CN101102406A - 摄像设备和其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备和其控制方法。当用户聚焦于目标被摄体以获得具有适当图像质量的图像时，本发明改进设备的可操作性。摄像设备包括：被摄体检测单元，其从基于从图像传感器输出的信号的图像中检测被摄体；显示单元，其显示与由被摄体检测单元检测到的被摄体的位置相对应的标记；改变单元，其改变在显示单元上显示的标记的位置。改变单元将标记移动到由被摄体检测单元检测到的被摄体的位置，此位置不同于显示单元上显示的标记的当前位置。

Description

摄像设备和其控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有使显示单元显示被摄体位置的功能的摄像设备和其控制方法。

背景技术

传统地公知这样一种方法：允许用户选择性地或自由地在窗口上的任意位置设置焦点检测框，以在对应于该框位置的焦点检测区域中执行自动聚焦。在这种方法中，例如，将焦点检测框的初始位置设置在窗口的中央，以通过操作例如十字形按钮来向左、向右、向上以及向下移动该框。这使得可以在用户想要的位置进行自动聚焦，从而增加了摄像构图的自由度。

还有一种公知的方法：从窗口检测面部，并将焦点检测框自动设置在面部位置来检测焦点。这使得可以通过面部位置进行焦点检测。然而，当存在多个被摄体时，焦点检测不能总是成功地检测出照相机用户想要的人，从而用户不能得到想要的结果。

还有一种公知的方法：增加通过外部按钮操作选择的被摄体区域的数量，以便用深焦深来执行摄像(见日本特开平11-038313号公报)。

存在另一种可行的从图像中检测被摄体并处理被摄体的技术(见日本专利第2793817号)。该技术使用神经网络从图像中自动检测被摄体，并只使用所检测被摄体的区域内的亮度值来控制曝光。

遗憾的是，当用户希望聚焦在特定被摄体上时，上述日本特开平11-038313号公报不总是有效。

即使通过检测被摄体并只使用被摄体的亮度值控制曝光，上述日本专利第2793817号不能总是获得用户想要的图像。例如，当窗口中存在多个人，且显示出不同的光量时，通过在用户作为目标的被摄体之外的被摄体上聚焦来控制曝光可能在给定的用户的目标被摄体区域中引起曝光过度等。

发明内容

考虑上述问题，做出本发明，且本发明的目的还包括提高用户对他们想要的被摄体聚焦时的效率。

为了解决上述问题，并达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种摄像设备，包括：被摄体检测单元，其从基于从图像传感器输出的信号的图像中检测被摄体；改变单元，其改变在显示与由被摄体检测单元检测到的被摄体的位置相对应的标记的显示单元上显示的标记的位置，其中，改变单元将标记移动到由被摄体检测单元检测到的被摄体的位置，此位置不同于显示单元上显示的标记的当前位置；以及设置单元，其执行摄像设置，使得与显示单元上显示的被摄体的位置相对应的被摄体区域呈现适当的成像状态。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制摄像设备的方法，其包括：被摄体检测步骤，从基于从图像传感器输出的信号的图像中检测被摄体；改变步骤，使改变与在被摄体检测步骤中检测到的被摄体的位置相对应的、显示在显示单元上的标记的位置的改变单元将标记移动到在被摄体检测步骤中检测到的被摄体的位置，此位置不同于显示单元上显示的标记的当前位置；以及设置步骤，执行摄像设置，使得与显示单元上显示的被摄体的位置相对应的被摄体区域呈现适当的成像状态。

根据下面参考附图对典型实施例的说明，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的数字照相机的结构的框图；

图2是示出在第一实施例中当按下焦点检测框改变按钮时，焦点检测框设置操作的流程图；

图3A是示出构图(framing)的例子和面部检测结果的视图；

图3B是示出另一个构图的例子和面部检测结果的视图；

图4是示出在第二实施例中当按下焦点检测框改变按钮时，焦点检测框设置操作的流程图；

图5A是示出用于确定优先权的权重系数的改变的曲线图；

图5B是示出用于确定优先权的权重系数的改变的曲线图；以及

图6是示出在第三实施例中当按下焦点检测框改变按钮时，焦点检测框设置操作的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明的优选实施例。

第一实施例

图1是示出数字照相机100的示意性结构的框图，数字照相机100在第一实施例中使用面部检测功能来设置焦点检测框和焦点检测区域来执行自动聚焦。

根据第一实施例的数字照相机100包括光学系统1和聚焦镜头2，并使得图像传感器3对它们成像了的光进行光电转换。通过预处理电路4和A/D转换器5将图像传感器3的输出信号数字化。预处理电路4包括用于去除输出噪声的CDS电路和非线性放大电路。将数字信号通过存储控制器6存储在存储器7中，由信号处理电路8转换为图像(图像信息)，并记录在记录介质9上。显示单元10显示由信号处理电路8转换出的图像。控制单元13控制显示单元10上图像的显示。

面部检测单元15(被摄体检测单元)从所摄图像信号(图像)中检测面部。面部检测单元15使用为在显示单元10(第一实施例中的电子取景器[EVF])上显示而产生的图像来检测并存储面部位置信息。在显示单元进行直通显示(through display)过程中(在显示单元连续显示所摄图像过程中)，面部检测单元15重复该操作，以总是存储最新的面部检测结果。即，面部检测单元15与焦点检测框改变按钮19(稍后说明)的操作定时异步地执行面部检测(显示在显示单元上的框根据焦点检测框改变按钮的操作所产生的框改变指令而移动)。

面部检测单元15可以使用已知的面部检测方法。已知各种面部检测技术。例如，可以采用使用由神经网络代表的学习的技术。还可以采用使用模板匹配来识别例如来自图像信息的眼睛、鼻子、嘴和面部轮廓等具有特征物理形状的部分的技术。还可以采用通过检测例如皮肤颜色和眼睛形状等图像信息的特征来使用统计分析的技术(例如，见日本特开平10-232934号公报以及日本特开2000-48184号公报)。还可以采用这样的技术：判断所关心的面部位置是否在刚刚检测到的面部区域的位置附近，判断面部区域附近的颜色以考虑衣服的颜色，或为在更接近窗口中央的位置的面部检测设定更低的阈值。本实施例采用使用下面的技术的面部识别处理：检测一对眼睛(两眼)、鼻子、嘴以及面部轮廓，并根据它们的相对位置确定面部。

在这种情况下，面部检测单元15总是执行面部检测。然而，当用户通过半按下释放按钮20而打开开关SW1 11时，面部检测单元15可以执行面部检测。

当用户按下焦点检测框改变按钮19时，他/她使用面部检测单元15、面部选择单元16和焦点检测框设置单元17来改变焦点检测框(示出显示在显示单元上的窗口内的位置的框)。即，焦点检测框改变按钮19指示显示在窗口内的焦点检测框的改变。同时，改变了图像传感器中的焦点调节区域(焦点检测区域)。稍后将说明该操作的细节。在按下焦点检测框改变按钮19之前，可以将框设置在窗口的中央位置来将对应于该框的焦点检测区域设置为焦点调节区域。

控制单元13控制聚焦操作。聚焦镜头2通过聚焦镜头驱动电路14移动。根据所摄图像信号，对好焦(in-focus)位置确定单元18检测显示出峰锐度(peak sharpness)的聚焦镜头位置，峰锐度即焦点检测区域中图像的对比度(合焦状态)。聚焦镜头2移动到该聚焦镜头位置。在对比度检测方案的自动聚焦中，合焦位置确定单元18可以提取窗口内任意位置上任意尺寸的区域的图像信号，并检测显示出该信号的最大对比度的位置。因此可以在窗口内的任意位置设置焦点检测框。

当用户通过半按下释放按钮20而打开开关SW1 11时，进行聚焦操作。当通过完全按下释放按钮20而打开开关SW2 12时，进行摄像和记录。

操作单元21包括用于输入数字照相机100的各种设置的操作构件。该操作构件包括用于设置数字照相机100的自动聚焦模式的聚焦模式设置按钮。

将参考图2所示的流程图更详细地说明当用户按下了焦点检测框改变按钮19时的操作。以下面的情况为例：每次用户按下焦点检测框改变按钮19，焦点检测框和焦点检测区域移动到窗口右侧的面部位置。

当将数字照相机100的操作单元21中包括的聚焦模式设置按钮设置为人物优先模式时，图2所示流程图的操作开始。

在图2所示流程图的开始，焦点检测框31(见图3A)被设置并显示在取景器窗口的中央位置，如图3A所示。

在步骤S1中，面部检测单元15从图像传感器3所获得的图像信号获取面部位置信息。因为面部检测单元15总是检测并存储最新的面部位置，所以当用户按下了焦点检测框改变按钮19时，有可能获取最新的面部位置信息。这里假设面部检测单元15获取并使用全部检测到的面部位置信息。然而，用户可以有选择地避免使用具有小面部或低可靠性的信息。

在步骤S2中，检查窗口内所获得的全部面部的位置与窗口内所显示的焦点检测框的当前位置之间的距离和方向。在图3A的例子中，距离di通过下式计算：

di＝xi-x0

其中(x0，y0)是焦点检测框31的当前位置，(xi，yi)是所获取的面部位置(i＝1，2，...，N)。

在步骤S3中，选择显示出满足：

di＞TH

的最小距离di的面部位置。在图3A的例子中，假设：

d2＝x2-x0＜TH

因为只有人物B的面部位置满足上述不等式，所以选择人物B的面部位置。人物和照相机一直是移动的，所以构图也一直改变。因此，在这里设定阈值TH来防止同一个人物被选择两次。将预定距离设定为阈值TH使得容易选择不同的人物。

在图3A中，人物A位于中央的面部与对应于初始位置的焦点检测框31的焦点检测区域重叠。由于这个原因，对应于初始位置的焦点检测框31的焦点检测区域被认为能聚焦到人物A位于中央的面部上。即，当用户想聚焦在窗口中央的人物A上时，对应于初始位置的焦点检测框31的焦点检测区域允许聚焦。即使通过按下焦点检测框改变按钮19焦点检测区域从初始位置移动到人物B的位置时，只要用户不按下焦点检测框改变按钮19，也有可能聚焦在位于中央的人物A上。这使得有可能避免不能聚焦在位于中央的人物A上的问题。换句话说，如果按下了焦点检测框改变按钮19，则焦点检测区域从初始位置移动到人物B的位置，而如果没有按下焦点检测框改变按钮19，则有可能聚焦在人物A上。

如图3B所示，窗口中央附近的人物A可能落在对应于初始位置的焦点检测框31的焦点检测区域之外。当焦点检测区域从初始位置移动到人物B的位置时，不可能聚焦在窗口中央附近的人物A上。这对想聚焦在窗口中央附近的人物上的用户很不方便。为了防止这种不方便，当如图3B所示中央附近的人物A落在对应于初始位置的焦点检测框31的焦点检测区域之外时，将阈值TH设定为焦点检测框31的宽度的大约一半，使得从位置x0到人物A的面部的距离d2满足d2＝x2-x0＞TH。使用该操作，当按下焦点检测框改变按钮19时，焦点检测框和与其对应的焦点检测区域从初始位置移动到人物A的面部位置。这使得可以防止焦点检测框和与其对应的焦点检测区域从人物A的位置跳开并移动到人物B的面部位置。

如果步骤S3中不存在人物B，则在步骤S4中选择显示出距离di的最大绝对值满足：

di＜-TH

的面部位置(窗口内沿不同于特定方向的方向远处的面部位置)。

因为距离di有负号，所以选择窗口左侧的面部。在图3A的例子中，选择人物C的面部位置。

如果图3A中所示的人物C也不存在，在步骤S5中选择当前焦点检测框31。当面部，例如人物A的面部，位置上满足-TH＜di＜TH时，该面部位置可能被选中。

在步骤S6中，将焦点检测框和焦点检测区域设置在选中的面部位置。

根据上述实施例，可以容易地把焦点检测框和焦点检测区域设置到用户想要的面部。也可以总是将焦点检测框和焦点检测区域设置在最新的被摄体和构图。这使得当用户聚焦在目标被摄体上时，可以改进其可操作性。

尽管在第一实施例中，将初始位置的焦点检测框31设置在窗口的中央，但也可以将其设置在与窗口中央最近的人物(图3A中的人物A)的面部位置。

上述说明是对这样的设备进行的：在该设备中，每次用户按下焦点检测框改变按钮19，焦点检测框和焦点检测区域就移动到窗口右侧的面部位置上。然而，焦点检测框可能沿任意方向移动，而不是移动到窗口右侧。

在第一实施例中，当用户按下焦点检测框改变按钮19时，焦点检测框和焦点检测区域被改变。然而，当用户按下焦点检测框改变按钮19时，焦点检测区域可能在改变示出窗口内的面部位置的焦点检测框之后被改变，反之亦然。焦点检测可能在对应于由用户最终选择的焦点检测框的焦点检测区域中进行，而不在焦点检测框的移动期间改变焦点检测区域。

在第一实施例中，用户操作焦点检测框改变按钮19来移动框并改变焦点检测区域。然而，本发明不局限于此。用户可以在摄像时改变设备的设置。例如，可以根据用户对被摄体位置的改变进行控制，使得对应于被摄体位置的图像区域的曝光变得合适。

第二实施例

下面说明第二实施例。在第一实施例中，将所选面部移动到窗口的右侧。在第二实施例中，将所选面部从中央或中央附近移动到外围。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于：步骤S2、S3和S4中的确定方法。将参考图4所示的流程图说明该不同。

在步骤S12中，到中央位置的距离di由下式计算：

$\mathrm{di}=\sqrt{\{{(\mathrm{xi}-\mathrm{xc})}^2+{(\mathrm{yi}-\mathrm{yc})}^2\}}-\sqrt{\{{(x0-\mathrm{xc})}^2+{(y0-\mathrm{yc})}^2\}}$

其中，(xc，yc)是窗口的中央位置或其附近位置。

在步骤S13和S15中，选择显示出满足：

di＞TH

的最小距离di的面部位置。

如果在步骤S13中没有可选的面部，则在步骤S14和S16中选择显示出距离di的最大绝对值满足：

di＜-TH

的面部位置。

如上所述，根据第二实施例，不同于第一实施例，可以连续地从中央附近的面部到外围选择面部。这使得可以改进用户聚焦在目标被摄体上时的可操作性。

在第二实施例中，用户操作焦点检测框改变按钮19来移动框并改变焦点检测区域。然而，本发明不局限于此。用户可以在摄像中改变设备的设置。例如，可以根据用户对被摄体位置的改变进行控制，使得对应于被摄体位置的图像区域的曝光变得合适。

第三实施例

下面说明第三实施例。在第三实施例中，将说明一种设置所检测面部的优先权顺序并使用作为结果的优先权顺序确定它们的选择顺序的方法。数字照相机的基本结构与第一实施例中的相同。

如下进行所检测面部的优先权顺序设置。

例如，以下面的方式使用面部尺寸和位置来进行优先权顺序设置。首先，根据图5A中所示曲线图计算与所检测面部尺寸相对应的权重系数。还根据图5B中所示的曲线图计算与从中央到面部的距离相对应的权重系数。随着面部尺寸的增加以及面部位置与中央越来越近，将权重系数设置为越来越大的值。计算两个权重系数的乘积，以将更高的优先权级别给予显示出更大乘积的面部。

下面参考图6中所示的流程图说明如何使用该优先权顺序来选择面部。第三实施例与第一实施例在步骤S2、S3和S4上不同。

在步骤S22中，使用上述方法确定全部所获取面部的优先权顺序。

在步骤S23中，从这时所获取的面部中选择可以认为与先前所选面部相同的面部。

例如，使(xp，yp)为先前所选的面部位置，Sp为该面部的长度，(xi，yi)(i＝1，2，...，N)为当前所获取的面部位置，Si为该面部的长度。在这种情况下，选择位置与先前的面部位置最近并满足下式的面部：

$\sqrt{\{{(\mathrm{xi}-\mathrm{xp})}^2+{(\mathrm{yi}-\mathrm{yp})}^2\}}<\mathrm{TH}1,$ 以及

|Si-Sp|＜TH2

这使得可以将先前选择的面部与具有相似尺寸和位置并从先前的面部位置转移了最短距离的面部相关联。

在步骤S24中，选择具有比相关联的面部低的优先权级别的面部。如果相关面部具有最低的优先权级别，则选择具有最高优先权级别的面部。

即使当被摄体或构图发生了改变时，上述配置也可以根据面部优先权来设置焦点检测框。

在第三实施例中，用户操作焦点检测框改变按钮19来移动该框并改变焦点检测区域。然而，本发明不局限于此。用户可以在摄像时改变设备的设置。例如，可以根据用户对被摄体位置的改变进行控制，使得对应于被摄体位置的图像区域的曝光变得合适。

第一～第三实施例举例说明了具有面部检测功能的数字照相机的结构和操作。然而，还可以采用根据用户指示检测面部之外的被摄体来移动被摄体位置的数字照相机。例子是连续移动框来与多个从背景提取的被摄体相对应的数字照相机。

在第一～第三实施例中，摄像设备具有基于用户指令将显示单元上显示的焦点检测框移动到其它被摄体的配置。摄像设备在与所移动的焦点检测框相对应的焦点检测区域中执行焦点检测，以能够聚焦在更符合用户意图的地方。然而，本发明不局限于此。例子是基于用户指令将显示单元上显示的被摄体的位置移动到其它被摄体位置的摄像设备。然后，摄像设备最优地保持与用户指定的被摄体相对应的区域的曝光状态和其外围区域的曝光状态之间的平衡。这使得可以依赖于被摄体的类型和摄像条件，最优地校正用户想要的被摄体的曝光状态以获得最优视频图像。为设置白平衡处理参数，摄像设备可以基于用户指令通过参考显示单元上的被摄体位置来实现被摄体的最优白平衡。

假设显示单元10放大在信号处理电路8进行转换时记录在记录介质9上的图像，或在信号处理电路8进行转换时显示在显示单元10上的图像。在这种情况下，当提供给用户选择要放大的被摄体的选择开关时，可以采用上述被摄体选择方法。

更具体地说，基于记录在记录介质9上的图像或显示在显示单元10上的图像，面部检测单元15检测面部位置，并在显示窗口内显示对应区域中的被摄体位置的标记。当用户发出框位置改变指令时，选择落在阈值TH的预定距离之外的面部位置。框可以沿任意方向或从中央向外围移动。为了根据用户指令改变框位置，可以准备用于确定当前被摄体位置的确定部件以选择当前选择的被摄体之外的被摄体，即，不选择同一面部两次。

其它实施例

即使用下面的方法也能达到每个实施例的目的。即，给系统或设备提供用于记录实现上述实施例的功能的软件程序代码的存储介质(或记录介质)。系统或设备的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。在这种情况下，从存储介质中读出的程序代码实现上述实施例的功能，且存储程序代码的存储介质组成本发明。除了当计算机执行读出程序代码实现上述实施例的功能的情况外，本发明还包含下面的情况。即，当在计算机上运行的操作系统(OS)基于程序代码的指令执行部分或全部实际处理时，上述实施例的功能被实现。

本发明还包含下面的情况。即，将从存储介质中读出的程序代码写入插在计算机中的功能扩展卡或连接在计算机上的功能扩展单元的存储器中。随后，当功能扩展卡或功能扩展单元的CPU基于程序代码的指令执行部分或全部实际处理时，上述实施例的功能被实现。

当本发明被用于存储介质时，存储介质存储与上述过程相对应的程序代码。

虽然参考典型实施例说明了本发明，但是应当理解本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，从而包含全部这种变形以及等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种摄像设备，其包括：

被摄体检测单元，其从基于从图像传感器输出的信号的图像中检测被摄体；

改变单元，其改变在显示与由所述被摄体检测单元检测到的所述被摄体的位置相对应的标记的显示单元上显示的所述标记的位置，

其中，所述改变单元将所述标记移动到由所述被摄体检测单元检测到的被摄体的位置，此位置不同于所述显示单元上显示的所述标记的当前位置；以及

设置单元，其执行摄像设置，使得与所述显示单元上显示的所述被摄体的所述位置相对应的被摄体区域呈现适当的成像状态。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述被摄体检测单元从所述图像检测面部，且所述显示单元显示与由所述被摄体检测单元检测到的所述面部的位置相对应的标记。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述被摄体检测单元与所述改变单元的操作定时异步地从所述图像检测所述被摄体。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，基于由所述被摄体检测单元获得的被摄体检测信息，所述改变单元移动在所述显示单元上显示的所述标记的位置。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述改变单元从在所述显示单元上显示的所述标记的当前位置沿一个特定方向来移动所述标记的位置。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述改变单元将所述标记的位置从在所述显示单元上显示的所述被摄体的位置移动到外围。

7.一种控制摄像设备的方法，其包括：

被摄体检测步骤，从基于从图像传感器输出的信号的图像中检测被摄体；

改变步骤，使改变与在所述被摄体检测步骤中检测到的所述被摄体的位置相对应的、显示在显示单元上的标记的位置的改变单元将所述标记移动到在所述被摄体检测步骤中检测到的被摄体的位置，此位置不同于所述显示单元上显示的所述标记的当前位置；以及

设置步骤，执行摄像设置，使得与所述显示单元上显示的所述被摄体的所述位置相对应的被摄体区域呈现适当的成像状态。

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