自動(dòng)聚焦方法包括根據(jù)用戶的輸入來設(shè)置感興趣區(qū)域中心點(diǎn)以選擇移動(dòng)物體，以在圖像內(nèi)執(zhí)行移動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤；設(shè)置包圍感興趣區(qū)域中心點(diǎn)的自動(dòng)聚焦區(qū)域，其中，在自動(dòng)聚焦區(qū)域中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)聚焦；設(shè)置包圍自動(dòng)聚焦區(qū)域的跟蹤子窗口，其中，在跟蹤子窗口中執(zhí)行操作以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤；通過根據(jù)用戶的輸入的感興趣區(qū)域中心點(diǎn)、自動(dòng)聚焦區(qū)域和跟蹤子窗口，在根據(jù)移動(dòng)物體的移動(dòng)改變自動(dòng)聚焦區(qū)域的位置并更新跟蹤子窗口的位置的同時(shí)，跟蹤移動(dòng)物體。文檔編號(hào)H04N5/232GK101750845SQ20091025319公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2009年12月14日優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日發(fā)明者卞吾星,波丹諾夫·伊里亞,申昌睦申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社