CN104601873B - 对焦方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；根据该多个对焦框，产生多个对焦距离；以及根据该多个对焦距离中每一对焦距离，撷取多个图像。

Description

对焦方法

技术领域

本发明涉及对焦方法，尤其涉及能够根据撷取区域中所有的特征点的对焦框进行图像撷取，以使所撷取的图像包括撷取区域中所有特征点清晰的图像的对焦方法。

背景技术

随着数字相机模块的应用愈来愈广泛，目前几乎所有手机、平板电脑、个人数码助理等电子装置上都配备有图像撷取功能。当配备有数字相机模块的电子装置欲拍摄一目标物时，电子装置可启动一对焦流程，在现有对焦流程中，该图像装置的镜头会前后移动，而该图像装置会在该镜头前后移动时的某些位置上摄影该目标物以得到多个图像，并计算出该多个图像各自对应的图像清晰度值(focus value)，然后利用该多个图像清晰度值来找到一最佳对焦距离，如此，该图像装置可根据该最佳对焦距离调整镜头，以取得该目标物的清晰图像。

然而，当电子装置欲撷取的范围中具有多个目标物时，电子装置将无法精准地判断多个目标物中何者为使用者的主要撷取目标，从而无法取得使用者所欲取得的图像。因此，如何根据撷取的范围中多个目标物取得图像便成为业界亟欲探讨的问题。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提出能够取得所有特征点清晰图像的对焦方法。

本发明公开一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；根据该多个对焦框，产生多个对焦距离；以及根据该多个对焦距离中每一对焦距离，撷取多个图像。

本发明还公开一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；根据该多个对焦框中一第一对焦框，取得一第一对焦距离；根据该第一对焦距离，取得一第一图像；根据该多个对焦框中一第二对焦框，取得一第二对焦距离；以及侦测该第二对焦距离是否位于该第一对焦距离的一景深范围内，以决定是否撷取一第二图像。

本发明还公开一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；根据该多个对焦框，取得多个对焦距离及该多个对焦距离的多个景深范围；根据该多个对焦距离及该多个景深范围，产生多个重叠群组，其中每一重叠群组包括多个重叠对焦距离，且每一重叠对焦距离位于其余重叠对焦距离的景深范围内；以及根据该多个重叠群组，撷取多个图像。

根据上述技术方案，本发明相较于现有技术至少具有下列优点及有益效果：本发明可根据撷取区域中所有的特征点的对焦框进行图像撷取，使所撷取的图像包括撷取区域中所有特征点清晰的图像。

附图说明

图1为本发明实施例一图像撷取装置的示意图。

图2为本发明实施例一对焦方法的流程图。

图3为图2所示的对焦方法的一实现方式的流程图。

图4为本发明实施例一撷取区域的示意图。

图5为本发明实施例另一对焦方法的流程图。

图6为本发明实施例中镜头位置与图像清晰度值的示意图。

图7为图5所示的对焦方法的一实现方式的流程图。

图8为本发明实施例中镜头位置与图像清晰度值的示意图。

图9为本发明实施例又一对焦方法的流程图。

图10为本发明实施例中镜头位置与图像清晰度值的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 图像撷取装置

100 镜头

102 图像撷取模块

104 处理模块

106 处理单元

108 储存单元

110 程序代码

20、30、50、70、90 对焦方法

200～208、300～312、500～514、 步骤

700～718、900～910

CA 撷取区域

CP1～CP6 特征点

FACE1～FACE3 人脸

FF1～FF6 对焦框

IMG1～IMG6 图像

L、L1～L1 镜头位置

TH 清晰度阈值

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一图像撷取装置10的示意图。图像撷取装置10可为数字相机、智能手机等具有图像撷取功能的电子装置，但不限于此。图像撷取装置10包括一镜头100、一图像撷取模块102及一处理模块104。处理模块104包括一处理单元106及一储存单元108。储存单元108储存有一程序代码110，用来指示处理单元106执行一对焦方法，以合适地控制镜头100及图像撷取模块102撷取图像。处理单元106可为一微处理机或一特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)。储存单元108可为任一可被处理单元106存取的数据储存单元，用以储存一程序代码110，而处理单元106可读取及执行程序代码110。举例来说，储存单元108可为只读式存储器(read-only memory，ROM)、快闪式存储器(flash memory)、随机存取存储器(random-access memory，RAM)、光盘只读存储器(CD-ROM/DVD-ROM)、磁带(magnetic tape)、硬盘(hard disk)及光学数据储存单元(optical data storage device)等，而不限于此。

当图像撷取装置10欲撷取的范围中具有多个目标物时，为了得到多个目标物都可清晰成像的图像，本发明在处理模块104提供可根据撷取区域中所有的特征点的对焦框进行图像撷取的对焦方法及其实现方式，使所撷取的图像包括撷取区域中所有特征点清晰的图像。如此一来，使用者即可根据需求，选择所需要的图像，从而提供良好的使用者体验。

详细来说，请参考图2，图2为本发明实施例一对焦方法20的流程图。对焦方法20可用于图像撷取装置10，并可被编译为图1所示的程序代码110。对焦方法20包括以下步骤：

步骤200：开始。

步骤202：侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框。

步骤204：根据该多个对焦框，产生多个对焦距离。

步骤206：根据该多个对焦距离中每一对焦距离，撷取多个图像。

步骤208：结束。

根据对焦方法20，当图像撷取装置10欲撷取图像时，处理单元106侦测镜头100及图像撷取模块102的撷取区域内的多个特征点，并取得每一特征点的对焦框。其中，每一特征点可为撷取区域中的人脸位置、手掌位置及边角(corner)等图像特征，但不限于此。接着，处理单元106取得每一对焦框的对焦距离，并据以调整镜头100，从而透过图像撷取模块102撷取(如拍摄)对应于每一对焦距离的图像。也就是说，图像撷取装置10可根据每一对焦框(即特征点)的对焦距离进行连续拍摄，以撷取每一特征点的清晰图像，以供给使用者选择或是实施如图像合成等图像处理程序。

请参考图3，图3为本发明实施例一对焦方法30的流程图。对焦方法30为图2所示的对焦方法20的一实现方式，其可被编译为图1所示的程序代码110，且包括以下步骤：

步骤300：开始。

步骤302：侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框。

步骤304：将该多个对焦框其中一者作为一目标对焦框。

步骤306：取得该目标对焦框的一目标对焦距离，并根据该目标对焦距离撷取一图像。

步骤308：判断是否有剩余的对焦框，若有，执行步骤310；若无，执行步骤312。

步骤310：将剩余的对焦框的其中一者作为该目标对焦框，并执行步骤306。

步骤312：结束。

关于对焦方法30，举例说明如下。请参考图4，图4为本发明实施例一撷取区域CA的示意图。如图4所示，撷取区域CA包括人脸FACE1～FACE3。首先，处理单元106侦测撷取区域CA的人脸FACE1～FACE3作为特征点CP1～CP3，并分别产生对应于特征点CP1～CP3的对焦框FF1～FF3(步骤302)。接下来，处理单元106将对焦框FF1作为目标对焦框，并取得对焦距离F1。根据对焦框取得对应于对焦框的对焦距离应为本领域技术人员所熟知，故不赘述。在取得对焦距离F1后，处理单元106调整镜头100的位置至使其对焦距离为对焦距离F1，并控制图像撷取模块102撷取一图像IMG1(步骤304、306)。然后，处理单元106判断剩余的对焦框包括对焦框FF2、FF3(步骤308)。因此，处理单元106将对焦框FF2(即剩余对焦框中的其中一者)作为目标对焦框，并取得对焦距离F2。在取得对焦距离F2后，处理单元106调整镜头100的位置至使其对焦距离为对焦距离F2，并控制图像撷取模块102撷取一图像IMG2(步骤310、306)，以此类推。

据此，图像撷取装置10可取得分别对应于特征点CP1～CP3(即人脸FACE1～FACE3)的图像IMG1～IMG3。由于图像IMG1～IMG3是分别根据特征点CP1～CP3的对焦距离F1～F3所撷取，因此图像IMG1～IMG3分别包括不同清晰程度的人脸FACE1～FACE3，其中人脸FACE1在图像IMG1中最为清晰，人脸FACE2在图像IMG2中最为清晰，且人脸FACE3在图像IMG3中最为清晰。如此一来，使用者可根据需求，选择所需要的图像。或者，图像撷取装置10可透过实施如图像合成等图像处理程序，合成图像IMG1～IMG3，以取得人脸FACE1～FACE3都可清晰成像的一图像。

请参考图5，图5为本发明实施例一对焦方法50的流程图。对焦方法50可用于图像撷取装置10，并可被编译为图1所示的程序代码110，且包括以下步骤：

步骤500：开始。

步骤502：侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框。

步骤504：根据该多个对焦框中一第一对焦框，取得一第一对焦距离。

步骤506：根据该第一对焦距离，取得一第一图像。

步骤508：根据该多个对焦框中一第二对焦框，取得一第二对焦距离。

步骤510：侦测该第二对焦距离是否位于该第一对焦距离的一景深范围内，若该第二对焦距离位于该第一对焦距离的一景深范围内，执行步骤512；若该第二对焦距离未位于该第一对焦距离的一景深范围内，执行步骤514。

步骤512：撷取根据该第二对焦距离，取得一第二图像。

步骤514：结束。

根据对焦方法50，当图像撷取装置10欲撷取图像时，处理单元106侦测镜头100及图像撷取模块102的撷取区域内的多个特征点，并取得每一特征点的对焦框。其中，每一特征点可为撷取区域中的人脸位置、手掌位置及边角等图像特征，但不限于此。随后，处理单元106根据多个特征点中一第一特征点，取得一第一对焦距离，并根据第一对焦距离取得一第一图像。其中，第一对焦距离对应于一景深范围。若对应于一特征点的对焦框的对焦距离落于此对应于第一对焦距离的景深范围内，则对应于此特征点的图像在第一图像中为清晰的图像。请参考图6，图6为本发明实施例一镜头位置与图像清晰度值的示意图。如图6所示，当图像撷取装置10调整镜头100的位置至一镜头位置L使其对焦距离为对焦距离F并进行拍摄时，对应于镜头位置L的图像具有最大图像清晰度值。此外，图像清晰度值超过清晰阈值TH的图像都被视为清晰图像。

因此，当处理单元106根据该多个特征点中一第二对焦框，取得一第二对焦距离时，处理单元106会透过侦测第二对焦距离是否位于第一对焦距离的景深范围内，以决定是否根据第二对焦距离，取得第二图像。若第二对焦距离位于第一对焦距离的景深范围内，由于对应于第二对焦框的特征点图像在第一图像中具有相当程度的清晰度，因此处理单元106判断不需再次进行撷取图像。相对地，若第二对焦距离未位于第一对焦距离的景深范围内，则由于对应于第二对焦框的特征点图像在第一图像中为模糊的图像，因此处理单元106调整镜头100的位置至使其对焦距离为第二对焦距离，并控制图像撷取模块102撷取第二图像。如此一来，图像撷取装置10可取得撷取区域内所有特征点的清晰图像。相较于对焦方法20，对焦方法50可减少图像撷取的次数，从而节省用于储存图像的存储空间且减少进行图像撷取的时间。

请参考图7，图7为本发明实施例一对焦方法70的流程图。对焦方法70为图5所示的对焦方法50的一实现方式，其可被编译为图1所示的程序代码110，且包括以下步骤：

步骤700：开始。

步骤702：侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框。

步骤704：根据该多个对焦框中一第一对焦框，取得一第一对焦距离。

步骤706：根据该第一对焦距离，取得一第一图像。

步骤708：判断是否有剩余的对焦框，若有，执行步骤710；若无，执行步骤718。

步骤710：将剩余的对焦框的其中一者，作为一目标对焦框。

步骤712：根据该目标对焦框，取得一目标对焦距离。

步骤714：侦测该目标对焦距离是否位于已撷取图像的对焦距离的景深范围内，若该目标对焦距离位于已撷取图像的对焦距离的景深范围内，执行步骤708；若该目标对焦距离未位于已撷取图像的对焦距离的景深范围内，执行步骤716。

步骤716：撷取根据该目标对焦距离，撷取一图像。

步骤718：结束。

关于对焦方法70，举例说明如下。请共同参考图4及图8，其中图8为对应于图4的镜头位置与图像清晰度值的示意图。如图4所示，撷取区域CA包括人脸FACE1～FACE3。首先，处理单元106侦测撷取区域CA的人脸FACE1～FACE3作为特征点CP1～CP3，并分别产生对应于特征点CP1～CP3的对焦框FF1～FF3(步骤702)。接下来，处理单元106取得对焦框FF1的对焦距离F1。如何根据对焦框取得对应于对焦框的对焦距离应为本领域技术人员所熟知，为求简洁，在此不赘述。在取得对焦距离F1后，处理单元106调整镜头100的位置至使其对焦距离为对焦距离F1，并控制图像撷取模块102撷取一图像IMG4(步骤704、706)。

然后，处理单元106判断剩余的对焦框为FF2、FF3。处理单元106将对焦框FF2作为目标对焦框，并取得对焦框FF2的对焦距离F2(步骤710、712)。由于对焦距离F2位于对焦距离F1的景深范围DF1中，因此处理单元106判断不根据对焦距离F2撷取图像(步骤714)。随后，处理单元将对焦框FF3作为目标对焦框，并取得对焦框FF3的对焦距离F3(步骤708～712)。由于对焦距离F3未位于对焦距离F1的景深范围DF1中，因此处理单元106调整镜头100的位置至镜头位置L3使其对焦距离为对焦距离F3，并控制图像撷取模块102撷取一图像IMG5(步骤714、716)。最后，处理单元106判断没有剩余的对焦框，结束图像撷取(步骤708)。

据此，图像撷取装置10可取得对应于特征点CP1、CP2(即人脸FACE1、FACE2)的图像IMG4及对应于特征点CP3(即人脸FACE3)的图像IMG5。由于对焦距离F2位于对焦距离F1的景深范围内，因此图像IMG4包括人脸FACE1、FACE2的清晰图像。如此一来，使用者可根据需求，选择所需要的图像。相较于对焦方法30，对焦方法70可减少图像撷取的次数，从而节省用于储存图像的存储空间及撷取图像的时间。

请参考图9，图9为本发明实施例一对焦方法90的示意图。对焦方法90可用于图像撷取装置10，并可被编译为图1所示的程序代码110，且包括以下步骤：

步骤900：开始。

步骤902：侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框。

步骤904：根据该多个对焦框，取得多个对焦距离及该多个对焦距离的多个景深范围。

步骤906：根据该多个对焦距离及该多个景深范围，产生多个重叠群组，其中每一重叠群组包括多个对焦距离，且每一对焦距离位于其余对焦距离的景深范围内。

步骤908：根据该多个对焦距离，撷取一图像。

步骤910：结束。

根据对焦方法90，当图像撷取装置10欲撷取图像时，处理单元106侦测镜头100及图像撷取模块102的撷取区域内的多个特征点，并取得每一特征点的对焦框。其中，每一特征点可为撷取区域中的人脸位置、手掌位置及边角等图像特征，但不限于此(步骤902、904)。然后，处理单元106根据多个对焦距离及多个景深范围，产生多个重叠群组。其中，每一重叠群组包括一部分的多个对焦距离，且对应于每一对焦距离的景深范围位于同一重叠群组中对应于其余对焦距离的景深范围内。换言之，图像撷取装置10仅需根据一重叠群组中任一对焦距离撷取一图像，此图像即包括对应于此重叠群组中所有对焦距离的对焦框的清晰图像(步骤906)。因此，图像撷取装置10可根据该多个重叠群组，撷取包括所有特征点清晰图像的多个图像。举例来说，图像撷取装置10可根据每一重叠群组中所有的对焦距离的平均值，进行图像撷取。

关于对焦方法90，举例说明如下。请参考图10，图10为本发明实施例镜头位置与图像清晰度值的示意图。图10绘示有镜头位置L4～L6。镜头位置L4～L 6对应于特征点CP4～CP6的对焦框FF4～FF6的对焦距离F4～F6及相对应的景深范围DF4～DF6。如图10所示，对焦距离F4位于景深范围DF5、DF6之中，对焦距离F5位于景深范围DF4、DF6之中，且对焦距离F6位于景深范围DF4、DF5之中。因此处理单元可将对焦距离F4～F6作为一重叠群组OS的对焦距离OF1～OF3。接下来，处理计算对焦距离OF1～OF3(即对焦距离F4～F6)的对焦距离平均值AVG，并根据对焦距离平均值AVG调整镜头100的位置以撷取一图像IMG6。如此一来，图像IMG6中对应于特征点CP4～CP6的图像具有相似的图像清晰程值，从而避免发生清晰程度不均的现象。

值得注意的是，上述实施例透过根据撷取区域中所有的特征点的对焦框进行图像撷取，使所撷取的图像包括撷取区域中所有特征点清晰的图像。据此，使用者可根据需求，选择所需要的图像。根据不同应用及设计理念，本领域技术人员应可实施合适的更动及修改。举例来说，在实施对焦方法20时，处理单元106可依据对焦距离大小依序进行图像撷取，以减少调整镜头位置的时间，从而降低执行图像撷取的时间。

值得注意的是，上述所有步骤，包括所建议的步骤，可通过硬件、韧体(即硬件装置与计算器指令的组合，硬件装置中的数据为只读软件数据)或电子系统等方式实现。硬件可包括模拟、数字及混合电路(即微电路、微芯片或硅芯片)。电子系统可包括系统单芯片(system on chip，SOC)、系统封装(system in package，Sip)、计算器模块(computer onmodule，COM)及图像处理装置20。

综上所述，上述实施例所公开的对焦方法根据撷取区域中所有的特征点的对焦框进行图像撷取，以使所撷取的图像包括撷取区域中所有特征点清晰的图像。如此一来，使用者即可根据需求，选择所需要的图像，从而提供良好的使用者体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括：

侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；

根据该多个对焦框中一第一对焦框，取得一第一对焦距离；

根据该第一对焦距离，取得一第一图像；

根据该多个对焦框中一第二对焦框，取得一第二对焦距离；

侦测该第二对焦距离是否位于该第一对焦距离的一景深范围内，以决定是否撷取一第二图像；以及

当侦测出该第二对焦距离未位于该第一对焦距离的该景深范围内时，根据该第二对焦距离撷取该第二图像。

2.如权利要求1所述的对焦方法，其特征在于该多个特征点为该撷取区域中多个人脸位置。

3.如权利要求1所述的对焦方法，其特征在于根据侦测该第二对焦距离是否位于该第一对焦距离的该景深范围内，以决定是否撷取该第二图像的步骤包括：

当该第二对焦距离位于该第一对焦距离的该景深范围内时，不撷取该第二图像。

4.一种对焦方法，用于一图像撷取装置，该对焦方法包括：

侦测一撷取区域中多个特征点的多个对焦框；

根据该多个对焦框，取得多个对焦距离及该多个对焦距离的多个景深范围；

根据该多个对焦距离及该多个景深范围，产生至少一重叠群组，其中每一重叠群组包括一部分的多个对焦距离，且每一对焦距离位于其余对焦距离的景深范围内；

根据该重叠群组的该多个对焦距离，计算一对焦距离平均值；以及

根据该对焦距离平均值，撷取一图像。

5.如权利要求4所述的对焦方法，其特征在于该多个特征点为该撷取区域中多个人脸位置。