CN101750845A - 自动聚焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动聚焦方法，该自动聚焦方法包括：根据用户的输入来设置感兴趣区域中心点以选择移动物体，以在图像内执行移动物体的自动跟踪；设置包围感兴趣区域中心点的自动聚焦区域，其中，在自动聚焦区域中执行操作以进行自动聚焦；设置包围自动聚焦区域的跟踪子窗口，其中，在跟踪子窗口中执行操作以进行自动跟踪；通过根据用户的输入的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口，在根据移动物体的移动改变自动聚焦区域的位置并更新跟踪子窗口的位置的同时，跟踪移动物体。

Description

自动聚焦方法

本申请要求于2008年12月12日提交到韩国知识产权局的第10-2008-0126221号韩国专利申请以及于2009年11月24日提交到韩国知识产权局的第10-2009-0114095号韩国专利申请的优先权，所述申请的公开通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种相机装置中的自动聚焦方法，更具体地讲，涉及这样一种自动聚焦方法，所述方法在安装到移动通信装置(如蜂窝电话)上的相机模块中执行预定图像内的移动物体的自动跟踪，并即使移动物体从图像中消失，随后再次出现时提供该移动物体的继续跟踪。

背景技术

通常，紧凑相机模块(CCM)的尺寸小，已被用在各种类型的IT应用，如玩具相机以及包括拍照手机、PDA和智能电话的便携式移动通信装置中。已发布了越来越多安装有小型相机模块的装置，以满足消费者的需求。

正在制造这些使用图像传感器(如CCD或CMOS传感器)作为主要部件的相机模块。通过图像传感器采集物体的图像，采集的图像作为数据被存储在相机模块的存储器中。通过相机模块的LCD或者诸如PC监视器的显示装置来将存储的数据显示为图像。

近来，自动聚焦技术已被广泛使用。根据自动聚焦技术，利用通过相机镜头捕捉到的对象的亮度(luminance)信号来检测对象，根据检测到的对象来驱动光学系统，以获得对象上的聚焦。

根据经对比度检测的自动聚焦，并非相机拍摄范围内的每个单一对象都必须成为自动聚焦的目标，拍摄范围内感兴趣的对象通常成为自动聚焦的目标。基于对比度检测的自动聚焦通过在图像传感器的整个拍摄范围内的进入的图像信号中，提取在自动聚焦范围内的图像信号并控制聚焦，使得提取的图像信号具有最高对比度，来将自动聚焦的目标限于局部范围内的对象。

然而，对于利用当前技术的自动聚焦而言，当对象在预定图像内移动，并且最终脱离图像的区域时(例如，当对象移出图像之外，从图像中消失时)，在现有技术中，关于正被跟踪的对象的已有信息被丢失，因此不可能再跟踪该对象。

另外，在根据现有技术的基于对比度检测的自动聚焦中，在镜头位置改变以便寻找生成聚焦图像的最佳镜头位置时，图像会失焦。在这种情况下，更可能难以跟踪感兴趣的移动物体。

同时，当执行实际拍摄时，一个对象不会总是自动聚焦的目标，自动聚焦的目标可能需要根据用户的判断从一个对象立即转移到另一对象。这里，当根据用户利用跟踪球(trackball)等的输入设置感兴趣的区域时，上述目标转移会引起对移动物体做出快速跟踪响应方面的问题。

另外，目前使用的DSC相机提供移动物体跟踪能力。然而，由于诸如存储器的硬件限制，需要单独的算法来应用到包括移动电话的小型装置。

发明内容

本发明的一方面提供这样一种自动聚焦方法，该方法即使在对象在预定图像中移动，并最终脱离图像时，也在不丢失关于正被跟踪的对象的信息的情况下确保对象的稳定跟踪。

本发明的一方面还提供这样一种自动聚焦方法，该方法允许在对象从预定图像脱离时，在对象被另一物体遮挡时，或者在对象在消失之后返回到预定区域中时，允许对象的持续跟踪。

本发明的一方面还提供这样一种自动聚焦方法，该方法不管镜头位置为产生聚焦图像而进行的改变、缩放因子(如放大和缩小)的改变、相机视图位置的改变、由照明条件的改变引起的图像对比度的改变、正被跟踪的对象的大小的改变以及对象的旋转，确保移动物体的鲁棒跟踪。

本发明的一方面还提供这样一种自动聚焦方法，该方法对从一个移动物体到另一个移动物体的目标转移进行快速响应，并且在硬件方面可以最佳地应用于诸如移动电话的小型装置。

根据本发明的另一方面，提供一种自动聚焦方法，包括：根据用户的输入来设置感兴趣区域中心点以选择移动物体，以在图像内执行移动物体的自动跟踪；设置包围感兴趣区域中心点的自动聚焦区域，其中，在自动聚焦区域中执行操作以进行自动聚焦；设置包围自动聚焦区域的跟踪子窗口，其中，在跟踪子窗口中执行操作以进行自动跟踪；通过根据用户的输入的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口，在根据移动物体的移动改变自动聚焦区域的位置并更新跟踪子窗口的位置的同时，跟踪移动物体，其中，当自动跟踪的移动物体正在脱离图像的边缘部分时，跟踪子窗口的边缘部分被保持为与图像的边缘部分对齐，在跟踪子窗口内部的自动聚焦区域独自向着图像的边缘部分移动，以便在跟踪子窗口内跟踪移动物体，即使在自动跟踪的移动物体移动到图像的边缘部分之外，并且自动聚焦区域独自在跟踪子窗口内移动并到达图像的边缘部分时，自动聚焦区域和跟踪子窗口仍停驻在图像的边缘部分。

跟踪移动物体的步骤可包括：对跟踪子窗口内部的图像进行分割，以生成子图像；通过根据高斯函数对在前帧和在后帧中的子图像进行卷积，来对子图像进行平滑；通过用高斯函数导数对子图像进行卷积，来计算子图像的梯度；执行迭代，以定位新的感兴趣区域中心点。

当迭代次数超过预定限值或者当感兴趣区域中心点位于边界之外时，当感兴趣区域中心点移动一个像素时，与移动物体的跟踪相关的计算可停止。

可由用户通过触摸板来输入一个感兴趣区域中心点。

根据本发明的另一方面，提供一种自动聚焦方法，包括：根据用户的输入来设置感兴趣区域中心点以选择移动物体，以在图像内执行移动物体的自动跟踪；设置包围感兴趣区域中心点的自动聚焦区域，其中，在自动聚焦区域中执行操作以进行自动聚焦；设置包围自动聚焦区域的跟踪子窗口，其中，在跟踪子窗口中执行操作以进行自动跟踪；通过根据用户的输入的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口，在根据移动物体的移动改变自动聚焦区域的位置并更新跟踪子窗口的位置的同时，跟踪移动物体；当移动物体从图像中消失时，在刚好位于移动物体消失之前的帧中输出第一颜色图案，并基于第一颜色图案设置感兴趣区域中心点，其中，第一颜色图案与关于预定区域的平均颜色值对应，所述预定区域环绕由用户设置的感兴趣区域中心点；在移动物体消失之后的帧中，重设以基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点为中心的跟踪子窗口，并输出第二颜色图案，所述第二颜色图案与关于重设的跟踪子窗口中的多个区域的平均颜色值对应，所述多个区域中的每一个区域的大小对应于环绕基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点的预定区域的大小；将第一颜色图案与第二颜色图案中的每一个进行比较，以当比较差异小于预定阈值时，确定移动物体返回到图像中，并将这样的感兴趣区域中心点设置为跟踪再次出现的移动物体的感兴趣区域中心点：该感兴趣区域中心点基于输出相应第二颜色图案的区域的颜色图案。

当自动跟踪的移动物体正在脱离图像的边缘部分时，跟踪子窗口的边缘部分可被保持为与图像的边缘部分对齐，在跟踪子窗口内部的自动聚焦区域独自向着图像的边缘部分移动，以便在跟踪子窗口内跟踪移动物体，即使在自动跟踪的移动物体移动到图像的边缘部分之外，并且自动聚焦区域独自在跟踪子窗口内移动并到达图像的边缘部分时，自动聚焦区域和跟踪子窗口可仍停驻在图像的边缘部分。

环绕由用户设置的感兴趣区域中心点的所述预定区域可以是以用户所设置的感兴趣区域中心点为中心的自动聚焦区域。

跟踪移动物体的步骤可包括：对跟踪子窗口内部的图像进行分割，以生成子图像；通过根据高斯函数对在前帧和在后帧中的子图像进行卷积，来对子图像进行平滑；通过用高斯函数导数对子图像进行卷积，来计算子图像的梯度；执行迭代，以定位新的感兴趣区域中心点。

当迭代次数超过预定限值或者当感兴趣区域中心点位于边界之外时，当感兴趣区域中心点移动一个像素时，与移动物体的跟踪相关的计算可停止。

可由用户通过触摸板来输入一个感兴趣区域中心点。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他方面、特点和其它优点将被更清楚地理解，其中：

图1是示出用于执行根据本发明示例性实施例的自动聚焦方法的一个感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口；

图2A至图2C是示出用于执行根据本发明示例性实施例的自动聚焦方法的一个感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口的示例操作的示图；

图3是示出由沿x轴的高斯函数导数和沿y轴的高斯函数导数组成的高斯函数导数的曲线图；

图4A至图4D是示出根据本发明示例性实施例的当图像聚焦连续地改变时的跟踪性能的示图；

图5A至图5C是示出根据本发明示例性实施例的当缩放因子和相机视图的位置改变时的跟踪性能的示图；

图6A和图6B是示出根据本发明示例性实施例的当图像对比度根据照明条件的改变而改变时的跟踪性能的示图

图7是示出根据本发明示例性实施例的当对象从图像中消失时的跟踪方法的示图；

图8A至图8D是示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象旋转以及改变大小时的跟踪性能的示图；

图9A至图9D是示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象被另一物体遮挡时的跟踪性能的示图

图10A至图10D是示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象移动到跟踪区域之外时的跟踪性能的示图；

图11是示出根据本发明示例性实施例的自动聚焦系统的框图；

图12是示出利用图11的系统执行的自动聚焦方法的流程图；

图13是示出根据本发明示例性实施例的当移动物体从图像中消失时的跟踪处理的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将彻底和完整，并将向本发明技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，为了清晰起见，形状和尺寸会被夸大，将始终使用相同的标号来指代相同或相似的部件。

如图1所示，根据三个区域来执行根据本发明示例性实施例的自动聚焦。

这三个区域由一个感兴趣区域中心点11、自动聚焦区域13和跟踪子窗口12组成。根据用户的输入来选择一个感兴趣区域中心点11，以便在预定图像10内关于移动物体20执行自动跟踪。自动聚焦区域13被设置为包围感兴趣区域中心点11。跟踪子窗口12被设置为包围自动聚焦区域13。

为了跟踪移动物体20，由用户选择一个感兴趣区域中心点11。

与现有技术相反，可根据用户通过触摸板(touchpad)的输入来选择上述一个感兴趣区域中心点11。通过使用触摸板，可以对目标(即，移动物体)的修改和选择做出快速响应。另外，触摸板适合作为诸如移动装置的小型装置的目标选择单元。

自动聚焦区域13是基于选择的感兴趣区域中心点的区域执行聚焦处理的区域。

在本发明的本实施例中，除了自动聚焦区域13之外，还包括包围自动聚焦区域13的跟踪子窗口12。仅在跟踪子窗口12内执行图像处理，这可以减少存储器使用和计算时间。具体地讲，采用跟踪子窗口12，以更适合于诸如移动电话的小型装置，并且对于下面将描述的保持数据也是必需的。通常，由于每秒处理30帧，所以感兴趣区域不在帧之间转移较大距离。当两帧之间的最大转移为图像的20％时，可将计算复杂度减小20倍那么多，并将用于计算的存储器使用减小5倍那么多。

如图2A所示，上述感兴趣区域中心点11、自动聚焦区域13和跟踪子窗口12在预定图像10内跟踪移动物体20。自动聚焦区域13的位置根据移动物体20的移动而改变，跟踪子窗口12的位置根据移动物体20的移动而更新。

当对于移动物体20的移动，如图2B所示，当用于自动跟踪的移动物体20从右边缘移动到预定图像10之外时，跟踪子窗口12的边缘部分保持与图像10的边缘部分对齐，而自动聚焦区域13向右向着图像10的边缘部分移动，使得在跟踪子窗口12内部的自动聚焦区域13独自继续在跟踪子窗口12内跟踪移动物体20。

如图2C所示，即使在用于自动跟踪的移动物体20移动到图像10右侧之外(例如，当移动物体从屏幕消失)，并且自动聚焦区域13在跟踪子窗口12内移动并最终到达整个图像10的边缘部分时，自动聚焦区域13和跟踪子窗口12均被配置为停驻在图像10的边缘部分。

即，在现有技术中，当对象在预定图像内移动并变得脱离预定图像时(例如当对象移动到图像之外并消失时)，关于正被跟踪的对象的已有信息丢失。另一方面，在本实施例中，由于自动聚焦区域13和跟踪子窗口12二者被配置为停驻在相应图像的边缘部分，所以关于移动物体的跟踪数据被保持，从而确保对象的稳定跟踪。

现在将描述根据本发明示例性实施例的确保移动物体的鲁棒(robust)跟踪的与移动物体的跟踪关联的处理操作。首先，在跟踪子窗口12内的图像被分割，以生成子图像。

然后，根据高斯函数，即等式1来对先前帧n和后续帧n+1中的生成的子图像进行卷积，以执行其平滑操作。

[等式1]

$G\left(x\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\mathrm{\σ}}{e}^{-\frac{x^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}$

为了平滑初期的图像，满足σ＝0.1。对于子图像的按比例缩小(downscaling)，满足σ＝0.9。

例如，对于σ＝0.8的采样(sample)高斯矩阵如下：

0.00000067	0.00002292	0.00019117	0.00038771	0.00019117	0.00002292	0.00000067
							0.00002292	0.00078633	0.00655965	0.01330373	0.00655965	0.00078633	0.00002292
0.00019117	0.00655965	0.05472157	0.11098164	0.05472157	0.00655965	0.00019117
							0.00038771	0.01330373	0.11098164	0.22508352	0.11098164	0.01330373	0.00038771
0.00019117	0.00655965	0.05472157	0.11098164	0.05472157	0.00655965	0.00019117
							0.00002292	0.00078633	0.00655965	0.01330373	0.00655965	0.00078633	0.00002292
0.00000067	0.00002292	0.00019117	0.00038771	0.00019117	0.00002292	0.00000067

通过高斯函数导数(derivative of Gaussian function)来对在前子图像和在后子图像进行卷积，以获得先前子图像和后续子图像的梯度(gradient)。

这里，高斯函数导数对应于实际值的函数(real valued function)。

在第一维度，根据等式2，高斯函数导数是多项式与高斯函数相乘。

[等式2]

$g\left(x\right)=\frac{d^n}{{\mathrm{dx}}^n}{e}^{-\frac{x^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}$

$=P_{n,\mathrm{\σ}}\left(x\right)e^{-\frac{x^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

图3是示出由沿x轴的高斯函数导数和沿y轴的高斯函数导数组成的高斯函数导数的曲线图。

最后，执行迭代(iteration)，以便定位新的感兴趣区域中心点。

迭代的次序具有以下特征：

1.迭代平均运行5次(推荐)。

2.在第一次迭代(k＝1)期间，通过经跟踪在前帧来预测运动，来设置初始猜测。

3.利用高斯函数和高斯导数滤波器来获得图像结构，以便获得计算不由旋转、噪声、缩放因子和散焦而改变的图像位移的方法。

4.在每一次迭代，为每一等级获得最小显示图像。为了检测大的图像移位(shift)和精确的移位，按比例缩小每一等级和初始大小。

当迭代次数超过预定限值或者当感兴趣区域中心点存在于边界之外时，并且当感兴趣区域中心点移动一个像素时，与移动物体的跟踪关联的计算可停止。

通过设置跟踪子窗口并跟踪移动物体，本发明产生以下效果，这将参照图4A至图4D、图5A至图5C以及图6A至图6B进行描述。

首先，图4A至图4D示出根据本发明示例性实施例的当图像聚焦连续地改变时的跟踪性能。

即，即使在由于镜头位置为创建聚焦的图像而改变，图像散焦时，如图4B至图4D所示，通过用户的输入选择的关于移动物体20的一个感兴趣区域中心点11、自动聚焦区域13和跟踪子窗口12被显示，以稳定地跟踪作为感兴趣的目标的移动物体。

此外，图5A至图5C示出根据本发明示例性实施例的当缩放因子和相机视图的位置改变时的跟踪性能。

即，在准备拍摄时，用户会改变图像缩放因子(如放大或缩小)或者相机视图的位置。根据本实施例，如图5A至图5C所示，通过用户的输入选择的关于移动物体20的一个感兴趣区域中心点11、自动聚焦区域13和跟踪子窗口12被显示，以稳定地跟踪作为感兴趣的目标的移动物体。

图6A至图6B示出根据本发明示例性实施例的当图像对比度根据照明条件的改变而改变时的跟踪性能。

即，在调节相机以适应当前照明条件时，图像对比度会改变。即使在这种情形下，如图6A和图6B所示，通过用户的输入选择的关于移动物体20的一个感兴趣区域中心点11、自动聚焦区域13和跟踪子窗口12被显示，以稳定地跟踪作为感兴趣的目标的移动物体。

在本实施例中，提供一种即使在无法跟踪正被跟踪的对象(移动物体)时(例如，当移动物体被另一物体遮挡或者从图像消失，然后再次出现在图像内时)仍允许继续跟踪的算法。图7是示出当对象从图像中消失时的跟踪方法的示图。

如图7所示，根据跟踪已消失的移动物体的方法，在图像帧中最后检测到移动物体的位置，确定感兴趣区域中心点11-1，并且获得与预定区域A1的平均颜色值对应的第一颜色图案，其中，所述预定区域A1以感兴趣区域中心点11-1为中心。然后，设置以感兴趣区域中心点11-1为中心的跟踪子窗口12。在随后被输入的图像帧中，跟踪子窗口12被划分为区域，其中，划分的区域的大小与移动物体的最后检测区域A1的大小相同，并且获得与划分的区域的平均颜色值对应的第二颜色图案。如图7所示，可从左上相邻区域A2到最后检测区域A1按照顺时针螺旋形，来执行关于划分的区域获得第二颜色图案的处理。基于感兴趣区域中心点11-1的区域获得第一颜色图案的区域或者将与第一颜色图案进行比较的第二颜色图案的区域可以被确定为具有与如图1所示的自动聚焦区域13相同的大小。

将关于每一划分的区域输出的第二颜色图案与第一颜色图案进行比较。当第一颜色图案和每一第二颜色图案的比较结果小于预定阈值时，确定已消失的移动物体再次出现在图像中。再次获得相应区域的感兴趣区域中心点，从而如上所述继续跟踪移动物体。

图8A至图8D示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象旋转或者改变大小时的跟踪性能。如图8A至图8D所示，在对象正被跟踪时，对象可能由于大小和对象的旋转而改变。在本发明的本实施例中，即使在这些情形下，也可确保移动对象的鲁棒跟踪。

图9A至图9D示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象被另一物体遮挡时的跟踪性能。如图9A至图9D所示，在对象正被跟踪时，对象可能被另一物体遮挡预定时间段。在本实施例中，即使在这种情形下，也确保移动物体的鲁棒跟踪。

图10A至图10D示出根据本发明示例性实施例的当正被跟踪的对象移动到跟踪区域之外时的跟踪性能。如图10A至图10D所示，在对象正被跟踪时，对象可能移动到跟踪区域之外。在本实施例中，即使在这种情形下，也确保移动物体的鲁棒跟踪。

如图11所示，根据本发明示例性实施例的安装有上述算法的自动聚焦系统包括镜头单元100、跟踪单元200、自动聚焦区域选择单元300和自动聚焦控制器400。

首先，自动聚焦区域选择单元300接收用户关于感兴趣区域的输入。在本实施例中，用户通过“触摸板”来输入感兴趣区域。

输入到自动聚焦区域选择单元300的感兴趣区域被输入给自动聚焦控制器400。如上面关于所述算法的描述，自动聚焦控制器400设置根据用户的输入选择的感兴趣区域中心点11，以便在图像10内执行关于移动物体20的自动跟踪，并且设置包围感兴趣区域中心点11的自动聚焦区域13和包围自动聚焦区域13的跟踪子窗口12。

跟踪单元200在屏幕上对由用户选择的感兴趣区域内的对象的移动进行跟踪的同时，跟踪对象，并自动移动自动聚焦区域的位置。在跟踪单元200中，从图像输入单元201输入图像，图像处理单元202在从图像单元201输入的图像中设置并更新自动聚焦区域，并且当移动物体从图像消失时设置新的区域并比较颜色图案。由跟踪激活单元203确定自动跟踪功能的操作。

镜头单元100能够拍摄正由跟踪单元跟踪的感兴趣区域的图像。正被跟踪的自动聚焦区域被输入给自动聚焦区域输入单元103，在自动聚焦处理单元104中计算自动聚焦数据。镜头激活控制器105基于自动聚焦数据来设置并确定镜头单元(未示出)的位置以便自动聚焦。

图12是示出关于感兴趣区域的自动聚焦系统的上述操作的流程图。

如图12所示，将默认自动聚焦区域设置值输入给自动聚焦区域控制器400，在操作S10中确定自动跟踪功能是否被激活。

当自动跟踪被激活时，在操作S20中跟踪下一帧中的自动聚焦区域之后，在操作S40，更新关于自动聚焦区域的信息。

当在操作S50没有检测到用户的输入时，在操作S60将关于自动聚焦区域的信息发送给镜头激活控制器105之后，控制镜头。

同时，根据在操作S30中关于跟踪区域的确定，当没有区域进行跟踪时，允许用户选择自动聚焦区域，将用户所选择的区域输入给自动聚焦区域控制器400。重复上述操作S10至S60。

图13是示出根据本发明示例性实施例的当移动物体从图像中消失时的跟踪处理的流程图。

首先，如上所述，根据用户的输入选择感兴趣区域中心点，设置自动聚焦区域，设置跟踪子窗口。在操作S131，根据用户的输入选择的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口跟踪移动物体。

当在操作S132，移动物体从图像中消失时，从刚好位于移动物体消失之前的那一帧中输出第一颜色图案，并设置基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点，其中，所述第一颜色图案对应于关于环绕由用户选择的感兴趣区域中心点的预定区域的平均颜色值。环绕由用户选择的感兴趣区域中心点的所述预定区域可以是以用户所确定的感兴趣区域中心点为中心的自动聚焦区域。

然后，再次设置以基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点为中心的跟踪子窗口12(如图7所示)。在移动物体消失之后的帧中，输出第二颜色图案，所述第二颜色图案对应于关于多个区域13(如图7所示)的平均颜色值。在重设的跟踪子窗口中，每一第二颜色图案的大小对应于包围感兴趣区域中心点的预定区域A1(如图7所示)的大小。如上所述，所述多个区域可具有与初始确定的自动聚焦区域相同的大小。

然后，在操作S135，将第一颜色图案和每一第二颜色图案进行比较，如果在操作S136，比较差异小于预定阈值，即，当第一颜色图案和第二颜色图案匹配时，确定移动物体出现在图像中。在操作S137，将这样的感兴趣区域中心点设置为用于跟踪再次出现的移动物体的感兴趣区域中心点：该感兴趣区域中心点基于输出相应第二颜色图案的区域的颜色图案；并且再次应用移动物体跟踪算法，从而跟踪移动物体。

当在操作S136，第一颜色图案和第二颜色图案不匹配时，在操作S138等待下一帧的输入，并且重复输出关于下一帧的第二颜色图案并将第二颜色图案与第一颜色图案进行比较的操作S134、S135和S136。

如上所述，根据本发明示例性实施例，即使在移动物体在预定图像内移动并变得脱离所述预定图像时，关于正被跟踪的移动物体的已有信息也不丢失，因此可以持续稳定地跟踪对象。

根据本发明示例性实施例，即使在正被跟踪的移动物体移动到预定图像之外之后该移动物体返回到所述预定图像中时，或者在移动物体被另一物体遮挡并从图像中消失时，也可保证对象的跟踪。

此外，不管拍摄环境的各种改变或者对象的改变，仍确保移动物体的鲁棒跟踪。

此外，在硬件方面，可对从一个移动物体到另一移动物体的目标转移做出快速响应，以最佳地应用到诸如移动电话的小型装置中。

尽管已经结合示例性实施例显示和描述了本发明，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行修改和变化。

Claims (10)

1.一种自动聚焦方法，包括：

根据用户的输入来设置感兴趣区域中心点以选择移动物体，以在图像内执行移动物体的自动跟踪；

设置包围感兴趣区域中心点的自动聚焦区域，其中，在自动聚焦区域中执行操作以进行自动聚焦；

设置包围自动聚焦区域的跟踪子窗口，其中，在跟踪子窗口中执行操作以进行自动跟踪；

通过根据用户的输入的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口，在根据移动物体的移动改变自动聚焦区域的位置并更新跟踪子窗口的位置的同时，跟踪移动物体，

其中，当自动跟踪的移动物体正在脱离图像的边缘部分时，跟踪子窗口的边缘部分保持与图像的边缘部分对齐，在跟踪子窗口内部的自动聚焦区域独自向着图像的边缘部分移动，以便在跟踪子窗口内跟踪移动物体，

即使在自动跟踪的移动物体移动到图像的边缘部分之外，并且自动聚焦区域独自在跟踪子窗口内移动并到达图像的边缘部分时，自动聚焦区域和跟踪子窗口仍停驻在图像的边缘部分。

2.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其中，跟踪移动物体的步骤包括：

对跟踪子窗口内部的图像进行分割，以生成子图像；

通过根据高斯函数对在前帧和在后帧中的子图像进行卷积，来对子图像进行平滑；

通过用高斯函数导数对子图像进行卷积，来计算子图像的梯度；

执行迭代，以定位新的感兴趣区域中心点。

3.根据权利要求2所述的自动聚焦方法，其中，当迭代次数超过预定限值或者当感兴趣区域中心点位于边界之外时，并且当感兴趣区域中心点移动一个像素时，与移动物体的跟踪相关的计算停止。

4.根据权利要求1所述的自动聚焦方法，其中，由用户通过触摸板来输入一个感兴趣区域中心点。

5.一种自动聚焦方法，包括：

根据用户的输入来设置感兴趣区域中心点以选择移动物体，以在图像内执行移动物体的自动跟踪；

设置包围感兴趣区域中心点的自动聚焦区域，其中，在自动聚焦区域中执行操作以进行自动聚焦；

设置包围自动聚焦区域的跟踪子窗口，其中，在跟踪子窗口中执行操作以进行自动跟踪；

通过根据用户的输入的感兴趣区域中心点、自动聚焦区域和跟踪子窗口，在根据移动物体的移动改变自动聚焦区域的位置并更新跟踪子窗口的位置的同时，跟踪移动物体；

当移动物体从图像中消失时，在刚好位于移动物体消失之前的那一帧中输出第一颜色图案，并设置基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点，其中，第一颜色图案与关于预定区域的平均颜色值对应，所述预定区域环绕由用户设置的感兴趣区域中心点；

在移动物体消失之后的帧中，重设以基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点为中心的跟踪子窗口，并输出第二颜色图案，所述第二颜色图案与关于重设的跟踪子窗口中的多个区域的平均颜色值对应，所述多个区域中的每一个区域的大小与环绕基于第一颜色图案的感兴趣区域中心点的预定区域的大小对应；

将第一颜色图案与第二颜色图案中的每一个进行比较，以在比较差异小于预定阈值时，确定移动物体返回到图像中，并将基于输出相应第二颜色图案的区域的颜色图案的感兴趣区域中心点设置为感兴趣区域中心点，以跟踪再次出现的移动物体。

6.根据权利要求5所述的自动聚焦方法，其中，当自动跟踪的移动物体正在脱离图像的边缘部分时，跟踪子窗口的边缘部分保持与图像的边缘部分对齐，在跟踪子窗口内部的自动聚焦区域独自向着图像的边缘部分移动，以便在跟踪子窗口内跟踪移动物体，

即使在自动跟踪的移动物体移动到图像的边缘部分之外，并且自动聚焦区域独自在跟踪子窗口内移动并到达图像的边缘部分时，自动聚焦区域和跟踪子窗口仍停驻在图像的边缘部分。

7.根据权利要求5所述的自动聚焦方法，其中，环绕由用户设置的感兴趣区域中心点的所述预定区域是以用户所设置的感兴趣区域中心点为中心的自动聚焦区域。

8.根据权利要求5所述的自动聚焦方法，其中，跟踪移动物体的步骤包括：

对跟踪子窗口内部的图像进行分割，以生成子图像；

通过根据高斯函数对在前帧和在后帧中的子图像进行卷积，来对子图像进行平滑；

通过用高斯函数导数对子图像进行卷积，来计算子图像的梯度；

执行迭代，以定位新的感兴趣区域中心点。

9.根据权利要求8所述的自动聚焦方法，其中，当迭代次数超过预定限值或者当感兴趣区域中心点位于边界之外时，并且当感兴趣区域中心点移动一个像素时，与移动物体的跟踪相关的计算停止。

10.根据权利要求5所述的自动聚焦方法，其中，由用户通过触摸板来输入一个感兴趣区域中心点。

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