CN102025910A - 数字相机的连续对焦方法 - Google Patents

Abstract

一种数字相机的连续对焦方法，应用于当数字相机于取像预览阶段由第一场景切换为第二场景时，判断数字相机是否执行对焦程序。连续对焦方法包括对第二场景取得一预览图像；对预览图像执行模糊检测程序，借以获取对应的清晰值；判断清晰值是否超过对焦门坎值时；以及若否，则执行对焦程序；当清晰值大于对焦门坎值时，则数字相机仍维持当前的对焦焦距，代表第二场景的对焦焦距与第一场景相同，所以不需要在重复的进行对焦的动作。

Description

数字相机的连续对焦方法

技术领域

本发明涉及一种对焦方法，特别涉及一种数字相机在切换场景时决定是否调整对焦焦距的连续对焦方法。

背景技术

使用者使用数字相机拍摄一张照片，往往分为几个阶段。第一为开启数字相机，此时数字相机即进入所谓取像预览阶段(Live view)。第二为使用者对准待摄物后半按快门，此时数字相机即进入自动对焦阶段(Auto Focusing)。第三为使用者全按压快门，此时数字相机即进入拍摄阶段(Shooting)。

所谓取像预览阶段是指使用者尚未按压快门前，利用数字相机进行取景的预览。换句话说，数字相机在预览阶段时会持续的撷取不同场景画面，并将图像画面显示于数字相机的液晶显示器。此时，数字相机会持续地对场景进行对焦，借以将镜头的调整到合适的对焦位置(Continue Auto Focusing)。如此作法，可以再减少后续对焦的推估时间。

自动对焦阶段则是使用者在半按快门后，数字相机会开始调整镜头组与场景中的被摄物的焦距。此时数字相机的对焦对象是为被摄物，因此，数字相机可能重新的调整对被摄物的焦距。而拍摄阶段指的是，当使用者全按下快门时，数字相机会将当前的图像画面记录为一数字图像。

以预览阶段时的进行连续对焦程序为例，数字相机会对连续的多张图像进行对比计算。当数字相机的镜头位置在不同位置时，数字相机会得到各图像的清晰程度的对比值。接着，数字相机会利用二次曲线逼近法根据对比值与焦距的关系找出最佳对焦焦距。然而数字相机因场景的切换，使得镜头会不停的进行拉远/推近的动作。这样一来，除了会拉长数字相机对焦的时间外，也会严重的影响数字相机的电力耗损。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种数字相机的连续对焦方法应用于当数字相机于取像预览阶段由第一场景切换为第二场景时，判断数字相机执行或不执行对焦程序。

为达到上述目的，本发明所揭露的数字相机的连续对焦方法包括以下步骤：取得第二场景的预览图像；对预览图像进行模糊检测程序，以获取清晰值；当这些清晰值未超过对焦门坎值时，则执行对焦程序。

在本实施例中所指称的对焦程序是包括以下步骤：在预览图像中还设定至少取样区域，取样区域具有多个图像像素；将取样区域中所有相邻的两图像像素的像素值分别做比较，得到多个对比差值；累计大于预设门坎值的该些对比差值的数量为清晰值。

从本发明的另一观点而言，对焦程序中包括以下步骤：对预览图像进行图像边缘检测程序，以得到多个边缘像素；从边缘像素中选择连续的多个选定像素；取相邻的选定像素的像素值的差异值中的最大值为相邻差值；取选定像素的最大差值为总差值；将相邻差值除以总差值而得到对比率；累计大于预设门坎值的对比率的数量为清晰值。

本发明的功效在于，本发明提供了一种数字相机的连续对焦方法。数字相机在切换不同的场景画面后判断数字相机是否需要重新调整对焦焦距。如此一来，数字相机可以不用持续的驱动镜头的对焦动作，借以达到省电与快速合焦的功效。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的实施例的连续对焦流程图；

图2为本发明所适用的数字相机的架构示意图；

图3为第一种模糊检测程序的流程示意图；

图4为取样区域示意图；

图5为第二种模糊检测程序的流程示意图；

图6A为选取水平相邻像素的示意图；

图6B为选取垂直相邻像素的示意图；

图7为第三种模糊检测程序的流程示意图

图8A为预览图像中图像对象的边缘示意图；

图8B为预览图像中图像对象的边缘示意图；

图8C为边缘像素选取示意图；

图9为第四种模糊检测程序的流程示意图；

图10为本发明实施态样的清晰值统计图。

其中，附图标记

90     数位相机

91     镜头组

92     感光组件

93     储存单元

94     处理单元

410    预览图像

411    对焦框

511    对比像素

512    目标像素

710    边缘图像

810    清晰值

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

目前大部分的数字相机在开机后，若未特别设定，随即会进入取像预览阶段(或称为S0阶段)，并同时运行连续对焦程序。本发明数字相机的连续对焦方法适于在数字相机于取像预览阶段(live view)中由第一场景切换为第二场景时，判断该数字相机是否执行连续对焦程序。

为清楚说明本发明中所述的第一场景与第二场景，在此定义为连续的两张数字图像为具有第一场景的数字图像(以下简称为第一场景)与具有第二场景的数字图像(以下简称为第二场景)。第一场景与第二场景切换指的是数字相机在S0阶段中所获取的不同图像画面。在S0阶段中，数字相机的感光组件可能以固定的图像撷取率(例如：10张/秒)持续的撷取不同的场景图像。

请参考图1，其是为本发明的连续对焦方法的示意图。依据本发明，连续对焦方法包含：

步骤100：取得第二场景的预览图像(意即于第二场景时取得一预览图像)；

步骤200：对预览图像进行模糊检测程序，以获取清晰值；

步骤300：判断清晰值是否超过对焦门坎值；

步骤310：若否，则执行对焦程序；以及

步骤320：若是，不执行对焦程序。意即维持当前的对焦焦距。

当数字相机检测到所撷取的数字图像由第一场景切换为第二场景时，数字相机会同时的将第二场景的数字图像记录下来。在此将包含第二场景的数字图像定义为预览图像。前述的数字相机可以是但不限于图2所示的数字相机。为能更清楚地说明本发明方法，兹请同步参考图1与图2。图2是为依据本发明所适用的数字相机的架构示意图。数字相机90包括有：镜头组91、感光组件92、储存单元93与处理单元94。镜头组91中具有一驱动马达(未绘示)与多片镜片(未绘示)。数字相机90通过驱动马达调整镜片组中的各镜片相对位置，用以调整拍摄被摄物的焦距。感光组件92连接于镜头组91，感光组件92将当前场景的图像画面转换成数字图像的电信号。感光组件92会持续的将所接收的图像信号传送至处理单元94。处理单元94电性连接于感光组件92与储存单元93。处理单元94根据在取像预览阶段所撷取的的预览图像，用以判断需要进行调整镜头组的对焦焦距。

本发明由第一场景切换为第二场景后，处理单元94会根据模糊检测程序的结果决定数字相机90是否需要重新调整对焦焦距。模糊检测程序会根据预览图像的每一区域(各区域选取方式详见后文)的清晰程度产生相应的清晰值。最后再根据清晰值的数量决定是否执行步骤300的对焦程序。当清晰值的数量越多时，则代表预览图像的画面越清晰；反之，清晰值的数量越少时，则代表预览图像的画面越模糊。

在数字相机90获取第二场景的图像画面时，将第二场景的图像画面定义为预览图像。处理单元94在每一次取得新的预览图像后，会将清晰值重新设定，借以避免将前次的清晰值带入本次的运算中。

请参考图3所示，其是为本发明的一种模糊检测程序的第一实施例示意图。模糊检测程序的第一实施例包含：

步骤211：在预览图像中还设定至少一取样区域，取样区域具有多个图像像素；

步骤212：将取样区域中所有相邻的两图像像素的像素值分别做比较，得到多个对比差值；以及

步骤213：累计大于预设门坎值的对比差值的数量为清晰值。

在预览图像中还定义至少一个取样区域。取样区域可以是但不限于整张预览图像，也可以是数字相机90的固定对焦框、或人脸对焦框。在一般数字相机90中会设置有多个固定对焦框，固定对焦框的位置分布于预览图像中的部分固定位置。固定对焦框用以提供使用者对欲拍摄的场景对焦的基准位置。当数字相机90设定其对焦框为中心对焦框时，则数字相机90会对中心对焦框进行对焦对比的动作。同理，其它区域位置的对焦框亦提供相同的作用。请参考图4所示，其是为取样区域示意图。人脸对焦框是根据数字相机90所判断的人脸区域所产生的相应对焦框。若是同时出现多个人脸对焦框时，则在本发明的此一实施例中则假设取最主要的人脸对焦框作为进行判断的取样区域。最主要的人脸有可能是最大的人脸对焦框，或者是相机数据库内的重要人物。

在第一实施例中是先计算出所有的对比差值后，接着会进行累计清晰值的动作。除此之外，亦可以将步骤213的累计步骤改成每计算完对比差值后，就判断是否要进行累计清晰值，此一运作流程请参考图5。

第二实施例包括以下步骤：

步骤211：在预览图像中更设定至少一取样区域，取样区域具有多个图像像素；

步骤212：将取样区域中所有相邻的两图像像素的像素值分别做比较，得到多个对比差值；

步骤214：若对比差值大于预设门坎值，则累计清晰值；以及

步骤215：重复进行计算与累计清晰值的步骤，直到完成取样区域中的所有图像像素为止。

在步骤212的计算对比差值过程中，会分别选择两个相邻的图像像素进行处理。在此将欲进行比较的图像像素定义为目标像素512，将另一个选出的相邻像素定义为对比像素511。对比像素511的选取方式可以是水平相邻或垂直相邻的方式选取与目标像素相邻的像素。目标像素512的选择方式可以由取样区域中像素的排列顺序依序选取。举例来说，若将取样区域中的像素集合以一个二维矩阵为例(假设像素集合为pixel_array[m][n]像素矩阵)，则目标像素512的选取方式是由矩阵的最小编号位置(意即pixel_array[0][0])逐一的移动至最大编号位置(意即pixel_array[0][n-1])。在完成每一行中的所有像素后，再由当前的行移动至次一行中，如图6A中的箭头所示。对比像素511则可以从目标像素512的次一像素(水平方向或垂直方向)进行选取。请参考图6A与图6B所示，其是分别为选取水平相邻像素与垂直相邻像素的示意图。再将所选出的目标像素512与对比像素511进行相减，借以产生对应目标像素512的对比差值。再从预览图像410中依序的选取出其它的目标像素512，并计算相应的对比差值。

请参考图7所示，其是为本发明的第三模糊检测程序的实施例示意图。模糊检测程序包括：

步骤221：对预览图像进行图像边缘检测程序，以得到多个边缘像素；

步骤222：从边缘像素中选择连续的多个选定像素；

步骤223：取相邻的选定像素的像素值的差异值中的最大值为相邻差值；

步骤224：取选定像素的最大差值为总差值；

步骤225：将相邻差值除以总差值而得到对比率；

步骤226：重复步骤223～225，直到完成所有边缘像素的对比率的计算；以及

步骤227：累计大于预设门坎值的对比率的数量为清晰值。

将预览图像经由图像边缘检测程序处理后，会产生相应的边缘图像。在本发明中所述的边缘检测演送法可以是Sobel边缘检测法、Dijkstra’s算法、或Canny边缘检测算法等。请参考图8A所示，其是为预览图像中图像对象的边缘示意图。

请配合参考图8B所示，再对边缘图像710以行优先/列优先的方式依序读取其像素值，借以产生相应的灰阶分布曲线。举例来说，若将边缘图像710视为一二维矩阵(将边缘图像710视为pixel_array[m][n]像素矩阵为例)时，且以行优先(row major)的方式由边缘图像710的第一行开始依序读取出像素值，意即pixel_array[0][x]，x＝{0，1...，n-1}。并将读出的像素值与位置分别记录在灰阶分布曲线中。当完成读取第一行的像素值后，则生成第一行相应的灰阶分布曲线。并且对其它边缘图像710中的其它行进行相应的灰阶分布曲线的读取。除此之外，也可以利用列优先(column major)的方式进行读取灰阶分布曲线。

再由灰阶分布曲线中选取像素变化超过一变化门坎值的区段，并将其定义为边缘区段。再从边缘区段中选取多个边缘像素。以图8C为例说明，在图8C中具有A、B、C、D四个边缘像素(在图8C中以虚线圈选的范围)。将两两相邻的边缘像素逐次进行选取，在此将每一组对比分布值定义为边缘像素集合。因此可以划分为(A，B)、(B，C)、(C，D)三组边缘像素集合，与一组总像素集合(A，D)。每一组边缘像素集合相应有各自的差异值，且总像素集合亦具有一总差值。再从三组边缘像素集合中选取差值最大者，并将所选取差值最大的一组除上总差值，得到对比率。在此一实施例中，(X，Y)为Y像素值减掉X像素值并取其绝对值。请参考下式1所述：

Max((A，B)、(B，C)、(C，D))/(D，A)                (式1)

在此是以下述例子进行解说，假设从边缘区段中选取四个像素A＝38，B＝46，C＝68，D＝82。边缘像素集合是分别为(A，B)、(B，C)与(C，D)，其中分别是(A，B)＝8、(B，C)＝22、(C，D)＝14，总差值则是(A，D)＝44。三组边缘像素集合的最大值为22，因此相邻差值是为(B，C)，所以对比率即为22/44＝0.5。

若是在边缘区段中仅具有两个像素时，则不计算此一边缘区段的差异值。因为这样会造成此一边缘区段的对比率变成1，使其无法正确的判断该边缘区段是否为图像对象的边缘。在完成此一边缘区段后，则继续灰阶分布曲线中其余的边缘区段的计算，并取得其余的差异值。再取得差异值后，则比较差异值是否大于预设门坎值。计算该些大于预设门坎值的差异值的数量，将所累计后的数量定义为清晰值810。

相对第三实施例是将累计所有的对比率后，才开始累计清晰值。第四实施例亦先逐一的计算对比率后，再判断所产生的对比率是否大于预设门坎值，并重复此一步骤直至完成所有对比率的计算为止。请参考图9所示其是为此一实施例的另一运作流程示意图。

步骤231：对预览图像进行图像边缘检测程序，以得到多个边缘像素；

步骤232：从边缘像素中选择连续的多个选定像素；

步骤233：取相邻的选定像素的像素值的差异值中的最大值为相邻差值；

步骤234：取相邻的选定像素的像素值的差异值中的最大值为相邻差值；

步骤235：取选定像素的最大差值为总差值；

步骤236：累计大于预设门坎值的对比率的数量为清晰值；以及

步骤237：重复步骤233～236，直到完成所有边缘像素的对比率的计算并输出最后累计的清晰值。

最后，以统计图进行说明(请配合图10所示)，在图10的横轴为对比差值，图10的纵轴为对比差值的相应数量。以第一实施例为例，在预览图像中以一个100*100像素的取样区域作为对焦的判断依据，则取样区域中的清晰值810的总数是为99*100个，并假设对焦门坎值为100。假若大于预设门坎值的清晰值810数量有45个时，则代表此张预览图像是模糊的，所以需要重新调整镜头组中的镜片位置，借以获取相应的对焦焦距。反之，若小于预设门坎值的清晰值810数量是为30个时，则代表此张预览图像410是清晰的，不需要重新进行对焦。

本发明提供了一种数字相机90的连续对焦方法。数字相机90在切换不同的场景画面后判断数字相机90是否需要重新调整对焦焦距。如此一来，数字相机90可以不用持续的驱动镜头的对焦动作，借以达到省电与快速对焦的功效。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种数字相机的连续对焦方法，适于在一数字相机于一取像预览阶段中由一第一场景切换为一第二场景时，判断该数字相机是否执行一连续对焦程序，其特征在于，该连续对焦方法包括：

于该第二场景时取得一预览图像；

对该预览图像进行一模糊检测程序，以获取一清晰值；

判断该清晰值是否超过一对焦门坎值；以及

若否，则执行该连续对焦程序。

2.根据权利要求1所述的数字相机的连续对焦方法，其特征在于，该模糊检测程序包括：

在该预览图像中还设定至少一取样区域，该取样区域具有多个图像像素；

将该取样区域中所有相邻的两图像像素的像素值分别做比较，得到多个对比差值；以及

累计大于一预设门坎值的该些对比差值的数量为该清晰值。

3.根据权利要求1所述的数字相机的连续对焦方法，其特征在于，该模糊检测程序包括：

在该预览图像中还设定至少一取样区域，该取样区域具有多个图像像素；

将该取样区域中所有相邻的两图像像素的像素值分别做比较，得到多个对比差值；

若该对比差值大于一预设门坎值，则累计该清晰值；以及

重复进行计算与累计该清晰值的步骤，直到完成该取样区域中的所有该些图像像素为止。

4.根据权利要求1所述的数字相机的连续对焦方法，其特征在于，该模糊检测程序包括：

对该预览图像进行一图像边缘检测程序，以得到多个边缘像素；

依次计算该些边缘像素的多个对比率；以及

累计大于一预设门坎值的该些对比率的数量为该清晰值；

其中，该依次计算该些边缘像素的多个对比率的步骤包含：

从该些边缘像素中选择连续的多个选定像素；

取相邻的该些选定像素的像素值的差异值中的一最大值为一相邻差值；

取该些选定像素的最大差值为一总差值；

将该相邻差值除以该总差值而得到该对比率；以及

重复上述四步骤，直到完成所有该些边缘像素的该对比率的计算。

5.根据权利要求1所述的数字相机的连续对焦方法，其特征在于，该模糊检测程序包括：

进行一图像边缘检测程序，找出该预览图像的图像对象的多个边缘像素；

依次计算每一该边缘像素的一对比率；

重复上述步骤，直到完成所有该些边缘像素的该对比率的计算；以及

累计大于一预设门坎值的该些对比率的数量为该清晰值；

其中，该依次计算每一该边缘像素的该对比率的步骤包含：

选择该些边缘像素的多个选定像素；

取相邻的该些选定像素的像素值的差异值中的一最大值为一相邻差值；

取该些选定像素的最大差值为一总差值；以及

将该相邻差值除以该总差值而得到该对比率。

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