CN103576284B - 自动对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动对焦方法，包括下列步骤：当检测到使用者按压图像获取装置的按键所产生的第一按压信号时，采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序。接着，判断是否检测到使用者按压按键所产生的第二按压信号。若未检测到第二按压信号，则判断是否检测到使用者释放按键所产生的第一释放信号，并通过连续产生的第一释放信号与第一按压信号来计算连续按压次数。并且判断连续按压次数是否大于第一临界值。若是，则采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序。若否，则仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

Description

自动对焦方法

技术领域

本发明是有关于一种自动对焦技术，且特别是有关于一种可切换对焦值搜寻演算法的自动对焦方法。

背景技术

数字单眼相机(DigitalSingleLensReflexCamera,DSLR)拥有相当精密复杂的机械结构，更加强化了相机的功能性与操控性。除了使用者的拍摄技巧与四周环境影响等因素之外，DSLR内建的自动对焦(AutoFocus，AF)系统，对于拍摄出来的图像画面的品质也有相当大的影响。

一般而言，自动对焦技术是指DSLR会移动镜头以变更镜头与被摄物体之间的距离，对应不同的镜头位置分别计算被摄主体画面的对焦评估值(以下简称为对焦值)，直到找寻到最大对焦值为止。最大对焦值是表示对应目前镜头所在的位置能取得最大清晰度的被摄主体画面。然而，搜寻过程中不断地来回移动镜头并进行计算，耗费许多时间，因此DSLR为了对焦速度的考虑，多半采用快速自动对焦技术，亦即通过爬山理论方法(Mountain-climbingmethod)来寻找区域最大值(Localpeak)。然而，当被摄主体画面中同时存在较近的被摄物体以及较远的被摄物体时，区域最大值搜寻法容易产生对焦失败的情况。

举例来说，图1是一种图像的对焦曲线示意图。其中横轴为镜头步数，纵轴为对焦值。图2(a)及图2(b)分别是DSLR对拍摄场景进行对焦的显示画面示意图。图1所示的对焦曲线C1例如是针对图2(a)所示的被摄主体画面所计算出来的对焦曲线。图2(a)的被摄主体画面包括距离较远的笔记本电脑、鼠标、杯子等，且对焦框201内只有一个对焦目标(笔记本电脑)。由图1所示可知，在镜头步数S1位置处可产生第一区域对焦值F1，亦即可产生最大清晰度的被摄主体画面。然而，请参照图2(b)，在对焦成功之后，再将被摄主体(笔)也移入对焦框203内进行对焦，此时对焦框203内包含较远处的笔记本电脑以及较近处的笔。由于先前已成功对笔记本电脑进行对焦，因此再次做对焦时，仍然会依据对焦曲线C1中的镜头步数S1的附近位置来优先寻找区域最大值。也就是说，在对焦框203内仍会对焦到较远处的笔记本电脑，导致近处的笔对焦失败。基于上述原因，如何开发一个同时兼顾高效率及高精确度的自动对焦方法仍为一待解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自动对焦方法，可依据使用者对图像获取装置的按键的操控行为来切换最大对焦值的搜寻演算法，以提升自动对焦准确率。

本发明提供一种自动对焦方法，适用于图像获取装置。自动对焦方法包括下列步骤。判断是否检测到使用者按压图像获取装置的按键的第一按压信号。当检测到第一按压信号时，采用区域最大值(Localpeak)搜寻法进行自动对焦程序。并且判断是否检测到使用者按压按键的第二按压信号。若未检测到第二按压信号，则判断是否检测到使用者释放按键的第一释放信号，并通过连续产生的第一释放信号与该第一按压信号来计算使用者连续释放及按压按键的连续按压次数。接着，判断连续按压次数是否大于第一临界值，该第一临界值大于或等于5。若是，则采用全域最大值(Globalpeak)搜寻法进行自动对焦程序。若否，则仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

在本发明的一实施例中，上述若未检测到第二按压信号，则检测使用者连续释放及按压按键的连续按压次数的步骤包括当检测到第一释放信号之后，判断在一预设时间内是否又检测到另一第一按压信号。若是，则累计连续按压次数。若否，则将连续按压次数的初始值设定为0。

在本发明的一实施例中，上述的自动对焦方法还包括当连续按压次数并未大于第一临界值时，仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并且继续检测是否接收到第二按压信号。

在本发明的一实施例中，上述的第一按压信号为使用者利用按键下达图像获取装置进行对焦操作下所产生的信号。上述的第二按压信号为使用者利用按键下达图像获取装置进行曝光操作下所产生的信号。

在本发明的一实施例中，上述的使用者半按图像获取装置的按键以产生第一按压信号，使用者全按图像获取装置的按键以产生第二按压信号。

本发明另提出一种自动对焦方法，适用于具有变焦镜头的图像获取装置。自动对焦方法包括下列步骤。先判断是否检测到使用者按压图像获取装置的按键的第一按压信号。当检测到第一按压信号时，采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并且记录对焦成功时，变焦镜头所对应的第一步数。接着，判断是否检测到使用者全按按键的第二按压信号。若未检测到第二按压信号，则判断是否检测到使用者释放按键的第一释放信号，并通过连续产生的第一按压信号与第一释放信号来计算使用者连续释放及按压图像获取装置的按键的连续按压次数。并且判断连续按压次数是否大于第一临界值，该第一临界值大于或等于5。若是，则采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序。若否，则仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并记录对焦成功时，变焦镜头所对应的第二步数。

在本发明的一实施例中，上述的自动对焦方法更包括下列步骤。判断第二步数与第一步数之差的绝对值是否小于步数临界值。若是，则累计步数计算次数。若否，则初始化连续按压次数与步数计算次数。

在本发明的一实施例中，上述的在判断连续按压次数是否大于第一临界值的步骤更包括判断步数计算次数是否大于第二临界值。若连续按压次数大于第一临界值并且步数计算次数大于第二临界值，则采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

基于上述，本发明所提出的自动对焦方法可依据使用者对图像获取装置的按键的操控行为来选择使用区域最大值搜寻法或全域最大值搜寻法。据此，在确保搜寻速度的前提下还可提升自动对焦准确率。

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是一种图像的对焦曲线示意图；

图2(a)及图2(b)分别是DSLR对拍摄场景进行对焦的显示画面示意图；

图3是本发明一实施例所示的图像获取装置的方块图；

图4是本发明一实施例所示的自动对焦方法的流程图；

图5是本发明另一实施例所示的自动对焦方法的流程图；

图6为本发明另一实施例的图像的对焦曲线示意图。

附图标记说明：

300：图像获取装置；

310：图像传感单元；

312：感光元件；

314：变焦镜头；

320：检测单元；

330：自动对焦模块；

340：处理单元；

C1、L1、L2：对焦曲线；

F1：第一区域对焦值；

F2：第二区域对焦值；

S1、S2：镜头步数；

S401～S417：一实施例的自动对焦方法的各步骤；

S501～S421：另一实施例的自动对焦方法的各步骤。

具体实施方式

目前在市面上较为常见的数字单眼相机(DigitalSingleLensReflexCamera,DSLR)多半是采用两段式按键设计。其中，第一段主要负责对焦功能或曝光值与白平衡值的参数设定等，而第二段则会进行曝光操作，亦即正式拍摄图像。因此当使用者在使用具有两段式按键设计的DSLR时，可先半按按键来启动自动对焦功能。此时，数字相机的镜头便会依据对焦框内的被摄物体进行自动对焦。使用者确认对焦成功之后，再完全按下按键(即按下第二段按键)，便可完成图像拍摄。本发明是依据使用者对图像获取装置的按键的操控行为来切换所使用的自动对焦搜寻演算法，为了使本发明的内容更为明了，以下列举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。

图3是本发明一实施例所示的图像获取装置的方块图。请参照图3，本实施例的图像获取装置300例如是DSLR或数字摄影机(DigitalVideoCamcorder，DVC)等，在此并不限制其范围。图像获取装置300包括图像传感单元310、检测单元320、自动对焦模块330以及处理单元340。其功能分述如下：

图像传感单元310包括感光元件312以及变焦镜头314。感光元件312例如是电荷耦合元件(ChargeCoupledDevice，CCD)、互补性氧化金属半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)元件或其他元件，图像传感单元310还可包括光圈等，在此皆不设限。

检测单元320是用以检测使用者按压或释放图像获取装置300的按键(未示出)的操作信号。

自动对焦模块330耦接至图像传感单元310，自动对焦模块330例如可通过步进马达控制变焦镜头314的步数(step)位置，以改变焦距，并且结合区域最大值(localpeak)搜寻法或全域最大值(globalpeak)搜寻法来计算对焦值(focusvalue)。

处理单元340例如是中央处理单元(CentralProcessingUnit,CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)等，而可用以控制图像传感单元310、检测单元320以及自动对焦模块330。

图4是本发明一实施例所示的自动对焦方法的流程图。本实施例的方法适用于图3的图像获取装置300，以下即结合图像获取装置300中的各构件说明本实施例自动对焦方法的详细步骤：

首先，判断检测单元320是否检测到使用者按压图像获取装置300的按键的第一按压信号(步骤S401)。其中，第一按压信号为使用者利用按键下达图像获取装置300进行对焦操作所产生的信号，在本实施例中，第一按压信号为使用者半按图像获取装置300的按键。若是，则可接续步骤S403；若否则检测单元320继续检测第一按压信号。

在步骤S403中，处理单元340先将连续按压次数的初始值设定为0。接着，在步骤S405中，因为检测单元320检测到第一按压信号，处理单元340控制自动对焦模块330采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

接着，在步骤S407中，判断检测单元320是否检测到使用者按压按键的第二按压信号。其中，第二按压信号是为使用者利用按键下达图像获取装置300进行曝光操作下所产生的信号，在本实施例中，第二按压信号为使用者完全按下图像获取装置300的按键，其代表使用者确定对焦成功并且决定拍摄图像。

若检测单元320确实检测到第二按压信号，则接续步骤S409，处理单元340控制图像传感单元310依据自动对焦程序的结果据以拍摄图像。

回到步骤S407，若检测单元320并未检测到第二按压信号，则接续步骤S411，处理单元340依据检测单元320检测使用者连续释放及半按按键的连续操作信号来计算连续按压次数。

接着，处理单元340判断连续按压次数是否大于第一临界值(步骤S413)。若是，则处理单元340控制自动对焦模块330采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序(步骤S415)。若否，则仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序(步骤S417)，之后返回步骤S407，由检测单元320继续检测是否接收到第二按压信号。

上述步骤S411中计算连续按压次数的步骤更可分为5个子步骤S4110～S4118。在步骤S4110中，检测单元320检测是否接收到使用者释放按键的第一释放信号。若否，则返回步骤S407；若是，则接续步骤S4112，图像获取装置300可显示实时取景(liveview)，从而让使用者在释放按键后可重新调整被摄主题画面，或者重新进行自动对焦。接着，在接收到第一释放信号后的一段预设时间内，检测单元320检测是否又接收到另一第一按压信号(步骤S4114)。换句话说，处理单元340判断在接收到第一释放信号以及另一第一按压信号之间的时间差是否小于一预设时间(步骤S4116)，若是，则处理单元340累计连续按压次数(步骤S4118)，亦即，将连续按压次数累加1。

值得一提的是，本实施例经实验归纳后，预设时间例如可设定为0.5秒，第一临界值例如可设定为5次，但本发明并不限于此，本领域普通技术人员可依实际情况设定。也就是说，在接收到第一释放信号后的0.5秒内若又接收到另一第一按压信号，则将连续按压次数累加1，当连续按压次数大于5次后，则改为采用全域最大值搜寻法进行自动对焦，否则，仍采用区域最大值搜寻法进行自动对焦。

一般而言，若使用者在短时间内不断重复半按按键以及释放按键的步骤，大部分由于图像获取装置对焦失败，因而使用者必须先释放按键后再重新半按按键以进行另一次的自动对焦程序。然而，当被摄主体画面中同时存在较近的被摄物体以及较远的被摄物体时，区域最大值搜寻法容易产生对焦失败的情况，因此必须改用全域最大值搜寻法进行对焦。据此，本实施例通过计算使用者在一预设时间内连续按压按键的次数来判断使用区域最大值搜寻法或使用全域最大值搜寻法的时机，以提升自动对焦准确率。

另外需说明的是，使用者在短时间内不断重复半按按键以及释放按键的原因除了图像获取装置对焦失败之外，亦可能是使用者欲重新选取或调整被摄主题画面，即快速变换拍摄场景。针对此种情况本发明亦提供相对应的解决方法，以下另举一实施例来对此进行说明。

图5是本发明另一实施例所示的自动对焦方法的流程图。本实施例的方法亦适用于图3的图像获取装置300。以下请配合参照图5。

首先，判断是否检测到使用者半按图像获取装置300的按键的第一按压信号(步骤S501)。若是，则先将连续按压次数与步数计算次数的初始值设定为0(步骤S503)；若否，则继续检测第一按压信号。

在初始化连续按压次数与步数计算次数后，则先采用区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并且记录对焦成功时，变焦镜头314所对应的第一步数(步骤S505)。图6为本发明另一实施例的图像的对焦曲线示意图。请参照图6，对焦曲线L1例如是此次自动对焦程序所获得的对焦资料，本实施例会将第一区域对焦值F1所对应的镜头步数S1记录下来。

接着，判断是否检测到使用者全按按键的第二按压信号(步骤S507)。若是，代表使用者确定对焦成功并且决定拍摄图像，此时可依据自动对焦程序的结果据以拍摄图像(步骤S509)。若未检测到第二按压信号，则检测使用者连续释放及半按按键的连续操作信号来计算连续按压次数(步骤S511)。其中，连续操作信号是指连续产生的第一按压信号与第一释放信号。步骤S511更可分为5个子步骤S5110～S5118，本实施例的计算连续按压次数的子步骤S5110～S5118相同或类似于前述实施例的子步骤S4110～S4118，故在此不予赘述。

紧接着便判断连续按压次数是否大于第一临界值并且判断步数计算次数是否大于第二临界值(步骤S513)。若连续按压次数大于第一临界值并且步数计算次数大于第二临界值，则改为采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序(步骤S515)。否则，仍采用区域最大值搜寻法再次进行自动对焦程序，并记录对焦成功时，变焦镜头314所对应的第二步数(步骤S517)。请参照图6，对焦曲线L2例如是此次自动对焦程序所获得的对焦数据，在此步骤中会将第二区域对焦值F2所对应的镜头步数S2记录下来。

与前述实施例不同的是，本实施例的自动对焦方法还包括判断镜头步数S2(即，第二步数)与镜头步数S1(即，第一步数)之差的绝对值是否小于步数临界值(步骤S519)。若是，则累计步数计算次数，也就是将步数计算次数累加1(步骤S521)。若否，则初始化连续按压次数与步数计算次数，亦即返回步骤S503而将连续按压次数与步数计算次数的初始值设定为0。

在本实施例中，预设时间例如可设定为0.5秒，第一临界值例如可设定为5次，另外，经实验归纳后，第二临界值例如可设定为2次，步数临界值例如可设定为100步，上述参数的设定为本实施例的较佳参数设定值，但不限于此，可由本领域普通技术人员依据实际应用情况自行调整。

本实施例通过将执行第一次区域最大值搜寻法的镜头步数S1与执行第二次区域最大值搜寻法的镜头步数S2进行比较，若镜头步数S1与S2的步数差大于100步，则判定使用者已经快速地改变拍摄场景，即被摄主题画面变化过大。此种情况下仍适用区域最大值搜寻法进行快速对焦。据此，本实施例的方法是在使用者针对同一拍摄场景(同一被摄主题画面)下，快速地重复半按按键以及释放按键的动作时，才会改为采用全域最大值搜寻法进行自动对焦程序。据此，如先前技术所述在同一拍摄场景下，先对远物进行对焦后并且在对焦框内出现近物时，可以自动改为采用全域最大值搜寻法进行自动对焦，以避免近物对焦失败的情况发生。

综上所述，本发明可依据使用者对图像获取装置的按键的操控行为来自动选择使用区域最大值搜寻法或全域最大值搜寻法。此外，通过对焦成功的镜头步数信息可用来判断使用者是否快速变换拍摄场景。在确定使用者是针对同一被摄主题画面下快速地重复半按按键以及释放按键的动作时，才切换对焦值的搜寻演算法。如此一来，可在确保搜寻速度的前提下提升自动对焦准确率。

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 (10)

1.一种自动对焦方法，适用于一图像获取装置，其特征在于，包括：

判断是否检测到一使用者按压该图像获取装置的一按键的一第一按压信号；

当检测到该第一按压信号时，采用一区域最大值搜寻法进行自动对焦程序；

判断是否检测到该使用者按压该按键的一第二按压信号；

若未检测到该第二按压信号，则判断是否检测到该使用者释放该按键的一第一释放信号，并通过连续产生的该第一按压信号与该第一释放信号来计算该使用者连续释放及按压该按键的一连续按压次数；以及

判断该连续按压次数是否大于一第一临界值，该第一临界值大于或等于5，若是，采用一全域最大值搜寻法进行自动对焦程序，若否，仍采用该区域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

2.根据权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，其中若未检测到该第二按压信号，计算该连续按压次数的步骤包括：

当检测到该第一释放信号之后，判断在一预设时间内是否又检测到另一第一按压信号；

若是，累计该连续按压次数；以及

若否，将该连续按压次数的初始值设定为0。

3.根据权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括：

当该连续按压次数并未大于该第一临界值时，仍采用该区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并继续检测该第二按压信号。

4.根据权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，其中该第一按压信号为该使用者利用该按键下达该图像获取装置进行对焦操作所产生的信号，其中该第二按压信号为该使用者利用该按键下达该图像获取装置进行曝光操作所产生的信号。

5.根据权利要求4所述的自动对焦方法，其特征在于，该使用者半按该按键以产生该第一按压信号，该使用者全按该按键以产生该第二按压信号。

6.一种自动对焦方法，适用于具有一变焦镜头的一图像获取装置，其特征在于，包括：

判断是否检测到一使用者按压该图像获取装置的一按键的一第一按压信号；

当检测到该第一按压信号时，采用一区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并记录对焦成功时，该变焦镜头对应的一第一步数；

判断是否检测到该使用者按压该按键的一第二按压信号；

若未检测到该第二按压信号，则判断是否检测到该使用者释放该按键的一第一释放信号，并通过连续产生的该第一按压信号与该第一释放信号来计算该使用者连续释放及按压该按键的一连续按压次数；以及

判断该连续按压次数是否大于一第一临界值，该第一临界值大于或等于5，若是，采用一全域最大值搜寻法进行自动对焦程序，若否，仍采用该区域最大值搜寻法进行自动对焦程序，并记录对焦成功时，该变焦镜头对应的一第二步数。

7.根据权利要求6所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括：

判断该第二步数与该第一步数之差的绝对值是否小于一步数临界值；

若是，累计一步数计算次数；以及

若否，初始化该连续按压次数与该步数计算次数。

8.根据权利要求7所述的自动对焦方法，其特征在于，其中在判断该连续按压次数是否大于该第一临界值的步骤中还包括：

判断该步数计算次数是否大于一第二临界值；以及

若该连续按压次数大于该第一临界值并且该步数计算次数大于该第二临界值，采用该全域最大值搜寻法进行自动对焦程序。

9.根据权利要求6所述的自动对焦方法，其特征在于，其中若未检测到该第二按压信号，计算该使用者连续释放及按压该按键的该连续按压次数的步骤包括：

当检测到该第一释放信号之后，判断在一预设时间内是否又检测到另一第一按压信号；

若是，累计该连续按压次数；以及

若否，初始化该连续按压次数与该步数计算次数。

10.根据权利要求6所述的自动对焦方法，其特征在于，还包括：

当检测到该使用者按压该按键的该第二按压信号时，依据自动对焦程序的结果据以拍摄一图像。