CN1417634A

CN1417634A - 相机自动对焦方法

Info

Publication number: CN1417634A
Application number: CN01134504.7A
Authority: CN
Inventors: 刘权辉
Original assignee: Kinpo Electronics Inc
Current assignee: Kinpo Electronics Inc
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: CN1304901C

Abstract

一种相机自动对焦方法，是以初期扫描取得之前数个评价值及预环境亮度值测焦点可能的位置；于焦点可能区段进行粗调；若确认焦点不在该区段，则依粗调取得的评价值再次预测焦点可能位置；若确认焦点在该区段，则在该区段进行细调，细调完毕后再使镜头回到细调时获得的评值峰值位置，即完成对焦程序；本发明利用预测焦点位置的技术及简化马达移动程序，以缩短对焦时间及省去对焦前的手动切换对焦模式的动作。

Description

相机自动对焦方法

技术领域

本发明是有关数字相机、数字摄影机、数字影像撷取装置等变焦镜头的自动对焦方法，尤其是有关利用前三个评价值预测焦点可能位置以缩短对焦时间的方法。

背景技术

一般数字相机、数字摄影机、数字影像撷取装置的自动对焦装置、例如台湾专利公告第315427号“用于数字电子照相机变焦镜头的自动对焦装置及方法”所揭示的，设有一对焦评价值产生器以计算影像的对焦评价值，依据该对焦评价值而驱动对焦马达以执行该照相机的自动对焦但要取得对焦点需要使变焦镜头进行全程的粗扫描及后续的细扫描等程序，甚浪费时间。目前的自动对焦方式由于光学原因及限于成本的考量，多区分为“正常”及“微焦”两模式，使用者在对焦就常先得自行区分环境为何种模式，以手动切换适当的对焦模式，才能在短时间完成自动对焦，若使用者疏忽未做切换对焦模式的动作，则难以正确的对焦，或需花费更多的对焦时间，故其使用上仍有不便之处。为提供一种不需以手动方式选择对焦模式，且能快速对焦的方式，经发明人一再研究后，终完成本发明。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种相机自动对焦的方法，不需以手动方式选择对焦模式，且能快速的达成自动对焦的功效。

本发明的另一目的在提供一种相机自动对焦的方法，能快速的预测焦点的位置，简化马达移动程序以缩短对焦时间。

本发明一种相机自动对焦的方法，其特征在于，它包括如下步骤：A.使镜头进行可取得至少三个评价值的初期扫描；B.计算CCD撷取影像的评价值，将此至少三个评价值均一化处理后，依预测关系式获得焦点位置的预测区段；C.使镜头在该预测区段进行粗调，以该粗调的数个评价值的均一化后，依排列方式及排列的斜率验证初期扫描的预测区段是否正确，若正确，则进行下一步骤；若验证不合，则再以该粗调获得的至少三个评价值均一化处理后依预测关系式获得另一预测区段进行粗调；D.若粗调后经验证确认焦点在某一区段内，则在该某一区段进行细调；E.细调完毕后再使镜头回到细调时获得的评值峰值位置，即完成对焦程序。

其中该步骤B及C中，进一步包括以CCD测光取得环境亮度值，以该环境亮度值配合该至少三个评价值，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。

其中该评价值只取三个。

其中该步骤A中使镜头由一端点向另一方进行初期扫描。

其中该预测区段分为：很远距离的影像区段；远距离的影像区段；近距离的影像区段；极近距离的影像区段。

其中步骤B中是以验证该粗调的数个评价值若具，有峰值的型态，即可确认焦点在该预测区段内。

其中要使镜头反向行进时，先使带动镜头的，马达步进顺间隙步数，再以逆向步进方式带动镜头反向行进。

本发明一种获得相机焦点位置的预测区段的方法，其特征在于，包括使镜头进行可取得三个评价值的初期扫描；计算CCD撷取影像的评价值，将此三个评价值均一化处理后，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。

其中包括以CCD测光取得环境亮度值配合该三个评价值，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。

附图说明

本发明的其他目的、功效及实施例，请参阅附图详细说明如下，其中：

图1为很远距离影像的评价值曲线示意图；

图2为远距离影像的评价值曲线示意图；

图3为近距离影像的评价值曲线示意图；

图4为极近距离影像的评价值曲线示意图；

图5为实施本发明的方法取得的评价值曲线示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，当在一倍放大率，而相机摄取很远距离，例如3公尺(此距离依放大率不同而有变化)的影像时，计算CCD(充电耦合装置)撷取影像的评价值并相对于变焦镜头位置绘成关系图，可知其评价值的峰值(即对焦点)位于第一区段F1的位置；于图中显示前三个评价值a、b、c对应的第一点10、第二点20、第三点30呈向上倾斜的排列方式；若被摄物在更远的地方时，该三点的排列方式可能为第二点20评价值b最大，而第一点10评价值a及第三点30评价值c皆较小：当被摄物在非常远处时，该三点的排列方式为第一点10评价值a最大，而第二点20评价值b及第三点30评价值c依序渐小，该三点的排列方式呈向下倾斜的形状。

请参阅图2所示，当相机摄得远距离的影像时，其评价值曲线的对焦点位于第二区段F2，此时该前三个评价值a、b、c对应的三点的排列方式，亦呈向上倾斜的形状，但其倾斜角度较图1所示者小。

请参阅图3所示，当相机摄得近距离的影像时，其评价值曲线对焦点的位置位于第三区段F3，此时该前三个评价值a、b、c对应的三点的排列方式，亦呈向上倾斜的形状，但其倾斜角度较图2所示者小。

请参阅图4所示，当相机摄得极近距离的影像时，其评价值曲线对焦点的位置位于第四区段F4，此时该前三个评价值a、b、c对应的三点的排列近水平的形状，其倾斜角度较图3所示者更小。

由上述图1、图2、图3及图4所示焦点在不同区段的评价值曲线可知，其前三点评价值a、b、c之间的差异与焦点所在区段具有相关性，只要使镜头在第一区段F1的前端做很短距离的扫描，取得最前几点的评价值，例如前三点的评价值加以比较，由其排列方式及排列的斜率即可预测焦点可能在那一区段。由于各点评价值之间的差异与摄取影像当时环境的亮度值(以CCD测光取得)有关，故若将亮度值d因素加以考虑，预测焦点时可获得更佳的效果。因此可事先进行多次试验，获得各种不同前三个评价值及亮度值(a、b、c、d)组合与其对应焦点位于那一区段的预测关系式，进而以该预测关系式做为基础，当吾人获得任何一组(a、b、c、d)值时，即可应用该预测关系式(F＝f(Y_-in-θ₂))预测焦点可能在那一区段。

该预测关系式(F＝f(Y_-in-θ₂))的说明如下：

设F表示预测区段的值，X表示输入向量(前三个评价值及亮度值经过均一化后的值)，W1表示介于输入层及隐藏层的权值矩阵(weightmatrix)，W2表示介于隐藏层及输出层的权值矩阵，θ₁表示隐藏层的阀值向量，θ₂表示输出层的阀值向量，令

H_-in＝W₁ ^T·X

在H_-in导入隐藏层之后，将各单元减去节点之间值θ₁之后，代入活化函数，而产生隐藏层的输出值H_h值，即

H_h＝f(H_-ih-θ_1h)，h＝1，2，……Nh

由隐藏层输出所组成向量H，此向量乘上介于隐藏层和输出层的权值阵列W₂，可得输出层的输入向量Y_-in，即

Y_-in＝W₁ ^T·X

在Y_-in导入输出层后，各单元再减去输出层的阀值向量θ₂后，代入活化函数f，而产生输出层的输出值(即预测区段值)F，即

F＝f(Y_-in-θ₂)

该活化函数f是恢所引应用的理论及需求的不同加以定义；该W₁、W₂、θ₁、θ₂的值是依多次试验修正而获得。

请参阅图5所示，本发明相机自动对焦的方法，包括如下步骤：

A.使镜头由一端点向另一方进行可取得三个评价值(即取得第一点10、第二点20、第三点30)的初期扫描；

B.计算CCD撷取影像的评价值，将此三个评价值均一化处理后，配合环境亮度值获得一组(a、b、c、d)的值，依预测关系式获得焦点位置的预测区段；该预测区段分为：很远距离的影像F1区段；远距离的影像F2区段；近距离的影像F3区段；极近距离的影像F4区段；

C.使镜头在该预测区段进行粗调，粗调间隔(取得坪价值间隔)依预测区段F1、F2、F3、F4的不同而依序增长；以该粗调的数个评价值的均一化后，依排列方式及排列的斜率验证初期扫描的预测区段是否正确，若正确，则进行下一步骤；若验证不合，则以该粗调获得的至少三个评价值再依该预测关系式获得另一预测区段进行粗调；

D.若粗调后经验证确认焦点在某一区段内，则在该某一区段进行细调；

E.细调完毕后再使镜头回到细调时获得的评值峰值位置，即完成对焦程序，

本发明的“粗调”是指镜头在一段扫描后取得较少数量的评价值，如图5中的区段F2、F3所取的评价值；而“细调”是指镜头在一段扫描后取得较多数量的评价值，如图5中的区段F4所取的评价值；本发明若要使镜头反向行进时，先使带动镜头的马达步进顺间隙步数，再以逆向步进方式带动锐头反向行进，可获得较佳的自动对焦效果。

依图5所示的情况，是使镜头依预测区段F2进行粗调，该粗调后经验证其评价值往右侧递增，并无递增再递减具峰值的型态，可确认焦点不在区段F2；则以在区段F2取得的评价值再依预测关系式获得另一预测区段F3进行粗调，若再验证不合即可确定焦点在区段F4；即可直接在区段F4进行细调，细调完毕后再使马达步进逆间隙步数，再回细调的评值峰值位置，即完成对焦程序。

本发明的初期扫描亦可取得三个以上评价值作为预测焦点位置的依据，且预测区段亦不限于四段，可依相机对焦机构的性质做不同的区分。

利用本发明，以初期扫描取得三个评价值作为预测焦点位置的依据及预测区段设为四段为例，通常可在一次粗调后再进行一次细调即可确定焦点的位置：最多只要二次粗调后再进行一次细调即可确定焦点的位置。若被摄物在很远的地方，利用本发明，甚至只要一次扫描取得前三个评价值即可确定焦点的位置。故本发明能快速的预测焦点的位置，简化马达移动程序以缩短对焦时间，且不需以手动方式选择对焦模式，能快速的达成自动对焦的功效。

以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

综上所述，本发明突破一般习知相机自动对焦方法所采用的方式，且具功效增进，已合于发明专利要件，故依法申请专利。

Claims

1.一种相机自动对焦的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

A.使镜头进行可取得至少三个评价值的初期扫描；

B.计算CCD撷取影像的评价值，将此至少三个评价值均一化处理后，依预测关系式获得焦点位置的预测区段；

C.使镜头在该预测区段进行粗调，以该粗调的数个评价值的均一化后，依排列方式及排列的斜率验证初期扫描的预测区段是否正确，若正确，则进行下一步骤；若验证不合，则再以该粗调获得的至少三个评价值均一化处理后依预测关系式获得另一预测区段进行粗调；

E.细调完毕后再使镜头回到细调时获得的评值峰值位置，即完成对焦程序。

2.如权利要求1所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中该步骤B及C中，进一步包括以CCD测光取得环境亮度值，以该环境亮度值配合该至少三个评价值，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。

3.如权利要求2所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中该评价值只取三个。

4.如权利要求3所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中该步骤A中使镜头由一端点向另一方进行初期扫描。

5.如权利要求4所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中该预测区段分为：很远距离的影像区段；远距离的影像区段；近距离的影像区段；极近距离的影像区段。

6.如权利要求5所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中步骤B中是以验证该粗调的数个评价值若具，有峰值的型态，即可确认焦点在该预测区段内。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的相机自动对焦的方法，其特征在于，其中要使镜头反向行进时，先使带动镜头的，马达步进顺间隙步数，再以逆向步进方式带动镜头反向行进。

8.一种获得相机焦点位置的预测区段的方法，其特征在于，包括使镜头进行可取得三个评价值的初期扫描；计算CCD撷取影像的评价值，将此三个评价值均一化处理后，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。

9.如权利要求8所述的获得相机焦点位置的预测区段的方法，其特征在于，其中包括以CCD测光取得环境亮度值配合该三个评价值，依预测关系式获得焦点位置的预测区段。