CN103685943A - 一种显示设备、图像采集控制装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示设备、图像采集控制装置以及方法，所述装置包括拍照控制单元以及图像获取单元，其中拍照控制单元在接收到用户的拍照指令时，向外置摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；图像获取单元在第一定时器超时之后，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。本发明可有效的提高外置摄像头在拍照时的对焦准确率，使得用户在使用外置摄像头拍照时能够获得具有更优画面品质的图像。

Description

一种显示设备、图像采集控制装置以及方法

技术领域

本发明涉及智能电视技术领域，尤其涉及一种显示设备、图像采集控制装置以及方法。

背景技术

随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，外置摄像头被广泛的用在视频会议、实时监控以及通过社交软件进行可视交谈和沟通等场合。近期随着智能电视的迅猛发展，电视厂商还将其用于装配在智能电视上进行包括视频通话，录制视频以及体感游戏在内的各项新兴应用。然而，由于目前的外置摄像头通常不具备自动对焦功能或者自动对焦功能较差，且外置摄像头不同于目前智能手机乃至笔记本计算机的集成摄像头，其与主机之间的耦合度较低，致使在使用外置摄像头进行拍照时，外置摄像头往往并不会向操作系统报告其对焦是否完成，这就导致了智能电视上的拍照应用无法知晓哪一帧图像是清晰的。目前的做法是，只要用户下达拍照指令，就立刻从外置摄像头输出的视频流中选一帧图像作为拍照图像，这种实现方法往往导致拍照图像模糊，使得在通过智能电视使用外置摄像头拍照时无法获得良好的画面品质。因此在采集图像时提高摄像头的对焦准确率是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种显示设备、图像采集控制装置以及方法，其通过在使用外置摄像头拍照时设置延时对焦时间，或者将延时对焦时间与对焦线圈马达相配合，解决了由于外置摄像头与主机之间的耦合度较低以及外置摄像头自动对焦准确率差而致使无法采集到高质量画面的问题。

本发明提供一种图像采集控制装置，应用于显示设备上，所述显示设备连接有外置摄像头，其中：

拍照控制单元，用于在接收到用户的拍照指令时，向所述外置摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

图像获取单元，用于在第一定时器超时之后，从所述外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

进一步地，所述显示设备通过数据线与所述外置摄像头的接口相连接。

进一步地，所述图像获取单元在第一定时器超时之后，检测外置摄像头的内部对焦线圈马达是否处于静止状态，并在对焦线圈马达处于静止状态时从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

进一步地，所述图像获取单元定期通过外置摄像头的接口获取所述对焦线圈马达的位置参数，并在连续多次获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，确定该对焦线圈马达处于静止状态。

进一步地，所述拍照控制单元在接收到用户的拍照指令时相应启动第二定时器；

所述图像获取单元在第二定时器计时超时时，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像，其中所述第二定时器的定时时长大于所述第一定时器的定时时长。

本发明还提供一种显示设备，包括以上所述任意一种图像采集控制装置。

本发明还提供一种图像采集控制方法，应用于显示设备上，所述显示设备连接有外置摄像头，该方法包括：

在接收到用户的拍照指令时，向外置摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

在第一定时器超时之后，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

进一步地，在第一定时器超时之后，进一步检测外置摄像头的内部对焦线圈马达是否处于静止状态,并在对焦线圈马达处于静止状态时从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

进一步地，定期通过外置摄像头的接口获取所述对焦线圈马达的位置参数，并在多次获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，确定该对焦线圈马达处于静止状态。

进一步地，在接收到用户的拍照指令时相应启动第二定时器；在第二定时器超时时，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像，其中所述第二定时器的定时时长大于所述第一定时器的定时时长。

由此可见，本发明通过预设延时对焦时间，有效的提高了外置摄像头在拍照时的对焦准确率，使得用户在使用外置摄像头拍照时能够获得具有更优画面品质的图像。

附图说明

图1是本发明中图像采集控制方法流程图；

图2是本发明中图像采集控制装置结构逻辑图；

图3是本发明实施例二以及实施例四中图像采集控制方法流程图。

具体实施方式

目前很多显示设备的外置摄像头提供了自动对焦功能，自动对焦功能可以大幅提高摄像头拍摄图像的清晰度，毕竟用户无法为外置摄像头进行手动对焦。然而由于外置摄像头与显示设备的操作系统之间耦合度很低，外置摄像头往往并不会向操作系统报告其对焦是否完成，这就导致了智能电视上的拍照应用无法知晓哪一帧图像是清晰的。目前的做法是，只要用户下达拍照指令，就立刻从外置摄像头输出的视频流中选一帧图像作为拍照图像，这种实现方法经常导致拍照图像模糊，使得用户在通过显示设备（比如智能电视）使用外置摄像头拍照时无法获得良好的画面品质。

本发明通过预设延时对焦时间，并与对焦线圈马达相配合，完成通过显示设备使用外置摄像头拍照时的自动对焦，可有效的提高外置摄像头在拍照时的对焦准确率，使得用户在使用外置摄像头拍照时能够获得具有更优画面品质的图像。本发明适用于各种通过数据线连接外置摄像头的显示设备，本发明仅以智能电视连接USB摄像头为例来进行进一步的阐述。

为进一步说明本发明，提供下列实施例：

实施例一

请参考图1，本发明提供一种图像采集控制方法来提升使用外置摄像头拍照过程中的对焦准确度，该方法包括：

步骤101，在接收到用户的拍照指令时，向摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

在本实施方式中，用户若需要通过智能电视上的USB摄像头拍照，其可以通过打开智能电视内置的拍照应用，系统响应用户打开操作启动拍照应用，并将启动USB摄像头，使其进入图像采集状态，此时USB摄像头会持续将采集到的图像输出给操作系统，拍照应用可以将这些图像实时地呈现在电视屏幕上。当接收到用户的拍照指令，拍照应用向USB摄像头发送自动对焦指令，自动对焦指令通过USB摄像头的驱动接口被送达USB摄像头，使得USB摄像头进入自动对焦状态。本发明中的USB摄像头驱动接口通常为UVC（USB video class或USB video device class）驱动接口，通过UVC协议运行该USB摄像头使得硬件在各个程序之间彼此运行会更加顺利，而且也省略了驱动程序安装这一环节。在本发明中，拍照应用会同时根据操作系统资源调用并启动拍照控制单元中的第一定时器，该第一定时器用于在定时超时时发送超时信号，拍照应用在接收到第一定时器超时信号时控制该USB摄像头自动对焦完成。

步骤102，在第一定时器超时之后，从USB摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

假设第一定时器的定时时长为0.5秒，在第一定时器的定时时长0.5秒超时之后就立刻从USB摄像头输出的视频流中获取当前一帧图像作为拍照图像。

在这一基本实施方式中，本发明采用延时获取图像的方式，预留相对充足的时间给USB摄像头完成对焦，这种方式可以满足大部分静态场景的应用。第一定时器的定时时长可以由开发人员根据USB摄像头的对焦速度在开发过程中加以合理设定，不同的厂商出产的USB摄像头的对焦速度可能存在差异。

实施例二

请参考图3，在以上实施例一的基础上，考虑到USB摄像头可能因为被拍摄目标的持续移动或其他原因而无法在第一对焦延时时间内完成对焦，从而致使采集到的图像可能依然比较模糊。本发明实施方式使用对焦线圈马达的状态来做进一步的辅助判断。当自动对焦开始时，USB摄像头内部的对焦线圈马达也随之开始运动，在自动对焦完成后，对焦线圈马达会从运动状态变为静止状态。因此本发明通过USB摄像头的驱动接口来获取对焦线圈马达的状态，一旦对焦线圈马达的状态为静止状态，且第一延时对焦时间也已经超时，则有非常高的可能性说明自动对焦已经完成，此时采集到的图像通常会是比较清晰的图像。

本发明判断对焦线圈马达是否静止的方式是定期检测对焦线圈马达的位置参数，通过对比位置参数的变化来确定对焦线圈马达是否处于静止状态。假设对焦线圈马达的位置参数范围为0-128，若对焦线圈马达在运动中，则对焦线圈马达的位置参数相应的也在0-128之间变化。当连续多次通过UBS摄像头的驱动接口获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，则可以确定对焦线圈马达处于静止状态。比如说，假设连续三次都检测到对焦线圈马达的位置参数为同一数值50，说明对焦线圈马达处于静止状态，本次自动对焦已完成。值得注意的是，开发人员应当根据产品的实际，选取采集位置参数的周期，这个周期通常比较短。如果周期过短，则有可能会在理论上产生误判，比如说对焦线圈马达从50运动到60，又运动回50，在围绕50这个位置来回运动的过程中，若上述周期太短，则可能连续多次采集到50这个位置，从而误判为对焦线圈马达处于静止状态。

在优选的实施方式中，在第一定时器（0.5秒）超时之后，开始定时检测对焦线圈马达的位置参数，如果此时对焦线圈马达的位置参数处于变化的状态，说明对焦还未完成，那么在第二定时器（1秒）超时之前不需要采取任何处理。在此需要说明的是，在第一定时器（0.5秒）超时之后，才需要检测对焦线圈马达的运动状态，未到达第一定时器的定时时长（0.5秒）可以不关注线圈的运动。

在少数情况下，当USB摄像头采集范围内的拍摄目标长时间处于活动状态时，那么USB摄像头就有可能会一直处于自动对焦状态。由于在自动对焦完成之前，对焦线圈马达会一直处于运动状态，因此并不会立刻获取一帧图像作为拍照图像。这也就意味着，对焦线圈马达不停止，则用户需要一直等待，倘若对焦段时间内无法完成，用户则需要等待相当长的时间，拍照流程始终无法结束。为了应对这种情况，本发明继续引入第二定时器，在启动第一定时器的同时，拍照应用会同时根据操作系统资源调用并启动拍照控制单元201中的第二定时器，该第二定时器用于在定时超时时发送超时信号，拍照应用在接收到第二定时器的超时信号时控制该USB摄像头自动对焦完成。

当用户按下拍照键直至第二定时器（1秒）超时之后，虽然检测到对焦线圈马达一直处于活动状态，若没有第二定时器，则会导致用户下发拍照指令之后很长时间内，拍照都没有成功，此时就不再考虑对焦线圈马达的变化状态，会立即从USB摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。这样的方式避免了用户长时间无谓的等待，否则用户可能会怀疑拍照应用出现故障或者硬件出现故障。

本实施方式中，虽然对焦线圈马达的作用为确定自动对焦是否完成，但是如不使用延时对焦定时器，会因为拍摄对象的不稳定性，不能确定自动对焦的完成时间，可能会存在上述USB摄像头图像采集范围内的用户长时间处于活动状态导致对焦线圈马达一直处于运动状态的情况，如果为了拍摄效果而让用户长时间处于等待状态显然是不现实的，因此不能单单仅凭对焦线圈马达的状态，而要结合延时对焦定时器来完成本发明方法。

以上辅助自动对焦的图像获取实现方式中，整个过程是无需用户干预的，在图像采集完成之后，考虑到由于存在自动对焦不准确的可能性而致使采集的图像画质可能不清晰，或者采集的图像并不符合用户要求，因此暂不退出USB摄像头的拍照模式，USB摄像头拍照模式的关闭由用户自己手动设置。

实施例三

在本发明实施例提供了一种图像采集控制装置，如图2所示，该装置应用于显示设备上，该显示设备通常为智能电视，该智能电视的基本硬件环境包括CPU22、内存20、非易失性存储器21以及其他硬件23。该图像采集控制装置在逻辑上包括：拍照控制单元201以及图像获取单元202，其中，拍照控制单元201以及图像获取单元202由CPU控制执行。该装置在运行过程中执行如下处理流程：

拍照控制单元，拍照控制单元201在接收到用户的拍照指令时，向USB摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

在本实施方式中，若需要通过智能电视上的USB摄像头拍照，可以通过打开智能电视内置的拍照应用，拍照应用打开后，通常USB摄像头会进入摄像状态，此时USB摄像头会持续将采集到的图像输出给操作系统，拍照应用可以将这些图像实时地呈现在电视屏幕上。本发明的图像采集控制装置可以理解为拍照应用的一部分实现。当用户通过电视遥控器按下拍照键，就相当于向图像采集控制装置发出拍照指令，收到该指令后，拍照控制单元201向USB摄像头发送自动对焦指令，自动对焦指令通过USB摄像头的驱动接口被送达USB摄像头，使得USB摄像头进入自动对焦状态。本发明中的USB摄像头驱动接口通常为UVC（USB video class或USB video device class）驱动接口，通过UVC协议运行该USB摄像头可以使得硬件在各个程序之间彼此运行会更加顺利，而且也省略了驱动程序安装这一环节。在开启自动对焦时，拍照应用会同时根据操作系统资源调用并启动拍照控制单元201中的第一定时器，该第一定时器用于在定时超时时发送超时信号，拍照应用在接收到第一定时器超时信号时控制该USB摄像头自动对焦完成。

图像获取单元，图像获取单元202在第一定时器超时之后，从USB摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

假设第一定时器的定时时长为0.5秒，在第一定时器的定时时长0.5秒超时之后图像获取单元202就立刻从USB摄像头输出的视频流中获取当前一帧图像作为拍照图像。

在这一基本实施方式中，本发明采用延时获取图像的方式，预留相对充足的时间给USB摄像头完成对焦，这种方式可以满足大部分静态场景的应用。

实施例四

请参考图3，在以上实施例三的基础上，考虑到USB摄像头可能因为被拍摄目标的持续移动或其他原因而无法在第一对焦延时时间内完成对焦，从而致使采集到的图像可能依然比较模糊。本实施方式根据对焦线圈马达的状态来做进一步的辅助判断。当自动对焦开始时，USB摄像头内部的对焦线圈马达也随之开始运动，在自动对焦完成后，对焦线圈马达会从运动状态变为静止状态。因此本发明通过USB摄像头的驱动接口来获取对焦线圈马达的状态，一旦对焦线圈马达的状态为静止状态，且第一延时对焦时间也已经超时，则有非常高的可能性说明自动对焦已经完成，此时采集到的图像通常会是比较清晰的图像。

本发明判断对焦线圈马达是否静止的方式是定期检测对焦线圈马达的位置参数，通过对比位置参数的变化来确定对焦线圈马达是否处于静止状态。假设对焦线圈马达的位置参数范围为0-128，若对焦线圈马达在运动中，则对焦线圈马达的位置参数相应的也在0-128之间变化。当连续多次通过UBS摄像头的驱动接口获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，则可以确定对焦线圈马达处于静止状态。比如说，假设连续三次都检测到对焦线圈马达的位置参数为同一数值50，说明对焦线圈马达处于静止状态，本次自动对焦已完成。值得注意的是，开发人员应当根据产品的实际，选取采集位置参数的周期，这个周期通常比较短。如果周期过短，则有可能会在理论上产生误判，比如说对焦线圈马达从50运动到60，又运动回50，在围绕50这个位置来回运动的过程中，若上述周期太短，则可能连续多次采集到50这个位置，从而误判为对焦线圈马达处于静止状态。

在优选的方式中，在第一定时器（0.5秒）超时之后，开始定时检测对焦线圈马达的位置参数，如果此时对焦线圈马达的位置参数处于变化的状态，说明对焦还未完成，那么在第二定时器（1秒）超时之前不需要采取任何处理。在此需要说明的是，在第一定时器（0.5秒）超时之后，才需要检测对焦线圈马达的运动状态，未到达第一定时器的定时时长（0.5秒）可以不关注线圈的运动。

当USB摄像头采集范围内的拍摄目标长时间处于活动状态时，那么USB摄像头就有可能会一直处于自动对焦状态。由于在自动对焦完成之前，对焦线圈马达会一直处于运动状态，因此图像获取单元202并不会立刻获取一帧图像作为拍照图像。这也就意味着，对焦线圈马达不停止，则用户需要一直等待，倘若对焦段时间内无法完成，用户则需要等待相当长的时间，拍照流程始终无法结束。为了应对这种情况，本发明继续引入第二定时器，在启动第一定时器的同时，拍照应用会同时根据操作系统资源调用并启动拍照控制单元201中的第二定时器，该第二定时器用于在定时超时时发送超时信号，拍照应用在接收到第二定时器的超时信号时控制该USB摄像头自动对焦完成。当用户按下拍照键直至第二定时器（1秒）超时之后，虽然检测到对焦线圈马达一直处于活动状态，若没有第二定时器，则会导致用户下发拍照指令之后很长时间内拍照都没有成功，此时就不再考虑对焦线圈马达的变化状态，图像获取单元202会立即从USB摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。这样的方式避免了用户长时间无谓的等待，否则用户可能会怀疑拍照应用出现故障或者硬件出现故障。

本实施方式中，虽然对焦线圈马达的作用为确定自动对焦是否完成，但是如不使用延时对焦定时器，会因为拍摄对象的不稳定性，不能确定自动对焦的完成时间，可能会存在上述USB摄像头图像采集范围内的用户长时间处于活动状态导致对焦线圈马达一直处于运动状态的情况，如果为了拍摄效果而让用户长时间处于等待状态显然是不现实的，因此不能单单仅凭对焦线圈马达的状态，而要结合延时对焦定时器来完成本发明方法。

实施例五

本实施例提供了一种显示设备，该显示设备包括上述实施例三以及实施例四所提供的图像采集控制装置，该图像采集控制装置运行在显示设备的控制主机上，当该显示设备接收到用户的拍照指令时，图像采集控制装置的拍照控制单元201向USB摄像头发送自动对焦指令，同时根据操作系统资源调用并启动拍照控制单元201中的第一定时器，该第一定时器用于在定时超时时发送超时信号，拍照应用在接收到第一定时器超时信号时控制该USB摄像头自动对焦完成。图像获取单元202在第一定时器超时之后，从USB摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

本实施例中的显示设备通常为智能电视、电脑或者其他电子显示设备。利用本实施方式提供的具有图像采集控制装置的显示设备进行拍照时可有效的提高USB摄像头在拍照时的对焦准确率，使得用户在使用外置摄像头拍照时能够获得更清晰的图像。

从以上的描述可以看出，本发明中的外置摄像头采集图像与传统的外置摄像头采集图像是完全不同的，本发明通过在拍照时设置延时对焦时间或者将延时对焦时间与对焦线圈马达相配合的方案，以达到用户在使用智能电视等电子设备时通过外置摄像头拍照也可采集到高质量的画面，从而有效的提高传统外置摄像头在拍照时的自动对焦准确率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种图像采集控制装置，应用于显示设备上，所述显示设备连接有外置摄像头，其特征在于，所述装置包括拍照控制单元以及图像获取单元，其中：

拍照控制单元，用于在接收到用户的拍照指令时，向所述外置摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

图像获取单元，用于在第一定时器超时之后，从所述外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示设备通过数据线与所述外置摄像头的接口相连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像获取单元，进一步用于在第一定时器超时之后，检测外置摄像头的内部对焦线圈马达是否处于静止状态，并在对焦线圈马达处于静止状态时从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图像获取单元，进一步用于定期通过外置摄像头的接口获取所述对焦线圈马达的位置参数，并在连续多次获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，确定该对焦线圈马达处于静止状态。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拍照控制单元，进一步用于在接收到用户的拍照指令时相应启动第二定时器；

所述图像获取单元，进一步用于在第二定时器计时超时时，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像，其中所述第二定时器的定时时长大于所述第一定时器的定时时长。

6.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1至5中任意一项所述的图像采集控制装置。

7.一种图像采集控制方法，应用于显示设备上，所述显示设备连接有外置摄像头，其特征在于，该方法包括：

在接收到用户的拍照指令时，向外置摄像头发送自动对焦指令，并相应启动第一定时器；

在第一定时器超时之后，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一定时器超时之后，进一步检测外置摄像头的内部对焦线圈马达是否处于静止状态,并在对焦线圈马达处于静止状态时从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，定期通过外置摄像头的接口获取所述对焦线圈马达的位置参数，并在多次获取到的对焦线圈马达的位置参数一致时，确定该对焦线圈马达处于静止状态。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在接收到用户的拍照指令时相应启动第二定时器；

在第二定时器超时时，从外置摄像头输出的视频流中获取一帧图像作为拍照图像，其中所述第二定时器的定时时长大于所述第一定时器的定时时长。

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