CN103376616B - 图像获取装置及自动对焦的方法与自动对焦系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像获取装置及自动对焦的方法与自动对焦系统。该自动对焦的方法包括以下步骤：检测目标图像中的第一物件。根据包括第一物件的第一区域，进行第一自动对焦程序，以对第一区域进行自动对焦而得到第一对焦值。检测第一区域中的第二物件，其中第二物件配置于第一物件上，且第二物件小于第一物件。以及根据第一对焦值以及包括第二物件的第二区域，进行第二自动对焦程序，以得到第二对焦值，其中第二区域位于第一区域之中。

Description

图像获取装置及自动对焦的方法与自动对焦系统

技术领域

本发明是有关于一种自动对焦的技术，且特别是有关于一种可对物件上的特定物件的区域进行自动对焦的方法与自动对焦系统及图像获取装置。

背景技术

在一般的自动对焦方法中，通常可以将其分为两类，分别为以区域为主体的对焦方法，以及以物件为主体的对焦方法。在以区域为主体的对焦方法中，图像获取装置对所获取的图像中的预设的单一或多个区块进行自动对焦，或利用使用者选取图像中的特定区块的方式对所选取的特定区块进行自动对焦。以区域为主体的对焦方法可对一般静态的图像有良好的对焦效果，然而，对于所需获取的图像在移动状况下时，以区域为主体的对焦方法却无法对预定区域或是所选取的区域做清晰的对焦。

在以物件为主体的对焦方法中，图像获取装置根据预设的对焦需求，检测物件的位置，并根据物件位置进行自动对焦，如现有的人脸对焦技术等。以物件为主体的对焦方法可对动态的物件进行自动的检测并进行自动对焦，但若是所需检测的物件很小，而所获取的图像的移动速度又快的情况下，此种对焦方法将会难以在图像中检测到目标物件。此外，若图像中具有与目标物件相似的物件，也容易造成所述的对焦方法造成对焦点的误判，而无法获得清晰的图像。

发明内容

本发明提供一种自动对焦的方法，通过此方法，可使图像获取装置在移动中或是目标物件移动中时，也可以检测目标物件及其上的特定物件的区域，并对目标物件上的特定物件的区域进行自动对焦。

本发明提供一种自动对焦系统，其可在目标图像中检测目标物件及其上的特定物件的区域，并对目标物件上的特定物件的区域进行自动对焦。

本发明提供一种图像获取装置，其可在所获取的目标图像中检测目标物件及其上的特定物件的区域，并对目标物件上的特定物件的区域进行自动对焦。

本发明提供一种行车纪录器，其可在所获取的目标图像中检测车辆及其上的车牌的区域，并对车牌的区域进行自动对焦。

本发明提供一种自动对焦的方法，包括以下步骤：检测目标图像中的第一物件；根据包括第一物件的第一区域，进行第一自动对焦程序，以对第一区域进行自动对焦而得到第一对焦值；检测第一区域中的第二物件，其中第二物件配置于第一物件上，且第二物件小于第一物件；以及根据第一对焦值以及包括第二物件的第二区域，进行第二自动对焦程序，以得到第二对焦值，其中第二区域位于第一区域之中。

在本发明的一实施例中，检测第一物件的步骤还包括当未检测到第一物件时，对预设对焦区域进行自动对焦。

在本发明的一实施例中，进行第二自动对焦程序的步骤包括以第一对焦值为基准的对焦值，对第二区域进行自动对焦。

在本发明的一实施例中，检测第二物件的步骤还包括当检测到多个第二物件时，根据包括第二物件的多个第二区域，计算对应第二物件的多个加权比重参数，其中加权比重参数会影响其对应的第二物件的清晰度。

在本发明的一实施例中，进行第二自动对焦程序的步骤还包括以第一对焦值为基准的对焦值，并且根据加权比重参数，对目标图像中的第二区域进行自动对焦。

在本发明的一实施例中，进行第二自动对焦程序的步骤还包括当第二对焦值不为最佳对焦值时，重复检测第二物件且依据第二对焦值及第二区域进行第二自动对焦程序，直到第二对焦值为最佳对焦值，其中最佳对焦值是足以使第二区域的图像的清晰度大于预设值的对焦值。

在本发明的一实施例中，在检测第一物件的步骤前还包括获取目标图像。

在本发明的一实施例中，自动对焦方法适用于图像获取装置，其中第一物件为车辆，以及第二物件为车牌。

在本发明的一实施例中，检测第一物件的步骤还包括当车辆行进方向与图像获取装置获取图像的方向的夹角大于第一范围时，进行第一自动对焦程序。

本发明提供一种自动对焦系统，包括物件检测模块以及对焦执行模块。物件检测模块用以检测目标图像中的第一物件以及第二物件，其中第二物件配置于第一物件上，且第二物件小于第一物件。对焦执行模块用以进行第一自动对焦程序以及第二自动对焦程序，其中物件检测模块检测到第一物件后，对焦执行模块根据包括第一物件的第一区域，进行第一自动对焦程序，以得到第一对焦值，并且物件检测模块检测第一区域中的第二物件后，对焦执行模块根据第一对焦值以及包括第二物件的第二区域，进行第二自动对焦程序，以得到第二对焦值，其中第二区域位于第一区域之中。

在本发明的一实施例中，当物件检测模块未检测到第一物件时，对焦执行模块根据预设对焦区域进行自动对焦。

在本发明的一实施例中，当物件检测模块检测到多个第二物件时，对焦执行模块根据包括第二物件的多个第二区域计算多个加权比重参数。

在本发明的一实施例中，当第二对焦值不为最佳对焦值时，对焦执行模块还依据第二对焦值，进行第二自动对焦程序，直到第二对焦值为最佳对焦值，其中最佳对焦值是足以使第二区域的图像的清晰度大于预设值的对焦值。

本发明提供一种图像获取装置，包括图像获取模块、物件检测模块以及对焦执行模块。图像获取模块用以获取目标图像。物件检测模块用以检测目标图像中的第一物件以及第二物件，其中第二物件配置于第一物件上，且第二物件小于第一物件。对焦执行模块，用以进行第一自动对焦程序以及第二自动对焦程序，其中物件检测模块检测到第一物件后，对焦执行模块根据包括第一物件的第一区域，进行第一自动对焦程序，以得到第一对焦值；并且物件检测模块检测第一区域中的第二物件后，对焦执行模块根据第一对焦值以及包括第二物件的第二区域，进行第二自动对焦程序，以得到一第二对焦值，其中第二区域位于第一区域之中。

在本发明的一实施例中，图像获取装置为相机、摄影机或行车纪录器。

本发明提供一种行车纪录器，包括图像获取模块、物件检测模块以及对焦执行模块。图像获取模块用以获取目标图像。物件检测模块用以检测目标图像中的车辆位置以及车牌位置，其中车牌配置于车辆上。对焦执行模块用以进行一第一自动对焦程序以及第二自动对焦程序，其中物件检测模块检测到车辆位置后，对焦执行模块根据包括车辆位置的第一区域，进行第一自动对焦程序，以得到一第一对焦值；并且物件检测模块检测第一区域中的车牌位置后，对焦执行模块根据第一对焦值以及包括车牌位置的第二区域，进行第二自动对焦程序，以得到第二对焦值，其中第二区域位于第一区域之中。

综上所述，本发明的实施例所提供的图像获取装置及其自动对焦的方法与自动对焦系统中，其先针对目标图像中的较大的第一物件进行检测，并且进行一次初始对焦，再对第一物件中的较小的第二物件进行检测，并对第二物件的区域进行自动对焦，以此由大至小逐步缩小对焦区域的方式以提升图像的清晰度，并且提高了检测目标物件并进行自动对焦的速度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例的图像获取装置的示意图；

图2绘示依照本发明一实施例的自动对焦的方法的步骤流程图；

图3绘示依照本发明另一实施例的自动对焦的方法的步骤流程图；

图4A绘示依照图3的实施例的自动对焦的方法的示意图；

图4B绘示依照图3的实施例的自动对焦的方法的示意图。

附图标记说明：

100：图像获取装置(行车纪录器)；

102：自动对焦系统；

104：图像获取模块；

106：物件检测模块；

108：对焦执行模块；

400：目标图像；

402、402’：车辆；

404、404’：第一区域；

406、406’：车牌；

408、408’：第二区域；

S100-S122：自动对焦的步骤；

S200-S202：自动对焦的步骤。

具体实施方式

本发明的实施例所提供的自动对焦(Auto-Focus,AF)的方法，提供了一种利用两段式的检测与对焦，以达成对目标物件中的特定物件的区域进行自动对焦的方法。为了使本发明的内容更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。

图1绘示依照本发明一实施例的图像获取装置的示意图。请参照图1，在图1中图像获取装置100包括图像获取模块104以及自动对焦系统102，其中自动对焦系统102还包括物件检测模块106以及对焦执行模块108。图2绘示依照本发明一实施例的自动对焦的方法的步骤流程图。

请同时参照图1与图2，首先，在步骤S100中，图像获取装置100通过图像获取模块104获取目标图像，其中图像获取装置100可为相机、摄影机或行车纪录器等等，例如装设有图像传感器的装置。

接着，物件检测模块106检测目标图像中的第一物件(步骤S112)，在步骤S112之后，进一步地判断所获取的目标图像中是否检测到预设的第一物件(S114)。若物件检测模块106未检测到第一物件出现在目标图像中时，则会令对焦执行模块108对至少一个预设的对焦区域进行自动对焦(步骤S116)；反之，若物件检测模块106在目标图像中检测到了第一物件，则对焦执行模块108根据包括第一物件的第一区域，进行第一自动对焦程序(步骤S104)，以对第一区域进行自动对焦而得到第一对焦值。上述的步骤S114与步骤S116仅为本实施例中的一实施方式，在其他实施例中，也可在步骤S112后直接进行步骤S104。

在得到第一对焦值之后，物件检测单元106进一步地检测第一区域中的第二物件(步骤S118)，并且令包括第二物件的区域为第二区域，其中第二物件在第一物件上，并且为一个相对小于第一物件的物件，如第一物件为车辆，而第二物件为车牌。换句话说，第二物件是配置于第一物件上，并且第二物件小于第一物件。

由于在目标图像中可能会存在有多个第一物件以及第二物件，因此在一些实施例中，若目标图像中具有多个第一物件，则在步骤S118之后，物件检测模块106判断目标图像中是否检测到多个第二物件(步骤S120)，以及当物件检测模块106在目标图像中检测到多个第二物件时，则令对焦执行模块108根据包括第二物件的多个第二区域，计算对应各个第二物件的多个加权比重参数(步骤S122)，其中加权比重参数为根据所设定的条件而计算出的比例参数，如针对各个第二物件相对于图像获取装置100的距离所计算的比例参数，使得自动对焦所得的对焦值可使距离较近的第二物件的图像较为清晰，或针对各个第二物件在目标图像中的大小所计算出的比例参数，使得体积较大的第二物件的图像较为清晰，其可根据本领域的常识由设计者自行调整，本发明不以此为限。换句话说，所述的加权比重参数会影响其对应的第二物件的清晰度。

然而，上述的步骤S120与步骤S122仅为本实施例的实施方式之一，在其他实施例中，在步骤S118之后可直接进行步骤S108。

最后，对焦执行模块108根据第一对焦值以及包括第二物件的第二区域，进行第二自动对焦程序(步骤S108)，以得到第二对焦值，其中第二自动对焦程序是以第一对焦值为基准的对焦值，对第二区域进行自动对焦的步骤。此外，若目标图像中检测到多个第二物件时，则步骤S108需要进一步地根据加权比重参数，对目标图像中的第二区域进行自动对焦。

经过上述步骤，图像获取装置100可以得到针对目标物件(如上述的第一物件)中的一个特定小范围区域(如上述的第二物件)的对焦值。然而，在一些情况下，如目标图像为动态图像或者图像获取装置在移动中时，由于第二物件与图像获取装置间的距离会随时变动，而造成第二自动对焦程序所得到的第二对焦值无法持续使第二区域的图像清晰呈现。因此在一些实施例中，在步骤S108之后，可进一步地判断第二对焦值是否为最佳对焦值(步骤S110)，其中当第二对焦值不为最佳对焦值时，重复步骤S118至步骤S108，直到第二对焦值为最佳对焦值，其中最佳对焦值是足以使第二区域的图像的清晰度大于一个预设值的对焦值，所述的清晰度的预设值可由设计者自行斟酌调整，本发明不以此为限，并且步骤S110也可由设计者决定是否加入，在其他实施例中，也可在步骤S108后即完成所述的自动对焦方法。

图3绘示依照本发明另一实施例的自动对焦的方法的步骤流程图。图3实施例的方法主要是用以针对行车纪录器的应用中，对所拍摄的目标图像中的前方车辆的车牌位置进行自动对焦的方法。图4A与图4B绘示依照图3的实施例的自动对焦的方法的示意图。

请同时参照图1、图3、图4A与图4B，在本实施例中，图像获取装置100为行车纪录器，前述实施例的第一物件在本实施例中为车辆402，而第二物件为车牌406。由于图3的步骤大致与图2实施例的步骤相同，故相同之处不再赘述，在此以图4A与图4B所绘示的示意图进一步地说明图3实施例所绘示的方法步骤。

在本实施例中，行车纪录器100首先通过图像获取模块104获取目标图像400(步骤S100)，其中目标图像400中包括了车辆402与其车牌406。接着，物件检测模块106检测目标图像400中的车辆402位置(步骤S112)，其中令包括车辆402位置的区域为第一区域404。

在步骤S112之后，物件检测模块102判断所获取到的车辆402图像是否为车辆402的侧面图像(步骤S200)，若目标图像400中的车辆402图像为车辆402的侧面图像，也就是物件检测模块106无法在目标图像400中检测到车牌406时，对焦执行模块108就仅根据车辆位置的区域进行自动对焦(步骤S202)。换句话说，当车辆402行进方向与行车纪录器100获取图像的方向的夹角大于第一范围时，对包括车辆402的第一区域404进行自动对焦，以得到第一对焦值，其中所述的车辆402行进方向与行车纪录器100获取图像的方向的夹角大于第一范围时，即表示车辆402在目标图像400中所呈现的角度，已无法将车牌406清楚的显示于目前图像400中。接着，对焦执行模块108根据包括车辆402位置的第一区域404进行第一自动对焦程序(步骤S104)，以得到第一对焦值。上述的步骤S114、步骤S116、步骤S200以及步骤S202仅为本实施例的一实施方式，在其他实施例中，也可在步骤S112后直接进行步骤S104。

在得到第一对焦值后，物件检测模块106进一步地检测第一区域404中的车牌406位置(步骤S118)，其中令包括车牌406位置的区域为第二区域408。

在一实施例中，若目标图像400中具有除了车辆402以外的车辆图像时，如图4B所示。请参照图1、图3与图4B，物件检测模块106将分别检测车辆402、车辆402’及其车牌406、车牌406’位置，并且计算对应于车牌406、车牌406’位置的加权比重参数，以在后续的第二自动对焦程序中，进一步地根据车牌406、车牌406’位置的加权比重参数，以第一对焦值为基准的对焦值，对目标图像400中的第二区域408、408’进行自动对焦。

最后，对焦执行模块108根据第一对焦值以及包括车牌406位置的第二区域408进行第二自动对焦程序(步骤S108)，以得到第二对焦值。

此外，在本实施例的应用于行车纪录器的自动对焦方法中，由于实际上的行车纪录器是动态并连续的获取目标图像，因此在图3的方法流程结束后，将会持续的重复依据实施例所述的方法进行自动对焦。

综上所述，本发明的实施例所提供的图像获取装置及其自动对焦的方法与自动对焦系统中，其先针对目标图像中的较大的第一物件进行检测，并且进行一次初始对焦，再对第一物件中的较小的第二物件进行检测，并对第二物件的区域进行自动对焦，以此由大至小逐步缩小对焦区域的方式以提升图像的清晰度，并且提高了检测目标物件并进行自动对焦的速度。此外，本发明的实施例也提供当所获取的目标图像中具有多个第一物件与第二物件的自动对焦方法，以及当第一物件或图像获取装置处于移动状态时，获得最佳对焦点的自动对焦方法。另外，本发明的实施例还提供一个应用所述方法以及自动对焦系统的行车纪录器，其可用以对行进中的车辆的车牌位置进行检测以及自动对焦。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种自动对焦的方法，其特征在于，包括：

检测一目标图像中的一第一物件；

根据包括该第一物件的一第一区域，进行一第一自动对焦程序，以对该第一区域进行自动对焦而得到一第一对焦值；

检测该第一区域中的一第二物件，其中该第二物件配置于该第一物件上，且该第二物件小于该第一物件；以及

根据该第一对焦值以及包括该第二物件的一第二区域，进行一第二自动对焦程序，以得到一第二对焦值，其中该第二区域位于该第一区域之中。

2.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其中检测该第一物件的步骤还包括：

当未检测到该第一物件时，对至少一预设对焦区域进行自动对焦。

3.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其中进行该第二自动对焦程序的步骤包括：

以该第一对焦值为基准的对焦值，对该第二区域进行自动对焦。

4.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其中检测该第二物件的步骤还包括：

当检测到多个第二物件时，根据包括该些第二物件的多个第二区域，计算对应该些第二物件的多个加权比重参数，其中该些加权比重参数会影响其对应的第二物件的清晰度。

5.根据权利要求4所述的自动对焦的方法，其中进行该第二自动对焦程序的步骤还包括：

以该第一对焦值为基准的对焦值，并且根据该些加权比重参数，对该目标图像中的该些第二区域进行自动对焦。

6.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其中进行该第二自动对焦程序的步骤还包括：

当该第二对焦值不为一最佳对焦值时，重复检测该第二物件且依据该第二对焦值及该第二区域进行该第二自动对焦程序，直到该第二对焦值为该最佳对焦值，其中该最佳对焦值是足以使该第二区域的图像的清晰度大于一预设值的对焦值。

7.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其中在检测该第一物件的步骤前还包括获取该目标图像。

8.根据权利要求1所述的自动对焦的方法，其适用于一图像获取装置，其中该第一物件为一车辆，以及该第二物件为一车牌。

9.根据权利要求8所述的自动对焦的方法，检测该第一物件的步骤还包括：

当该车辆行进方向与该图像获取装置获取图像的方向的夹角大于一第一范围时，进行该第一自动对焦程序。

10.一种自动对焦系统，其特征在于，包括：

一物件检测模块，用以检测一目标图像中的一第一物件以及一第二物件，其中该第二物件配置于该第一物件上，且该第二物件小于该第一物件；以及

一对焦执行模块，用以进行一第一自动对焦程序以及一第二自动对焦程序；

其中该物件检测模块检测到该第一物件后，该对焦执行模块根据包括该第一物件的一第一区域，进行该第一自动对焦程序，以对该第一区域进行自动对焦而得到一第一对焦值，并且该物件检测模块检测该第一区域中的该第二物件后，该对焦执行模块根据该第一对焦值以及包括该第二物件的一第二区域，进行该第二自动对焦程序，以得到一第二对焦值，其中该第二区域位于该第一区域之中。

11.根据权利要求10所述的自动对焦系统，其中当该物件检测模块未检测到该第一物件时，该对焦执行模块根据至少一预设对焦区域进行自动对焦。

12.根据权利要求10所述的自动对焦系统，其中该第二自动对焦程序是以该第一对焦值为基准的对焦值，对该目标图像中的该第二区域进行自动对焦。

13.根据权利要求10所述的自动对焦系统，其中当该物件检测模块检测到多个第二物件时，该对焦执行模块根据包括该些第二物件的多个第二区域计算多个加权比重参数，其中该些加权比重参数会影响其对应的第二物件的清晰度，以及

该第二自动对焦程序是以该第一对焦值为基准的对焦值，并且根据该加权比重参数，对该第二区域进行自动对焦。

14.根据权利要求10所述的自动对焦系统，其中当该第二对焦值不为一最佳对焦值时，该对焦执行模块重复检测该第二物件且依据该第二对焦值及该第二区域进行该第二自动对焦程序，直到该第二对焦值为该最佳对焦值，其中该最佳对焦值是足以使该第二区域的图像的清晰度大于一预设值的对焦值。

15.一种图像获取装置，其特征在于，包括：

一图像获取模块，用以获取一目标图像；

一物件检测模块，用以检测该目标图像中的一第一物件以及一第二物件，其中该第二物件配置于该第一物件上，且该第二物件小于该第一物件；以及

一对焦执行模块，用以进行一第一自动对焦程序以及一第二自动对焦程序；

其中该物件检测模块检测到该第一物件后，该对焦执行模块根据包括该第一物件的一第一区域，进行该第一自动对焦程序，以对该第一区域进行自动对焦而得到一第一对焦值；并且该物件检测模块检测该第一区域中的一第二物件后，该对焦执行模块根据该第一对焦值以及包括该第二物件的一第二区域，进行该第二自动对焦程序，以得到一第二对焦值，其中该第二区域位于该第一区域之中。

16.根据权利要求15所述的图像获取装置，其中该图像获取装置为一相机、一摄影机或一行车纪录器。

17.一种行车纪录器，其特征在于，包括：

一图像获取模块，用以获取一目标图像；

一物件检测模块，用以检测该目标图像中的一车辆位置以及一车牌位置，其中该车牌配置于该车辆上；以及

一对焦执行模块，用以进行一第一自动对焦程序以及一第二自动对焦程序；

其中该物件检测模块检测到该车辆位置后，该对焦执行模块根据包括该车辆位置的一第一区域，进行该第一自动对焦程序，以对该第一区域进行自动对焦而得到一第一对焦值；并且该物件检测模块检测该第一区域中的该车牌位置后，该对焦执行模块根据该第一对焦值以及包括该车牌位置的一第二区域，进行该第二自动对焦程序，以得到一第二对焦值，其中该第二区域位于该第一区域之中。