CN102014248B - 自动聚焦方法及模块和应用该方法的影像撷取装置 - Google Patents

Abstract

一种自动聚焦方法及模块和应用该方法的影像撷取装置，适用于摄影与照相，其装置包括一影像感测模块、一自动聚焦模块及一显示单元，其中自动聚焦模块分别与影像感测模块及显示单元耦接。当影像撷取装置接收一影像时，使用者对该影像锁定一目标物，自动聚焦模块根据该影像中目标物的大小，计算出一取景范围的大小，该取景范围经数字变焦放大后显示于显示单元供使用者检视拍摄画面，若影像撷取装置持续接收影像，则自动聚焦模块侦测取景范围内的该目标物的移动方向，并根据该目标物的移动方向调整取景范围的位置，进而保持目标物在取景范围内。

Description

自动聚焦方法及模块和应用该方法的影像撷取装置

技术领域

本发明涉及一种影像撷取技术，尤指一种可随目标物移动而调整取景范围的自动聚焦方法及模块和应用该方法的影像撷取装置撷取。

背景技术

公知录像机、相机或计算机用的网络摄影机等拍摄装置在拍摄动态的影像时，可借由使用者直接带动拍摄装置或借由机械式转轴移动拍摄装置来达到追踪被拍摄物，然而其聚焦框为固定范围，其缺点为当被拍摄物移动太快或太接近拍摄装置时，被拍摄物便会离开聚焦框内，造成拍摄效果不如使用者预期。

如图1所示，一般拍摄装置1架在脚架2上，通过一控制把手3可控制拍摄装置1的拍摄方向，拍摄装置1的聚焦框显示如图2A所示，然而当被拍摄物移动太快时，如图2B所示，被拍摄物一半在聚焦框内，一半在聚焦框外，其拍摄质量必须仰赖使用者的操作技巧。

近年来已有一种自动侦测被拍摄物动态的摄影设备，其固定于一转轴装置上，可侦测到被拍摄物的移动而控制转轴带动整个摄影设备转动，并随着被拍摄物的远近变化自动调整光学对焦。

上述摄影设备虽可克服现有技术中使用者操作技巧的不足，然而此种结合于转轴装置的摄影设备却无法应用于一般使用者可轻易取得的拍摄装置。首先，上述的摄影设备必须驱动转轴转动及光学对焦，所需电力甚大，一般随身携带的拍摄装置电池电量几乎不可能负荷；又如，上述摄影设备及转轴装置所需成本甚高，除了硬件以外亦必须具有一复杂的机电控制系统；再者，无论是拍摄装置与转轴装置预制为同一设备或为组装式，使用者欲使用自动追踪目标物功能的拍摄，皆必须携带众多的设备，因此很难普及于一般使用者。

因此，如何改进以上关于动态拍摄的缺点，成为现今亟待思考的课题。

发明内容

本发明的一目的在提供一种可自动取景的自动聚焦模块、自动聚焦方法、及影像撷取装置，以解决现有技术中被拍摄物离开聚焦框的问题，避免被拍摄物不在聚焦框内或是目标物在聚焦框内的影像不完整。

本发明的又一目的在提供一种可节省电力及成本的自动聚焦模块、自动聚焦方法、及影像撷取装置。

本发明的再一目的在提供一种可便于一般使用者操作的自动聚焦模块、自动聚焦方法、及影像撷取装置。

为了达成上述及其它目的，本发明提供一种自动聚焦模块，设于一影像撷取装置中，影像撷取装置具有一影像感测模块其设定有一第一取景范围，影像撷取装置撷取该第一取景范围所对应的一影像，自动聚焦模块包括：一取景运算单元，其根据该第一取景范围所对应的影像中的一目标物大小，计算出一第二取景范围的大小，其中第二取景范围小于第一取景范围且至少包含目标物；一移动侦测单元，其与取景运算单元耦接，用以侦测第二取景范围内该目标物的移动方向；及一处理单元，其与移动侦测单元耦接，用以根据目标物的移动方向调整第二取景范围在第一取景范围内的位置，使目标物保持在第二取景范围内。

本发明又提供一种影像撷取装置，适用于摄影与照相，其包括前述的影像感测模块、自动聚焦模块、及显示单元，其中自动聚焦模块分别与影像撷取单元及显示单元耦接。具体技术方案如下：

一种具自动聚焦功能的影像撷取装置，包括：

一影像感测模块，以一第一取景范围撷取包含一目标物的一影像；

一如前述的自动聚焦模块，与该影像感测模块耦接，根据该目标物产生一第二取景范围，并根据该目标物移动方向来控制该第二取景范围的移动；及

一显示单元，与该自动聚焦模块耦接，显示该第一取景范围或显示该第二取景范围经数字变焦放大后的画面。

本发明又提供一种自动聚焦方法，其步骤包括有设定一第一取景范围、在第一取景范围中锁定一目标物、由前述自动聚焦模块依目标物大小产生一第二取景范围、将第二取景范围的影像经数字变焦放大后显示于显示单元、接着判断目标物是否有移动，若目标物处在移动状态，则第二取景范围随目标物移动方向而移动，使目标物保持在第二取景范围内。

换句话说，本发明提供了一种自动聚焦方法，应用于一影像撷取装置，该影像撷取装置具有一影像感测模块，该自动聚焦方法包括以下步骤：

由该影像感测模块定义一第一取景范围；

于该第一取景范围中锁定一目标物，该目标物包括一人脸；

依该目标物大小产生一第二取景范围，该第二取景范围小于该第一取景范围且至少包含该目标物；以及

追踪该目标物，当该目标物处于移动状态，则根据该目标物移动方向调整该第二取景范围的位置，使该目标物保持在该第二取景范围内。

借此，通过追随目标物移动而移动第二取景范围，因而可以达到不需使用者控制影像撷取装置的方向而动态取景的目的。如此，可以解决目标物离开取景范围，且通过取景运算单元得以依目标物的大小得到适当第二取景范围的大小。

进一步地，相较于现有技术中具有转轴的摄影设备，本发明可节省驱动转轴转动所需的电力及额外配件的成本。

再者，相较于现有技术中与转轴设备组装的摄影设备，本发明更便于携带，可普及于使用者。

由上可知，本发明的自动聚焦模块、自动聚焦方法、及影像撷取装置可充分解决现有技术的缺点。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。

附图说明

图1为公知拍摄装置的示意图；

图2A、图2B为公知拍摄装置的一聚焦框的示意图；

图3为本发明的影像撷取装置的一实施例的方块图；

图4A-4E、图4A1-图4E1为本发明的影像撷取装置的一实施例的取景范围的示意图；及

图5为本发明的自动聚焦方法的一实施例的流程图。

附图标记说明：

公知技术：

1拍摄装置

2脚架

3控制把手

本发明：

10影像撷取装置

100影像感测模块

120自动聚焦模块

121取景运算单元

123移动侦测单元

125人脸侦测单元

127处理单元

140操作单元

160显示单元

180储存单元

S501～S519自动聚焦方法步骤

具体实施方式

本发明借助于对影像中的目标物进行移动侦测，以达到不需使用者实时控制影像撷取装置的方向而可以使目标物保持在显示器所显示的取景范围里。

为了提供更详尽的说明与描述，以下将配合方块图及示意图针对本发明进行说明，以便更为明确而清楚地揭露本发明所使用的技术手段，以彰显本发明所具有的优点及其所能达成的效果。

本发明主要技术特征在于具有自动聚焦功能的影像撷取装置及其方法，因此以下所举的实施例仅提出必要的系统架构及其方法步骤，然而本领域普通技术人员可明确了解除了以下所提出的组件外，当然亦有包括其它搭配的组件，不应以本实施例揭露者为限。

请参考图3，为本发明的影像撷取装置的一实施例的示意图。如图3所示，本发明的影像撷取装置10包括一影像感测模块100、一自动聚焦模块120、一操作单元140、一显示单元160及一储存单元180。其中自动聚焦模块120分别与影像感测模块100、操作单元140、显示单元160及储存单元180耦接，其中储存单元180可为记忆卡或闪存，用以储存使用者所欲撷取的画面的影像。

影像感测模块100可包含光学镜头及影像传感器，影像传感器可为电荷耦合组件或互补式金氧半导体影像传感器用以感测一影像。影像撷取装置10可撷取影像感测模块100其最大感测范围内的影像，使用者可于初始拍照时可先设定一第一取景范围即整个拍摄过程中最大取景范围，其中第一取景范围内包含一目标物其可为或具有一人脸。

自动聚焦模块120可为数字信号处理器，其适用于录像机、相机或计算机用的网络摄影机。自动聚焦模块120可对数字影像数据进行影像分析，根据第一取景范围内的目标物大小产生一小于第一取景范围并至少包含目标物的第二取景范围，并根据该目标物移动方向来调整第二取景范围于第一取景范围中的位置。

显示单元160可为液晶显示器、有机发光二极管显示器及电浆显示器，用以显示经自动聚焦模块120影像分析过的数字影像数据的画面其包括第一取景范围或第二取景范围的画面，其中只显示第二取景范围为将该第二取景范围经过数字变焦放大后的数字影像数据，即第一取景范围及第二取景范围皆可以全屏幕方式显示于显示单元160，提供使用者检视影像撷取装置10所撷取的影像。

操作单元140可为设于影像撷取装置10的触控式屏幕或按键，用以提供使用者作为一操控接口来控制自动聚焦模块120及其它功能。通过显示单元160使用者可观察到撷取影像的整个过程，当使用者对于显示第一、二取景范围的画面不满意时，可通过操作单元140进行手动调整，而当第二取景范围的画面为使用者所认可时，亦可通过操作单元140进行撷取。

再次参考图3，本发明的影像撷取装置10的自动聚焦模块120可包括一取景运算单元121、一移动侦测单元123、一人脸侦测单元125、及一处理单元127。其中移动侦测单元123与取景运算单元121耦接，处理单元127分别与移动侦测单元123及人脸侦测单元125耦接。

请配合参考图4A到图4E及图4A1到图4E1，图4A到图4E为实际取景范围所显示的画面，即为第一取景范围之画面，而图4A1到图4E1为图4A到图4E经过数位变焦放大后的第二取景范围所显示的画面。如图4A及图4A1所示，取景运算单元121根据第一取景范围中的目标物大小计算出第二取景范围的大小，即根据实际取景范围内的影像的目标物大小得到至少包含目标物的第二取景范围，其中第一取景范围的长宽比例可内建预设或由使用者调整；如图4B及图4B 1所示，目标物向左移动，移动侦测单元123侦测第一取景范围内的目标物的移动方向，处理单元127判断第一取景范围内的目标物是否有移动，并根据目标物移动方向调整第二取景范围的位置，使目标物保持在第二取景范围内；如图4C、4D及图4C1、4D1所示，当目标物移动同时，人脸侦测单元125侦测目标物以外的人脸，且处理单元127判断是否有目标物以外的人脸靠近第二取景范围，并根据靠近第二取景范围的人脸个数调整第二取景范围的大小，若目标物以外的人脸个数增加，则扩大第二取景范围，使第二取景范围至少包含目标物及目标物以外的人；如图4E及图4E1所示，处理单元127判断是否有目标物以外的人脸离开第二取景范围，并根据取景范围内减少的人脸个数缩小第二取景范围，使第二取景范围至少包含目标物。

其中判断是否有目标物以外的人脸靠近第二取景范围的判断可通过人脸侦测单元125侦测一预设范围内目标物以外的人脸，其中预设范围为一至少包含第二取景范围及第二取景范围周围的范围，再由处理单元127判断是否有人脸进入预设范围，预设范围可内建预设或是由使用者调整其大小，其位置亦随第二取景范围移动，无论是目标物移动或是目标物以外的人脸移动，只要有侦测到目标物以外的人脸进入预设范围，则处理单元127判断为有人脸靠近第二取景范围；同样地，判断是否有目标物以外的人脸离开第二取景范围可为只要在预设范围内人脸侦测单元125侦测到不完整的人脸或是人脸消失，则处理单元127判断为有人脸离开第二取景范围。

请参考图5，为本发明所提供的一种自动聚焦方法的一实施例的流程图。如图5所示，本发明的自动聚焦方法的步骤包括影像撷取装置10进入自动聚焦模式后，由使用者通过影像撷取装置10所显示的画面，由影像感测模块100定义一第一取景范围(S501)，于第一取景范围中锁定一目标物(S502)，目标物例如为一人脸，接着，取景运算单元121依目标物大小计算出一第二取景范围的大小(S503)，其中第二取景范围小于第一取景范围且至少包含目标物，第二取景范围经由数字变焦放大后显示于一显示单元160，供使用者检视拍摄画面，目标物可为人类或其它会移动的动物，移动侦测单元123侦测第一取景范围内的目标物的移动方向，接着，追踪目标物，由处理单元127判断目标物是否移动(S505)，若目标物处于移动状态，则由处理单元127根据目标物的移动方向调整第二取景范围的位置(S507)，使目标物保持在第二取景范围内；若目标物处于非移动状态，或是目标物与影像撷取装置的距离改变，则重新依目标物在第一取景范围所占比例大小计算出第二取景范围的大小，由处理单元127重新调整第二取景范围的大小(S503)。

当目标物越靠近影像撷取装置10或是第一取景范围所包含的范围较小，使目标物在第一取景范围内所占的比例越大，则第二取景范围在第一取景范围内可移动的范围就越小；相反地，当目标物愈远离影像撷取装置10或是第一取景范围包含的影像越广，使目标物在第一取景范围内所占的比例越小，则第二取景范围在第一取景范围内可移动的范围就越大。

拍摄过程中，影像撷取装置10位置保持不变，第一取景范围内的目标物可能会移动或目标物以外其它人脸可能会移动，则目标物与目标物以外的其它的人脸相对位置改变，一人脸侦测单元125侦测包含第二取景范围的一预设范围内的目标物以外的人脸，由处理单元127判断是否有目标物以外的人脸靠近第二取景范围，即判断在第一取景范围内是否侦测到目标物以外的人脸(S509)，若有侦测到其它人脸靠近第二取景范围，则由处理单元127依据侦测到的人脸个数调整第二取景范围大小，即侦测到靠近第二取景范围的人脸个数越多，则第二取景范围越扩大，使第二取景范围至少包含目标物及靠近第二取景范围的目标物以外的人(S511)，而移动侦测单元123持续侦测目标物的移动方向，随着目标物的移动，或是目标物不移动，其它人脸位置移动，目标物与其它人脸的相对位置改变，则处理单元127判断预设范围内侦测到目标物以外的人脸个数是否有改变(S513)，若侦测到第二取景范围内目标物以外的人脸个数有改变，则依据侦测到的人脸个数调整第二取景范围(S511)，若侦测到的人脸个数增加，则扩大第二取景范围；若侦测到的人脸个数减少，则缩小第二取景范围；若侦测到的人脸个数没有改变，则第二取景范围保持不变(S515)，处理单元127判断自动聚焦模式是否停止(S517)，若持续自动聚焦模式，则回到判断目标物是否移动(S505)；若停止自动聚焦模式，则恢复聚焦框的取景范围仅有第一取景范围(S519)，即未经过数字变焦的实际取景范围。

综合上述所列举实施方式的作法，可知本发明是利用侦测目标物的移动，达到取景范围跟随目标物的目的，使目标物保持在取景范围内，并根据判断目标物以外的人脸靠近或离开取景范围来动态调整取景范围的大小，使目标物及目标物以外的人脸可动态进入取景范围。如此，本发明的影像撷取装置可以解决传统需要机械式移动影像撷取装置来控制拍摄方向，因为被拍摄的目标物移动太快而使目标物离开取景范围的情况发生，造成拍摄画面不如预期的问题。

但是，上述所揭露的附图及说明，仅为本发明的实施例而已，并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员可依据上述的说明做各种的变化或修改，如有其它符合本发明的精神与未实质改变本发明的技术手段，皆属本发明所涵盖保护的范围。

Claims (11)

1.一种自动聚焦模块，设于一影像撷取装置中，该影像撷取装置具有一影像感测模块，该影像感测模块设定有一第一取景范围，该影像撷取装置撷取该第一取景范围所对应的一影像，其特征在于该自动聚焦模块包括：

一取景运算单元，根据该第一取景范围所对应的影像中的一目标物大小，计算出一第二取景范围的大小，该第二取景范围小于该第一取景范围且至少包含该目标物；

一移动侦测单元，与该取景运算单元耦接，侦测该第一取景范围内的该目标物的移动方向；及

一处理单元，与该移动侦测单元耦接，根据该目标物的移动方向调整该第二取景范围在第一取景范围内的位置，使该目标物保持在该第二取景范围内。

2.如权利要求1所述的自动聚焦模块，其特征在于还包括一人脸侦测单元，而该目标物包括至少一人脸以被该人脸侦测单元所侦测到，该人脸侦测单元再供侦测一涵盖该第二取景范围的预设范围内该目标物以外的一人脸。

3.如权利要求2所述的自动聚焦模块，其特征在于该处理单元还判断是否有目标物以外的其它人脸进入或离开该第二取景范围，并根据人脸个数来调整该第二取景范围的大小。

4.一种具自动聚焦功能的影像撷取装置，其特征在于包括：

一影像感测模块，以一第一取景范围撷取包含一目标物的一影像；

一如权利要求1所述的自动聚焦模块，与该影像感测模块耦接，根据该目标物产生一第二取景范围，并根据该目标物移动方向来控制该第二取景范围的移动；及

一显示单元，与该自动聚焦模块耦接，显示该第一取景范围或显示该第二取景范围经数字变焦放大后的画面。

5.如权利要求4所述的影像撷取装置，其特征在于该自动聚焦模块还包括一人脸侦测单元，且该目标物包括至少一人脸以被该人脸侦测单元所侦测到，该人脸侦测单元复侦测一涵盖该第二取景范围的预设范围内该目标物以外的一人脸。

6.如权利要求5所述的影像撷取装置，其特征在于该处理单元还判断是否有该目标物以外的人脸进入或离开该预设范围内，并根据该预设范围内该目标物以外的人脸个数来调整该第二取景范围的大小，使该第二取景范围至少包含该目标物及侦测到该目标物以外的人脸。

7.一种自动聚焦方法，应用于一影像撷取装置，该影像撷取装置具有一影像感测模块，其特征在于该自动聚焦方法包括以下步骤：

由该影像感测模块定义一第一取景范围；

于该第一取景范围中锁定一目标物，该目标物包括一人脸；

依该目标物大小产生一第二取景范围，该第二取景范围小于该第一取景范围且至少包含该目标物；以及

追踪该目标物，当该目标物处于移动状态，则根据该目标物移动方向调整该第二取景范围的位置，使该目标物保持在该第二取景范围内。

8.如权利要求7所述的自动聚焦方法，其特征在于还包括判断在涵盖该第二取景范围的一预设范围内是否侦测到该目标物以外的人脸。

9.如权利要求8所述的自动聚焦方法，其特征在于若在该预设范围内侦测到该目标物以外的人脸，则依据侦测到的人脸个数调整该第二取景范围的大小，使该第二取景范围至少包含为人脸的该目标物及所侦测到该目标物以外的人脸。

10.如权利要求9所述的自动聚焦方法，其特征在于还包括判断在该预设范围内是否侦测到该目标物以外的人脸个数改变。

11.如权利要求10所述的自动聚焦方法，其特征在于若在该预设范围内侦测到该目标物以外的人脸个数增加，则扩大该第二取景范围，使该第二取景范围包含该目标物以外的人脸，若在该预设范围内侦测到目标物以外的人脸个数减少，则缩小该第二取景范围，若在该预设范围内侦测到该目标物以外的人脸个数没有改变，则该第二取景范围保持不变。

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