CN101547306B - 摄像装置及其对焦方法 - Google Patents

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Abstract

一种摄像装置，其包括：一个镜头单元，用于光学成像；一个感光元件，用于针对镜头单元移动的多个位置分别获取欲拍摄画面的一幅影像，以获得多幅影像；一个影像处理单元，用于提取影像数据；一个人脸识别模块，用于从感测到的影像中识别所有人的人脸；一个人脸选择模块，用于从所述人脸识别模块识别的人脸中选择需突显的人物的人脸，并为被摄物的影像设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重高于被摄物的其他区域的对焦权重；一个微处理器，用于得到每幅影像的评估值，并根据所述每幅影像的评估值及其对应的镜头单元所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元的位置；一个驱动器，用于移动镜头单元。本发明还涉及一种对焦方法。

Description

摄像装置及其对焦方法
技术领域
本发明涉及一种摄像技术，尤其涉及一种摄像装置及其对焦方法。
背景技术
随着生活水平的提高，带有照相功能的电子装置越来越受到消费者的欢迎，比如数码相机以及数码摄像机等。人们喜欢把生活中一些有趣的场景，拍摄下来，留做纪念。
目前市场上，人脸对焦技术已非常普及，这一技术能够让相机自动识别被摄画面中是否有人的脸部，并自动将人脸作为拍摄的主体。相机在对焦和曝光控制方面都将针对人脸的状况来调整。
当一个画面同时出现多个人脸时，相机将每个人的人脸都作为拍摄的主体，从而在对焦时，会针对每个人的人脸做对焦调整。但是，这样就无法达到使主要人物的人脸突显的目的。
发明内容
因此，有必要提供一种能够进行选择对焦的摄像装置及其对焦方法。
一种摄像装置，其包括：
一个镜头单元，用于光学成像；
一个感光元件，用于针对镜头单元移动的多个位置分别获取欲拍摄画面的一幅影像，从而获得多幅影像；
一个影像处理单元，用于提取所述每幅影像的影像数据；
一个人脸识别模块，用于从所述感光元件感测到的影像中识别所有人的人脸；
一个人脸选择模块，用于从所述人脸识别模块识别的人脸中选择需突显的人物的人脸，并为被摄物的影像设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重高于被摄物的其他区域的对焦权重；
一个微处理器，用于根据所述影像数据及选择的需突显的人物的人脸区域和该影像中其他区域的对焦权重得到每幅影像的评估值，并根据所述每幅影像的评估值及其对应的镜头单元所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元所在的位置；
一个驱动器，用于移动镜头单元。
一种对焦方法，其包括以下步骤：
(1)摄取被摄物的影像；
(2)识别人脸；
(3)选择需要突显的人物的人脸，为被摄物的影像设置对焦权重，同时为被摄物的影像的其他区域设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重比被摄物的其他区域的对焦权重高；
(4)移动镜头单元到一位置，并在该位置得到一幅影像；
(5)根据所述选择的需要突显的人物的人脸区域及其他区域的对焦权重计算出该幅影像的评估值；
(6)存储所述评估值及其对应的镜头单元所在的位置；
(7)重复所述步骤(4)-(6)以获取多幅影像，根据所述每幅影像对应的评估值及其对应的镜头单元所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元的位置，并将其确定为对焦位置；
(8)移动镜头单元到所述对焦位置，完成对焦。
相对于现有技术，所述人脸选择模块可在其所欲拍摄画面的整个画面内任意选择所要突显人物的人脸的对焦区域，从而可避免突显人物的人脸不在对焦区域内，另外，所述摄像装置采用的对焦方法，可以让使用者自行设置突显人物的人脸的拍摄区域，从而能够拍摄出最符合使用者要求的影像。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种摄像装置的功能模块示意图；
图2是本发明实施方式提供的摄像装置对一种拍摄画面选择对焦区域后的示意图；
图3是本发明实施方式提供的一种对焦评估值曲线图；
图4是本发明实施方式提供的一种对焦方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明的摄像装置100包括镜头单元11、感光元件12、人脸识别模块13、人脸选择模块14、影像处理单元15、微处理器16、致动器17。该摄像装置100具体可以为数码相机、数码摄像机或具有摄像头的手机等。
所述镜头单元11包括传动导轨(图未示)及设于传动导轨上的成像镜片(图未示)。所述感光元件12采用电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)或采用或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补性金属氧化物传感器)，并设置于镜头单元11的像侧。所述致动器17采用旋转步进马达，旋转步进马达的转轴与传动导轨连接以驱动传动导轨带动成像镜片在传动导轨上移动。
当然，所述镜头单元11、感光元件12及致动器17的设置并不限于本实施方式，也可采用其它设置。如，采用线性步进马达取代传动导轨与旋转步进马达，或采用音图马达及导轨取代旋转步进马达及传动导轨。
所述影像处理单元15可根据感光元件12输出的电信号，输出一系列对应于被摄画面影像的影像数据。本实施方式中，所述影像处理单元15可根据感光元件12输出的电信号输出对应被摄画面影像各个像素点的亮度值Y。所述每个像素点的亮度值Y可通过公式(1)求出，该公式(1)如下：
Y＝0.299·R+0.587·G+0.114·B            (1)
所述R、G、B分别对应所述像素点的红绿蓝三色分量。所述每个像素点的亮度值Y也可仅用该点的G分量作为亮度的近似值，即Y＝G。可以理解，所述亮度值Y，也可根据其他方法定义。
所述人脸识别模块13，用于在所述感光元件12感测到的影像中识别所有人的人脸，当识别出人脸后，便记录下人脸的大小，并框选人脸。
所述人脸选择模块14用于从所述人脸识别模块13中选择需突显的人物的人脸，并为所述被摄物影像设置对焦权重，其中所需突显人物的人脸区域的设置的对焦权重比被摄物影像的其他区域设置的对焦权重高。该人脸选择模块14可为按钮形式或触摸形。优选地，为使摄像装置100的操作更直观，所述人脸选择模块14采用触摸屏形式，即通过将摄像装置100用于预览拍摄画面的显示屏设置为触摸屏，使得使用者可在触摸屏上直接选择所要突显的人脸。当人脸识别模块13框选影像中的所有人脸时，所述人脸选择模块14框选住所需突显的人物的人脸，于是框选住的需要突显的人物的人脸的对焦权重最高，也即，所需突显的人物的人脸区域为需对焦的区域。请参阅图2，本实施方式中，欲拍摄二个人111、112的影像，且重点在于拍摄人112，把人112作为主要对焦对像。为此，将所述人112所框选的人脸区域的对焦权重设置为5，将人111所框选的人脸区域的对焦权重设置为3，其他区域设置的对焦权重设置为1。可以理解，所述对焦权重的具体值可根据需要而定，如其他区域的对焦权重也可以设置为0。
所述摄像装置100还进一步包括一存储单元18，所述人脸选择模块14选择的需要突显的人物的人脸范围及其设置的对焦权重将会存储到存储单元18中。
所述微处理器16接收所述影像处理单元15输出的影像数据，并求出所述影像对应的评估值，且将该评估值及获取该影像时镜头单元11所在的位置存入存储单元18中。当感光元件12获取的影像达到一定数量时，所述存储单元18中存储有一定数量的评估值及其对应的镜头单元11所在的位置，根据上述数据可得出一具有最大评估值的影像及其对应的镜头单元11所在的位置。具体地，影像中各个区域的评估值Q等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加，所述n值可为1，2，3等，如公式(2)所示：
Q＝∑(|Xi|)n                                (2)
其中i为像素点，Xi为该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值。所述相邻像素点可为该像素点在上下左右方向相邻的一个像素点。当然，可以理解，所述评估值Q可设为该区域中每个像素点亮度与多个相邻像素点的平均亮度差值的绝对值的n次方的累加。所述整个影像的评估值T等于各个区域的评估值Q与该区域对焦权重Z相乘后的累加，如公式(3)所示：
T＝∑Qj·Zj                                (3)
其中j为区域，Qj为该区域的评估值，Zj为该区域的对焦权重。以镜头单元11的相对位置为横坐标，以与其对应的评估值为纵坐标，绘制出一条相对位置曲线，如图3所示。然后判断相对位置曲线峰值处的镜头单元11所在的位置A为最佳对焦位置，将此时镜头单元11所在的位置设置成最佳对焦位置。所述影像数量为摄像装置100内部设定的一常数，主要用于保证能够计算得到一个较准确的对焦位置。
所述致动器17用于在摄像装置100对焦时，驱动镜头单元11移动，以及在所述微处理器16得到镜头单元11的精准对焦位置后，移动镜头单元11到所述对焦位置。
请参阅图4，下面具体介绍所述摄像装置100的自动对焦方法，该自动对焦方法包括以下步骤：
S102：摄取被摄物的影像；
所述镜头单元11汇聚被摄物的光信号，并将该光信号传输至感光单元12，所述感光单元12将镜头单元11汇聚的光信号转换为影像信号。
S104：识别人脸；
所述人脸识别模块13从所述感光元件12感测到的影像中识别所有人的人脸。
S106：选择需要突显的人物的人脸，为被摄物的影像设置对焦权重，同时为被摄物的影像的其他区域设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重比被摄物的其他区域的对焦权重高；
所述人脸选择模块14从所述人脸识别模块13中选择需突显的人物的人脸，并给被摄物的影像中的每个区域设置一个对焦权重。优选地，仅对所述人脸选择模块14选择的需要突显的人物的人脸区域设置对焦权重，所述影像中的其他区域可内部设置一个默认的对焦权重，以便于节省对焦初始化的时间，该默认的对焦权重小于所述人脸选择模块14选择的需要突显的人物的人脸区域设置的对焦权重。
S108：移动镜头单元11到一位置，并在该位置得到一幅影像；
S110：根据所述选择的需要突显的人物的人脸区域及其他区域的对焦权重计算出该幅影像的评估值；
S112：存储所述影像的评估值及其对应的镜头单元11所在的位置；
S114：判断获得的影像是否达到一定数量。若否，则改变镜头单元11的相对位置并重复所述步骤S108到步骤S112。
S116：当所述获取得影像达到一定数量时，根据所述每幅影像对应的评估值及其对应的镜头单元11所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元的位置，并将其确定为对焦位置。
S118：移动镜头单元11到所述对焦位置后，完成对焦。
所述人脸选择模块可在其所欲拍摄画面的整个画面内任意选择所要突显人物的人脸的对焦区域，从而可避免突显人物的人脸不在对焦区域内，另外，所述摄像装置采用的对焦方法，可以让使用者自行设置突显人物的人脸的拍摄区域，从而能够拍摄出最符合使用者要求的影像。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种摄像装置，其包括：
一个镜头单元，用于光学成像；
一个感光元件，用于针对镜头单元移动的多个位置分别获取欲拍摄画面的一幅影像，从而获得多幅影像；
一个影像处理单元，用于提取所述每幅影像的影像数据；
一个人脸识别模块，用于从所述感光元件感测到的影像中识别所有人的人脸；
一个人脸选择模块，用于从所述人脸识别模块识别的人脸中选择需突显的人物的人脸，并为被摄物的影像设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重高于被摄物的其他区域的对焦权重；
一个微处理器，用于根据所述影像数据及选择的需突显的人物的人脸区域和该影像中其他区域的对焦权重得到每幅影像的评估值，并根据所述每幅影像的评估值及其对应的镜头单元所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元所在的位置；
一个驱动器，用于移动镜头单元。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：所述影像的评估值等于该影像中各个区域的评估值与该区域对焦权重相乘后的累加，所述各个区域的评估值等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：所述影像的评估值等于该影像中各个区域的评估值与该区域对焦权重相乘后的累加，所述各个区域的评估值等于该区域中每个像素点亮度与其相邻像素点的平均亮度之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
4.如权利要求2或3所述的摄像装置，其特征在于，所述n值为1、2或3。
5.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：所述摄像装置还进一步包括一存储单元，所述存储单元用于所述人脸选择模块选择的需要突显的人物的人脸范围及对其设置的对焦权重。
6.一种对焦方法，其包括以下步骤：
(1)摄取被摄物的影像；
(2)识别人脸；
(3)选择需要突显的人物的人脸，为被摄物的影像设置对焦权重，同时为被摄物的影像的其他区域设置对焦权重，其中所需突显的人脸区域的对焦权重比被摄物的其他区域的对焦权重高；
(4)移动镜头单元到一位置，并在该位置得到一幅影像；
(5)根据所述选择的需要突显的人物的人脸区域及其他区域的对焦权重计算出该幅影像的评估值；
(6)存储所述评估值及其对应的镜头单元所在的位置；
(7)重复所述步骤(4)-(6)以获取多幅影像，根据所述每幅影像对应的评估值及其对应的镜头单元所在的位置得到具有最大评估值的影像所对应的镜头单元的位置，并将其确定为对焦位置；
(8)移动镜头单元到所述对焦位置，完成对焦。
7.如权利要求6所述的对焦方法，其特征在于：所述影像的评估值等于该影像中各个区域的评估值与该区域对焦权重相乘后的累加，所述各个区域的评估值等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
8.如权利要求6所述的对焦方法，其特征在于：所述影像的评估值等于该影像中各个区域的评估值与该区域对焦权重相乘后的累加，所述各个区域的评估值等于该区域中每个像素点亮度与其相邻像素点的平均亮度之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
9.如权利要求7或8所述的对焦方法，其特征在于，所述n值为1、2或3。
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