CN105744138A

CN105744138A - 快速对焦方法和电子设备

Info

Publication number: CN105744138A
Application number: CN201410749421.4A
Authority: CN
Inventors: 孙林
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: CN105744138B

Abstract

本发明公开了一种快速对焦方法和电子设备。所述电子设备具有至少两个图像获取单元，所述方法包括：通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；从所述预览图像中选取对焦目标；计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

Description

快速对焦方法和电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备的领域，更具体地，本发明涉及快速对焦方法和电子设备。

背景技术

目前，配备有相机模块的便携式终端已经越来越普遍。例如，具有相机模块的移动电话、平板电脑等等。

当使用手机的相机模块拍照时，手机的自动对焦和普通相机的自动对焦不同，它不能对感光元件进行调整。因此手机上所谓的自动对焦功能，本质上是集成在手机ISP(图像信号处理器)中的一套数据计算方法进行对焦处理。例如，当取景器捕捉到最原始的图像后，这些图像数据会被当作原始数据传送至ISP中，此时ISP便会对原始数据进行分析，检查图像中毗邻像素之间的密度差异。如果原始图像的对焦是不准确的，那么毗邻的像素密度将十分接近。而此时ISP会有一套单独的算法对这些像素进行调整。这一过程反映在手机使用者眼中的，便是自动对焦过程。

然而，这一过程需要反复搜索使得图像清晰度最优的步进距离，这导致对焦速度较慢。

为此，期望提供一种快速对焦方法和电子设备，其能够使得电子设备的相机模块快速对焦。

发明内容

根据本发明实施例，提供了一种快速对焦方法，应用于电子设备中，所述电子设备具有至少两个图像获取单元，所述方法包括：

通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；

从所述预览图像中选取对焦目标；

计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

优选地，从所述预览图像中选取对焦目标进一步包括：

检测用户针对所述预览图像的触摸输入；

确定所述触摸输入选择的所述预览图像中的对焦对象作为所述对焦目标。

优选地，从所述预览图像中选取对焦目标进一步包括：

检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象；

如果存在，则自动选择所述预览图像中预先设定的对焦对象作为所述预览图像中的对焦目标。

优选地，计算所述对焦目标与所述图像采集单元中预定平面的深度距离进一步包括：

获取所述第一图像获取单元和所述图像获取单元中的一第二图像获取单元之间的双目视差；

确定所述对焦目标在所述第一图像获取单元获取的所述预览图像中的位置；

确定所述对焦目标在所述第二图像获取单元获取的所述被摄体的第二预览图像中的位置；

根据所述双目视差以及所述对焦目标在所述预览图像和所述第二预览图像中的位置，计算所述对焦目标与所述图像采集单元的深度距离。

优选地，根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦进一步包括：

根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数；

根据确定的对焦参数，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

优选地，根据本发明另一实施例，提供了一种电子设备，包括：

图像获取模块，包括至少两个图像获取单元，每个图像获取单元用于获取被摄体的图像；

显示单元，配置为显示通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取的预览图像；

对焦目标选择单元，配置为从所述预览图像中选取对焦目标；

深度距离确定单元，配置为确定所述对焦目标与所述图像获取单元中预定平面的深度距离；以及

驱动单元，配置为根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

优选地，所述对焦目标选择单元进一步配置为：

检测用户针对所述预览图像的触摸输入；

优选地，所述对焦目标选择单元进一步配置为：

检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象；

优选地，所述深度距离确定单元进一步配置为：

优选地，所述驱动单元进一步配置为：

根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数；

根据确定的对焦参数，根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

因此，根据本发明实施例的快速对焦方法和电子设备，能够使得电子设备的相机模块快速对焦。

附图说明

图1a-1c是图示利用两个相机单元确定深度距离的原理的说明图；

图2是图示根据本发明第一实施例的快速对焦方法的流程图；

图3是图示根据本发明第二实施例的快速对焦方法的流程图；

图4是图示根据本发明第三实施例的快速对焦方法的流程图；

图5是图示根据本发明第四实施例的快速对焦方法的流程图；以及

图6是图示根据本发明第五实施例的电子设备的功能配置框图。

具体实施方式

在描述根据本发明实施例的快速对焦方法和电子设备之前，首先简单地描述获取深度信息的原理。

目前，利用深度相机(stereocamera)产生深度图信息是当前业内流行的技术。例如，最常用的方式是使用两个相隔一定距离的摄像机同时获取场景图像来生成深度图。这样的系统也称为双目相机系统。当然，除了双目相机系统，还可以采用相机阵列系统，其包括多个相机组成的相机阵列，用于获取场景图像。

下面参考图1a-1c，以双目相机系统为例来简单地描述获取深度信息的原理。

最基本的双目立体几何关系如图1a所示，它是由两个完全相同的摄像机构成，两个图像平面位于一个平面上，两个摄像机的坐标轴相互平行，且x轴重合，摄像机之间在x方向上的间距为基线距离b。在这个模型中，场景中同一个特征点在两个摄像机图像平面上的成像位置是不同的。这里，将场景中同一点在两个不同图像中的投影点称为共轭对，其中的一个投影点是另一个投影点的对应，求共轭对就是求解对应性问题。两幅图像重叠时的共轭对点的位置之差(共轭对点之间的距离)称为视差，通过两个摄像机中心并且通过场景特征点的平面称为外极(epipolar)平面，外极平面与图像平面的交线称为外极线。

在图1b中，场景点P在左、右图像平面中的投影点分为p_l和p_r。不失一般性，假设坐标系原点与左透镜中心重合。比较相似三角形PMC_l和p_lLC_l，可得到下式：

\frac{x}{z} = \frac{x_{l}^{'}}{F}

(公式1)

同理，从相似三角形PNC_r和p_lRC_r，可得到下式：

\frac{x - B}{z} = \frac{x_{r}^{'}}{F}

(公式2)

合并以上两式，可得：

z = \frac{BF}{x_{l}^{'} - x_{r}^{'}}

(公式3)

其中F是焦距，B是基线距离。

因此，各种场景点的深度恢复可以通过计算视差来实现。

对于两幅从不同角度获取的同一场景的图像来说，传统的特征点搜索方法是首先在第一幅图像上选择一个特征点，然后在第二幅图像上搜索对应的特征点。也就是说，通过特征点匹配计算，找到第一幅图中的选定特征点在第二幅中的位置，从而进行图像的匹配。

如图1c所示，根据成像几何原理，第一幅图像上的特征点一定位于另一幅图像上对应的外极线上。也就是说，第一幅图像中的每个特征点都位于第二幅图像中的同一行中。

通过对第一幅图像和第二幅图像中的特征点进行匹配处理，可以校准两个摄像机。

下面，将参考图2描述根据本发明实施例的快速对焦方法。

根据本发明实施例的快速对焦方法应用于包括至少两个图像获取单元的电子设备中。这样的电子设备例如是包括两个或多个摄像头的立体相机。

所述方法200包括：

步骤S201：通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；

步骤S202：从所述预览图像中选取对焦目标；

步骤S203：计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

步骤S204：根据确定的所述深度距离，根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

具体来说，在步骤S201中，可以通过电子设备中的两个或更多个图像获取单元中的一个(例如第一图像获取单元)来获取被摄体的预览图像。需要注意的是，该第一图像获取单元可以预先设定，也可以根据用户的操作来自由地设定。

然后，在步骤S202中，可以从在显示单元上显示的预览图像中选取对焦目标。

需要注意的是，该对焦目标可以是预览图像中被摄体的整体，也可以预览图像中被摄体的一部分(例如脸部)。在另一实施例中，该对焦目标可以是预览图像中用户任意选定的目标(如预览图像中的动物、植物等等)。

然后，在步骤S203中，计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离。如上面参考图1a-1c描述的，通过两个图像获取单元之间的双目视差信息、对焦目标在两个图像获取单元分别生成的预览图像中的位置信息，可以计算出对焦目标与图像获取单元之间的深度距离。

具体地，首先可以获取所述第一图像获取单元和所述图像获取单元中的一第二图像获取单元之间的双目视差。即，获取设置在电子设备上的第一图像获取单元和第二图像获取单元之间的水平距离或垂直距离。

然后，可以确定所述对焦目标在所述第一图像获取单元获取的所述预览图像中的位置。

然后，可以确定所述对焦目标在所述第二图像获取单元获取的所述被摄体的第二预览图像中的位置。

最后，根据所述双目视差以及所述对焦目标在所述预览图像和所述第二预览图像中的位置，计算所述对焦目标与所述图像采集单元的深度距离。

然后，在步骤S204中，可以根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

具体地，与现有技术中的对焦过程不同，本发明的对焦方法不需要对原始数据进行分析，检查图像中毗邻像素之间的密度差异，而是直接计算深度距离，并根据深度距离直接驱动图像获取单元中的镜头模块到达对应的对焦位置，从而能够更快速地实现对焦。

此外，在本发明的对焦方法中，只需要计算对焦目标与图像获取单元之间的深度距离，而不需要计算全部预览图像的深度距离，所以可以大大地减少计算量，从而进一步提高对焦速度。

图3是描述根据本发明第二实施例的快速对焦方法的流程图。

如图3所示，所述方法300包括：

步骤S301：通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；

步骤S302：检测用户针对所述预览图像的触摸输入，并且确定所述触摸输入选择的所述预览图像中的对焦对象作为所述对焦目标；

步骤S303：计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

步骤S304：根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

具体来说，在步骤S301中，可以通过电子设备中的两个或更多个图像获取单元中的一个(例如第一图像获取单元)来获取被摄体的预览图像。需要注意的是，该第一图像获取单元可以预先设定，也可以根据用户的操作来自由地设定。

然后，在步骤S302中，可以从在显示单元上显示的预览图像中选取对焦目标。

具体来说，在该步骤S302中，可以检测用户针对所述预览图像的触摸输入。例如，当预览图像显示在触摸显示屏上时，用户可以手动地触摸预览图像中的特定目标，例如，被摄体的脸部。或者，用户可以手动地触摸被摄体旁边的目标，如被摄体旁边的建筑物等参考物。在触摸操作完成之后，电子设备可以确定所述触摸输入选择的所述预览图像中的对焦对象作为所述对焦目标。

然后，在步骤S303中，计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离。如上面参考图1a-1c描述的，通过两个图像获取单元之间的双目视差信息、对焦目标在两个图像获取单元分别生成的预览图像中的位置信息，可以计算出对焦目标与图像获取单元之间的深度距离。

然后，在步骤S304中，可以根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

响应于深度距离的确定，可以根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

具体地，首先，可以根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数。该对焦参数例如可以包括焦距、焦点位置等等。这些对焦参数用于确定图像获取单元中的镜头模块的移动距离、移动位置等等。

然后，可以根据确定的对焦参数，驱动所述图像获取单元中的电机模块以使得所述图像获取单元到达与所述对焦参数对应的对焦位置。

因此，根据本发明的快速对焦方法，可以根据确定的深度距离将所述图像获取单元调整到与对焦参数相对应的状态从而完成对焦过程，而不需要多次反复地调整图像获取单元的位置，从而大大地加快了对焦过程。另外，因为只需要计算从预览图像中选择的对焦目标的深度距离而不需要计算全部预览图像的深度距离，所以可以进一步加快对焦过程。

图4是描述根据本发明第三实施例的快速对焦方法的流程图。

如图4所示，所述方法400包括：

步骤S401：通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；

步骤S402：检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象，如果存在，则自动选择所述预览图像中预先设定的对焦对象作为所述预览图像中的对焦目标。

步骤S403：计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

步骤S404：根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

具体来说，在步骤S401中，可以通过电子设备中的两个或更多个图像获取单元中的一个(例如第一图像获取单元)来获取被摄体的预览图像。需要注意的是，该第一图像获取单元可以预先设定，也可以根据用户的操作来自由地设定。

然后，在步骤S402中，可以从在显示单元上显示的预览图像中选取对焦目标。

需要注意的是，该对焦目标可以是预览图像中被摄体的整体，也可以是预览图像中被摄体的一部分(例如脸部)。在另一实施例中，该对焦目标可以是预览图像中用户任意选定的目标(如预览图像中的动物、植物等等)。

具体来说，在该步骤S402中，可以检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象。例如，可以预先设定特定的目标作为优选的对焦对象，如人的脸部。然后，如果检测结果指示在预览图像中存在人的脸部，则自动选择所述预览图像中的人的脸部作为所述预览图像中的对焦目标。

然后，在步骤S403中，计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离。如上面参考图1a-1c描述的，通过两个图像获取单元之间的双目视差信息、对焦目标在两个图像获取单元分别生成的预览图像中的位置信息，可以计算出对焦目标与图像获取单元之间的深度距离。

然后，在步骤S404中，可以根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

图5是描述根据本发明第四实施例的快速对焦方法的流程图。

如图5所示，所述方法500包括：

步骤S501：通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取被摄体的预览图像；

步骤S502：检测预先设置的对焦区域，并且选择所述对焦区域中的对焦对象作为所述预览图像中的对焦目标。

步骤S503：计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

步骤S504：根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。

具体来说，在步骤S501中，可以通过电子设备中的两个或更多个图像获取单元中的一个(例如第一图像获取单元)来获取被摄体的预览图像。需要注意的是，该第一图像获取单元可以预先设定，也可以根据用户的操作来自由地设定。

然后，在步骤S502中，可以从在显示单元上显示的预览图像中选取对焦目标。

具体来说，在该步骤S502中，检测预先设置的对焦区域。例如，可以预先设置预览图像的中心位置为对焦区域，并且在预览图像中相应地显示指示对焦区域的标识，如小框。然后，可以选择所述小框内的对焦区域中的对焦对象作为所述预览图像中的对焦目标。

然后，在步骤S503中，计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离。如上面参考图1a-1c描述的，通过两个图像获取单元之间的双目视差信息、对焦目标在两个图像获取单元分别生成的预览图像中的位置信息，可以计算出对焦目标与图像获取单元之间的深度距离。

然后，在步骤S504中，可以根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

图6是图示根据本发明实施例的电子设备的功能配置框图。如图6所示，该电子设备600包括：

图像获取模块601，包括至少两个图像获取单元，每个图像获取单元用于获取被摄体的图像；

显示单元602，配置为显示通过所述图像获取单元中的第一图像获取单元获取的预览图像；

对焦目标选择单元603，配置为从所述预览图像中选取对焦目标；

深度距离确定单元604，配置为确定所述对焦目标与所述图像获取单元中预定平面的深度距离；以及

驱动单元605，配置为根据确定的所述深度距离，驱动每个图像获取单元到达与所述对焦目标对应的对焦位置。

优选地，所述对焦目标选择单元603进一步配置为：

检测用户针对所述预览图像的触摸输入；

优选地，所述对焦目标选择单元603进一步配置为：

检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象；

优选地，所述深度距离确定单元604进一步配置为：

优选地，所述驱动单元605进一步配置为：

根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数；

根据确定的对焦参数，驱动所述图像获取单元以使得所述图像获取单元到达与所述对焦参数对应的对焦位置。

需要注意的是，电子设备600的各个功能块配置为执行根据第一到第四实施例的图像处理方法的各个步骤，从而执行根据本发明各实施例的快速对焦方法，在此省略其详细描述。

因此，根据本发明实施例的电子设备，可以根据确定的深度距离将所述图像获取单元调整到与对焦参数相对应的状态从而完成对焦过程，而不需要多次反复地调整图像获取单元的位置，从而大大地加快了对焦过程。另外，因为只需要计算从预览图像中选择的对焦目标的深度距离而不需要计算全部预览图像的深度距离，所以可以进一步加快对焦过程。

需要注意的是，在图示根据各个实施例的电子设备时仅仅示出了其功能单元，并没有具体描述各个功能单元的连接关系，本领域技术人员可以理解的是，各个功能单元可以通过总线、内部连接线等等适当地连接，这样的连接对于本领域技术人员来说是熟知的。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种快速对焦方法，应用于电子设备中，所述电子设备具有至少两个图像获取单元，所述方法包括：

从所述预览图像中选取对焦目标；

计算所述对焦目标与所述图像获取单元的深度距离；以及

2.如权利要求1所述的方法，其中，从所述预览图像中选取对焦目标进一步包括：

检测用户针对所述预览图像的触摸输入；

3.如权利要求1所述的方法，其中，从所述预览图像中选取对焦目标进一步包括：

检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象；

4.如权利要求1所述的方法，其中，计算所述对焦目标与所述图像采集单元中预定平面的深度距离进一步包括：

获取所述第一图像获取单元和所述图像获取单元中的第二图像获取单元之间的双目视差；

5.如权利要求4所述的方法，其中，根据确定的所述深度距离，驱动所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦进一步包括：

根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数；

根据确定的对焦参数，驱动所述图像获取单元以使得所述图像获取单元实现对所述对焦目标的对焦。

6.一种电子设备，包括：

7.如权利要求6所述的电子设备，其中，所述对焦目标选择单元进一步配置为：

检测用户针对所述预览图像的触摸输入；

8.如权利要求6所述的电子设备，其中，所述对焦目标选择单元进一步配置为：

检测所述预览图像中是否存在预先设定的对焦对象；

9.如权利要求6所述的电子设备，其中，所述深度距离确定单元进一步配置为：

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述驱动单元进一步配置为：

根据所述深度距离，确定所述图像获取单元的对焦参数；

根据确定的对焦参数，驱动所述图像获取单元以使得所述图像获取单元以实现对所述对焦目标的对焦。