CN106249508A - 自动对焦方法和系统、拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动对焦方法和系统、拍摄装置，该方法包括如下步骤：获取成像装置生成的预览图像；对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。本发明能够快速计算出物距并进行自动对焦，对焦速度快，且不会牺牲掩蔽像素，也无需增加制造成本，满足前置相机的使用要求。

Description

自动对焦方法和系统、拍摄装置

技术领域

本发明涉及成像技术领域，特别是涉及一种自动对焦方法和系统、拍摄装置。

背景技术

一般而言，自动对焦技术是指拍摄装置会移动镜头以变更镜头与被拍摄物体之间的距离，以取得最大清晰度的被摄主体画面。

现有的移动设备，例如智能手机，均配置有前置相机和后置相机，其中的前置相机常用于自拍，但市面上移动设备的前置相机由于各方面原因均采用定焦的方式，不能实现自动对焦。后置摄像头常用的自动对焦技术包括对比度检测对焦、PDAF相位对焦以及红外线对焦等。其中，对比度对焦在拍摄装置内的主传感器CMOS中进行，对焦点可以在相当宽的范围内任意设定，但是对焦速度偏慢；PADF相位对焦是根据左右像素点的相位差来推算物距，然后把物距转换为驱动对焦马达移动的电流信号，但是PADF相位对焦会牺牲掉图像传感器的一部分像素(这些像素称为掩蔽像素，即Masked Pixels，成对出现)；红外线对焦是利用红外测距器件测出物体与拍摄装置之间的距离(即物距)，然后把物距转换为驱动对焦马达移动的电流信号，但由于引入了红外测距装置，势必会增加制造成本。因此，传统方法中的自动对焦技术均不适合在前置相机上使用。

发明内容

基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种自动对焦方法和系统、拍摄装置。能够快速计算出物距并进行自动对焦，对焦速度快，且不会牺牲掩蔽像素，也无需增加制造成本，满足前置相机的使用要求。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种自动对焦方法，包括如下步骤：

获取成像装置生成的预览图像；

对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。

一种自动对焦系统，包括：

获取模块，用于获取成像装置生成的预览图像；

识别模块，用于对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

计算模块，用于根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距；

对焦模块，用于根据当前的物距进行自动对焦。

以及一种拍摄装置，包括成像装置和控制装置；

所述控制装置获取所述成像装置生成的预览图像；所述控制装置对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；所述控制装置根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。

基于本发明的上述技术方案，无需额外增设红外测距装置，基于预设物距和人脸轮廓特征框的参考尺寸信息就可以快速地计算出当前的物距并进行自动对焦，对焦速度快，且不会牺牲掩蔽像素，也无需增加制造成本，满足前置相机的使用要求，能广泛应用在手机、平板等拍摄装置上。

附图说明

图1为本发明的自动对焦方法在一个实施例中的流程示意图；

图2为本发明的拍摄装置在一个实施例中的结构示意图；

图3为人脸轮廓特征框的示意图；

图4为本发明实施例中通过校准以获得人脸轮廓特征框的参考尺寸信息的流程示意图；

图5为本发明的自动对焦系统在一个实施例中的结构示意图；

图6为能实现本发明实施例的一个计算机系统10000的模块图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，本发明实施例中描述的拍摄装置可包括具备拍摄功能的PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、手机、平板等装置。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明的自动对焦方法在一个实施例中的流程示意图。如图1所示，本实施例中的自动对焦方法包括以下步骤：

步骤S110，获取成像装置生成的预览图像；

步骤S120，对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

步骤S130，根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距；

步骤S140，根据当前的物距进行自动对焦。

参照图2所示，本实施例中的自动对焦方法可应用在拍摄装置1000上并用于控制拍摄装置1000。本实施例中的拍摄装置1000包括成像装置100和控制装置200，其中控制装置200可以实现本实施例中的自动对焦方法。在拍摄物体的过程中，成像装置100会生成预览图像，通过预览图像用户可以观察被摄物体的状态。为了实现自动对焦，本实施例中控制装置200通过对预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，然后无需使用红外测距装置，仅利用人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数就能计算出当前的物距。其中，预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数均存储在控制装置中。在控制装置200确定当前的物距之后，就可以实现自动对焦。

下面以手机的前置相机为例进行说明。参照图3所示，手机2000的前置相机一般用于自拍，在自拍的过程中，前置相机生成的预览图像会显示在手机的显示屏上。为了实现自动对焦，手机中的控制装置获取预览图像，并对预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框。其中，人脸识别技术是目前较为成熟的技术，通过人脸识别可以检测出预览图像中的人脸图像，利用各类算法(例如Adaboost学习算法)确定人脸轮廓特征，得到人脸轮廓特征框。参照图3所示，人脸轮廓特征框2001为矩形框，可以显示出人脸的位置和大小。

在确定人脸轮廓特征框后，控制装置200就可以根据人脸轮廓特征框的尺寸信息来实现自动对焦。具体的，控制装置200根据人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，然后利用当前的物距就可以完成自动对焦。可选的，参照图3所示，人脸轮廓特征框的尺寸信息包括人脸轮廓特征框的长度N，人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括人脸轮廓特征框的参考长度，此时，可采用如下条件式来确定当前的物距：

其中，μ为当前的物距；k为预设修正系数，与拍摄装置的硬件系数相关；N₀为人脸轮廓特征框的参考长度；μ₀为预设物距，N为人脸轮廓特征框的长度。

在确定当前的物距后，控制装置200就可以进行自动对焦。例如，控制装置200根据当前的物距计算出用于驱动对焦马达的电流值，然后以相应的电流信号驱动成像装置100的对焦马达，使镜头位置发生改变，从而完成快速对焦过程。

在另一种可选的实施方式中，参照图3所示，人脸轮廓特征框的尺寸信息包括人脸轮廓特征框的宽度A，此时人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括人脸轮廓特征框的参考宽度A₀；或者，人脸轮廓特征框的尺寸信息包括人脸轮廓特征框的对角线长度C，此时人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括人脸轮廓特征框的参考对角线长度C₀。不论尺寸信息如何选择，均可以参照上述的条件式计算物距，即将条件式中的N₀、N更换为A₀、A或C₀、C。

人脸轮廓特征框的参考尺寸信息可以通过校准获得。参照图4所示，在首次使用拍摄装置时，拍摄装置的镜头位置F1，对应一个较佳地物距，即预设物距μ₀，在此物距下拍摄用户的人脸可以获得清晰的图像。此时，判断人脸与拍摄装置的距离是否等于预设物距μ₀，若是，则获取拍摄装置当前生成的预览图像，对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，且将该尺寸信息作为所述参考尺寸信息。可选的，可通过成像装置100中配置的距离传感器来判断人脸与成像装置100的距离是否等于预设物距。距离传感器可以计算由于物体靠近或远离而产生的相应物理量的变化(例如接收红外线强度的变化)，并能将此物理量的变化转化为距离的变化。因此，当成像装置100中配置有距离传感器时，可以通过距离传感器判断人脸与成像装置100的距离是否为预设物距。

仍以手机为例，在首次使用前置相机自拍时，先进行校准，用户脸部靠近手机，手机中的距离传感器会感应到人脸靠近，当距离传感器判定人脸与手机的距离等于预设物距μ₀时，则获取手机当前生成的预览图像，然后对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，将该尺寸信息作为参考尺寸信息进行存储。当用户下一次使用前置相机自拍时，则可以利用该参考尺寸信息计算物距，并根据计算出的物距来实现自动对焦。

较佳地，在校准过程中，当控制装置200判定人脸与成像装置100的距离等于预设物距μ₀时，控制装置200生成提示信息，例如通过声音、振动或指示灯来提示用户已经到达目标位置，此时人脸与成像装置的距离为预设物距μ₀，控制装置200后续会自动计算出人脸轮廓特征框的参考尺寸信息。

综上所述，本实施例中的自动对焦方法，无需额外增设红外测距装置，基于预设物距和人脸轮廓特征框的参考尺寸信息就可以快速地计算出当前的物距并进行自动对焦，对焦速度快，且不会牺牲掩蔽像素，也无需增加制造成本，满足前置相机的使用要求，能广泛应用在手机、平板等拍摄装置上。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

根据上述本发明的自动对焦方法，本发明还提供一种自动对焦系统，下面结合附图及较佳实施例对本发明的自动对焦系统进行详细说明。

图5为本发明的自动对焦系统在一个实施例中的结构示意图。如图5所示，该实施例中的自动对焦系统3000包括：

获取模块1，用于获取成像装置100生成的预览图像；

识别模块2，用于对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

计算模块3，用于根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距；

对焦模块4，用于根据当前的物距进行自动对焦。

在一种可选的实施方式中，所述人脸轮廓特征框的尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的长度，所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的参考长度。

在另一种可选的实施方式中，所述人脸轮廓特征框的尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的宽度，所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的参考宽度。

可选的，计算模块3采用如下条件式来确定当前的物距：

其中，μ为当前的物距，k为预设修正系数，N₀为所述人脸轮廓特征框的参考长度，μ₀为所述预设物距，N为所述人脸轮廓特征框的长度。

仍参照图4所示，本实施例中的自动对焦系统3000，还可包括校准模块5，用于获取所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息。校准模块5包括判断模块51和确定模块52，其中，判断模块51用于判断人脸与成像装置100的距离是否等于所述预设物距；若是，则获取模块1获取成像装置100当前生成的预览图像，识别模块2对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，确定模块52将该尺寸信息作为参考尺寸信息。其中，判断模块51可以通过成像装置100中配置的距离传感器来判断人脸与成像装置的距离是否等于所述预设物距。

较佳的，校准模块5还包括提示模块53，提示模块53用于在判断模块51判定人脸与成像装置的距离等于所述预设物距时，生成提示信息。

上述自动对焦系统可执行本发明实施例所提供的自动对焦方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

根据上述本发明的自动对焦方法和系统，本发明还提供一种拍摄装置，参照图2所示，该拍摄装置1000包括成像装置100和控制装置200，其中控制装置200获取成像装置100生成的预览图像，对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；所述控制装置200根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。

可选的，控制装置2000还可判断人脸与所述成像装置的距离是否等于所述预设物距；若是，则获取成像装置当前生成的预览图像，对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，且将该尺寸信息作为所述参考尺寸信息。

控制装置200还可以执行其他方法步骤，具体可参照上述自动对焦方法实施例中的描述，此处不再予以赘述。

图6中示出的计算机系统10000是一个适合用于本发明的计算机系统的例子。具有不同子系统配置的其它架构也可以使用。例如有大众所熟知的台式机、笔记本、个人数字助理、智能电话、平板电脑、便携式媒体播放器、机顶盒等类似设备可以适用于本发明的一些实施例。但不限于以上所列举的设备。

如图6所示，计算机系统10000包括处理器1010、存储器1020和系统总线1022。包括存储器1020和处理器1010在内的各种系统组件连接到系统总线1022上。处理器1010是一个用来通过计算机系统中基本的算术和逻辑运算来执行计算机程序指令的硬件。存储器1020是一个用于临时或永久性存储计算程序或数据(例如，程序状态信息)的物理设备。系统总线1020可以为以下几种类型的总线结构中的任意一种，包括存储器总线或存储控制器、外设总线和局部总线。处理器1010和存储器1020可以通过系统总线1022进行数据通信。其中存储器1020包括只读存储器(ROM)或闪存(图中都未示出)，以及随机存取存储器(RAM)，RAM通常是指加载了操作系统和应用程序的主存储器。

计算机系统10000还包括显示接口1030(例如，图形处理单元)、显示设备1040(例如，液晶显示器)、音频接口1050(例如，声卡)以及音频设备1060(例如，扬声器)。显示设备1040和音频设备1060是用于体验多媒体内容的媒体设备。

计算机系统10000一般包括一个存储设备1070。存储设备1070可以从多种计算机可读介质中选择，计算机可读介质是指可以通过计算机系统1000问的任何可利用的介质，包括移动的和固定的两种介质。例如，计算机可读介质包括但不限于，闪速存储器(微型SD卡)，CD-ROM，数字通用光盘(DVD)或其它光盘存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备，或者可用于存储所需信息并可由计算机系统10000访问的任何其它介质。

计算机系统10000还包括输入装置1080和输入接口1090(例如，IO控制器)。用户可以通过输入装置1080，如键盘、鼠标、显示装置1040上的触摸面板设备，输入指令和信息到计算机系统10000中。输入装置1080通常是通过输入接口1090连接到系统总线1022上的，但也可以通过其它接口或总线结构相连接，如通用串行总线(USB)。

计算机系统10000可在网络环境中与一个或者多个网络设备进行逻辑连接。网络设备可以是个人电脑、服务器、路由器、智能电话、平板电脑或者其它公共网络节点。计算机系统1000通过局域网(LAN)接口1100或者移动通信单元1110与网络设备相连接。局域网(LAN)是指在有限区域内，例如家庭、学校、计算机实验室、或者使用网络媒体的办公楼，互联组成的计算机网络。WiFi和双绞线布线以太网是最常用的构建局域网的两种技术。WiFi是一种能使计算机系统1000间交换数据或通过无线电波连接到无线网络的技术。移动通信单元1110能在一个广阔的地理区域内移动的同时通过无线电通信线路接听和拨打电话。除了通话以外，移动通信单元1110也支持在提供移动数据服务的2G，3G或4G蜂窝通信系统中进行互联网访问。

应当指出的是，其它包括比计算机系统10000更多或更少的子系统的计算机系统也能适用于发明。例如，计算机系统10000可以包括能在短距离内交换数据的蓝牙单元，用于照相的图像传感器等。

如上面详细描述的，适用于本发明的计算机系统10000能执行自动对焦方法的指定操作。计算机系统1000通过处理器1010运行在计算机可读介质中的软件指令的形式来执行这些操作。这些软件指令可以从存储设备1070或者通过局域网接口1100从另一设备读入到存储器1020中。存储在存储器1020中的软件指令使得处理器1010执行上述的自动对焦方法。此外，通过硬件电路或者硬件电路结合软件指令也能同样实现本发明。因此，实现本发明并不限于任何特定硬件电路和软件的组合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动对焦方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取成像装置生成的预览图像；

对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。

2.根据权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述人脸轮廓特征框的尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的长度，所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的参考长度。

3.根据权利要求2所述的自动对焦方法，其特征在于，根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数，采用如下条件式来确定当前的物距：

$\mathrm{\μ}=k\frac{N_0{\mathrm{\μ}}_0}{N}$

其中，μ为当前的物距，k为预设修正系数，N₀为所述人脸轮廓特征框的参考长度，μ₀为所述预设物距，N为所述人脸轮廓特征框的长度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动对焦方法，其特征在于，通过以下方法获取所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息；

判断人脸与所述成像装置的距离是否等于所述预设物距；

若是，则获取成像装置当前生成的预览图像，对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，且将该尺寸信息作为所述参考尺寸信息。

5.根据权利要求4所述的自动对焦方法，其特征在于，当人脸与所述成像装置的距离等于所述预设物距时，生成提示信息。

6.一种自动对焦系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取成像装置生成的预览图像；

识别模块，用于对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；

计算模块，用于根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距；

对焦模块，用于根据当前的物距进行自动对焦。

7.根据权利要求6所述的自动对焦系统，其特征在于，所述人脸轮廓特征框的尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的长度，所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息包括所述人脸轮廓特征框的参考长度。

8.根据权利要求6或7所述的自动对焦系统，其特征在于，还包括校准模块，用于获取所述人脸轮廓特征框的参考尺寸信息；所述校准模块包括判断模块和确定模块；

所述判断模块用于判断人脸与所述成像装置的距离是否等于所述预设物距；若是，则所述获取模块获取成像装置当前生成的预览图像；所述识别模块对该预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得该人脸轮廓特征框的尺寸信息，所述确定模块将该尺寸信息作为所述参考尺寸信息。

9.根据权利要求8所述的自动对焦系统，其特征在于，所述校准模块还包括：

提示模块，用于在所述判断模块判定人脸与所述成像装置的距离等于所述预设物距时，生成提示信息。

10.一种拍摄装置，其特征在于，包括成像装置和控制装置；

所述控制装置获取所述成像装置生成的预览图像；所述控制装置对所述预览图像进行人脸识别，确定人脸轮廓特征框，并获得所述人脸轮廓特征框的尺寸信息；所述控制装置根据所述人脸轮廓特征框的尺寸信息、预设物距、人脸轮廓特征框的参考尺寸信息以及预设修正系数确定当前的物距，并根据当前的物距进行自动对焦。