CN1983010A - 自动聚焦方法以及使用该方法的数字图像处理设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种自动聚焦方法和使用该方法的数字图像处理设备。该自动聚焦方法包括：如果拍摄区域的照度大于预定参考值，则设置参考噪声等级，以及如果拍摄区域的照度小于或者等于预定参考值，则设置根据拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级；在以步长为单位在预定透镜驱动范围内驱动聚焦透镜时，计算每个聚焦透镜位置的聚焦值；以及在所计算的聚焦值当中选择预定透镜驱动范围中的最大聚焦值，其中在计算聚焦值时，从大于噪声等级的像素数据中减去该噪声等级，并且将该减法结果用作像素数据来计算聚焦值。

Description

自动聚焦方法以及使用该方法的数字图像处理设备

相关专利申请的交叉引用

这个申请要求于2005年12月12日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2005-0121904号的优先权，该申请的公开全部包含在此作为参考。

技术领域

本发明涉及自动聚焦方法以及使用该方法的数字图像处理设备，并且尤其涉及这样的自动聚焦方法，其响应于拍摄信号通过在预定透镜驱动范围内执行自动聚焦功能来将聚焦透镜驱动到最终聚焦位置，并且本发明还尤其涉及使用该方法的数字图像处理设备。

背景技术

在由本发明的相同申请人申请的、题为“METHOD OFAUTOMATICALLY FOCUSING USING A QUADRATICFUNCTION IN CAMERA”的美国专利公开第20040130650号中公开了一种用于数字照相机的自动聚焦方法。根据所公开的自动聚焦方法，在自动聚焦模式下，响应于从用户输入的拍摄信号，通过在预定透镜驱动范围内执行自动聚焦功能，来控制聚焦透镜以到达目标聚焦位置。

在下文中，将简要地描述传统的自动聚焦方法。

首先，在透镜驱动范围内以步长(step)为单位驱动聚焦透镜时，在聚焦透镜的每个位置计算聚焦值。通过相加在相邻像素数据之间的差值来计算每个聚焦透镜位置的聚焦值(focus value)。

然后，从所计算的聚焦值中选择出在该透镜驱动范围内的最大聚焦值，并且将聚焦透镜驱动到最大聚焦值的位置。为了快速地查找在预定透镜驱动范围内的最大聚焦值，使用了在相邻聚焦值之间的变化率。

如果拍摄区域中的照度(illuminance)非常低，则在相邻聚焦值之间的变化率也是低的，这是因为该变化率根据拍摄特性的照度而改变。也就是说，如果拍摄区域的照度低，则精确度降低了，而且自动聚焦的速度减慢了。因此，根据数字图像处理设备的传统自动聚焦方法，不能准确地在低照度的拍摄区域中执行自动聚焦。

发明内容

本发明提供了一种用于在拍摄区域的照度低的情况下准确和快速地执行自动聚焦的自动聚焦方法，以及使用该方法的数字图像处理设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于数字图像处理设备的自动聚焦方法，该数字图像处理设备根据拍摄信号、通过在透镜驱动范围内执行自动聚焦来将聚焦透镜驱动到最终聚焦位置，所述自动聚焦方法包括：如果拍摄区域的照度大于参考值，则设置参考噪声等级，以及如果拍摄区域的照度小于或者等于参考值，则设置根据拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级；在透镜驱动范围内以步长为单位驱动聚焦透镜时，计算该聚焦透镜的每个位置的聚焦值；以及在所计算的聚焦值当中选择透镜驱动范围中的最大聚焦值，其中在计算聚焦值时，从大于噪声等级的像素数据中减去该噪声等级，并且将该减法结果用作像素数据来计算聚焦值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于根据拍摄信号在透镜驱动范围中执行自动聚焦并且将聚焦透镜驱动到最终聚焦位置的数字图像处理设备，该设备包括：具有聚焦透镜的光学系统；用于该聚焦透镜的驱动单元；光电转换单元，用于接收来自光学系统的光并且将所接收的光转换为像素信号；模数转换器，用于将来自光电转换单元的像素信号转换为像素数据；以及控制单元。此处，控制单元执行所述自动聚焦方法。

在初始化时，如果拍摄区域的照度小于或者等于参考值，则设置可变的噪声等级。在使用像素数据计算聚焦值时，从大于噪声等级的像素数据中减去该噪声等级，并且可以将该减法结果用作像素数据来计算聚焦值。

聚焦值与拍摄区域中的照度成正比，这是因为，如果拍摄区域的照度值小于或者等于参考值，则根据拍摄区域的照度而可变地减小像素数据。此外，在相邻聚焦值之间的变化率与拍摄区域的照度成反比。因此，本发明克服了相邻聚焦值之间的变化率根据拍摄区域的照度而减小的问题。

最终，当拍摄区域中的照度低时，根据本发明的自动聚焦方法以及使用该方法的数字图像处理设备可以准确和快速地调整对目标对象的聚焦。

附图说明

通过参考附图对示范性实施例进行详细描述，本发明的上述及其它特征和优点将变成更加明显，其中：

图1是作为根据本发明实施例的数字图像处理设备的数字照相机的透视图；

图2为说明图1所示的数字照相机的整体结构的框图；

图3为说明图1所示的数字照相机的输入侧结构的视图；

图4为图2所示的数字照相机处理器中的主算法的流程图；

图5为用于图4中的拍摄模式操作S4的算法的流程图；

图6为说明图5所示的自动聚焦的基本概念的图形；

图7为从图2所示的CDS-ADC输入到数字照相机处理器的像素数据结构的视图；

图8示出了在图5的自动聚焦操作S4108中，当拍摄区域的照度小于8(其为拍摄区域的参考照度值)时，根据拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级的图形；

图9为示出在图5的自动聚焦操作S4108中使用了可变噪声等级的图形；

图10是当噪声等级为1时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图；

图11是当噪声等级为2时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图；

图12是当噪声等级为3时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图；

图13是当噪声等级为4时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图；

图14是当噪声等级为5时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图；

图15是在图5的自动聚焦操作S4108中的算法的流程图；

图16是示出在图15的操作S93和S96中使用的第一和第二参考特性曲线的图形；

图17是在图15的操作S91中的算法的流程图；

图18是在图15的操作S92和S95中的算法的流程图；

图19是根据本发明的实施例在操作S93和S96中的算法的流程图；以及

图20是根据本发明的另一个实施例在操作S93和S96中的算法的流程图。

具体实施方式

参见图1，作为根据本发明实施例的数字图像处理设备的数字照相机包括模式转盘(dial)14，功能按钮15，手动聚焦/删除按钮36，手动控制/再现按钮37，再现模式按钮42，扬声器(SP)，监视器按钮32，自动聚焦灯33，取景器17b，闪光灯就绪灯34，彩色LCD板35，广角变焦按钮39w，远景变焦按钮39t和外部接口21。

模式转盘14用于选择照相机的操作模式之一以及设置所选择的操作模式，这些操作模式诸如为同步拍摄模式、节目(program)拍摄模式、肖像拍摄模式、夜景拍摄模式、手动拍摄模式、运动图像拍摄模式、用户设置模式和录制模式。

例如，在同步拍摄模式中，通过将所拍摄的图像与辅助图像同步来拍摄目标对象。用户设置模式设置静止图像拍摄模式和运动图像拍摄模式的拍摄信息。录制模式仅仅用于录制语音。

功能按钮15用于响应于用户而执行数字照相机的各种功能。

手动聚焦/删除按钮36用于手动调整对目标对象的聚焦或者删除先前获取的图像。手动控制/再现按钮37用于手动控制功能或者用于在再现模式中停止/播放运动图像。再现模式按钮42用于将再现模式改为预览模式。

监视器按钮32用于控制彩色LCD板35的操作。例如，用户第一次激活监视器按钮32时，彩色LCD板35显示目标对象的图像以及相关的信息。如果在显示目标对象的图像以及相关信息之后，用户第二次激活监视器按钮32，则关闭彩色LCD板35。另外，如果在再现模式下再现图像文件之一时用户激活监视器按钮32，则在彩色LCD板35上显示与所再现的图像文件相关的信息。如果用户第二次激活监视器按钮32，则显示在彩色LCD板35上的与再现图像文件相关的信息消失了。

当调整对目标对象的聚焦时接通自动聚焦灯33。当闪光灯准备好闪光时接通闪光灯就绪灯34。模式指示灯14_L指示由模式转盘14选择的模式。

图2是说明图1所示的数字照相机的整体结构的框图；而图3是说明图1中的数字照相机的输入侧结构的视图。在下文中，将参考图1到3描述图1所示的数字照相机的结构和操作。

光学系统OPS包括透镜部分20和滤波器部分41，并且光学地处理来自目标对象的光。透镜20包括变焦透镜ZL、聚焦透镜FL和补偿透镜CL。

当用户按下图1中的广角变焦按钮39w或者图1中的远景变焦按钮39t、即用户输入部分INP时，相应的信号被输入到微控制器512中。因此，微控制器512控制透镜驱动单元510以便驱动变焦马达Mz，从而拉长变焦透镜ZL和减少视角。根据这些特征，微控制器512根据光学系统OPS的设计数据，确定相对于变焦透镜ZL的位置的视角。因为在变焦透镜ZL处于设置位置时调整聚焦透镜FL的位置，所以视角仅仅受聚焦透镜FL的位置的影响。

在自动聚焦模式中，数字照相机处理器507中的主控制器通过经由微控制器512控制驱动单元510来控制聚焦马达M_F。因此，驱动聚焦透镜FL，并且计算聚焦透镜每个位置的聚焦值。由所计算的聚焦值当中的、透镜驱动范围内的最大聚焦值的位置确定聚焦马达M_F的驱动步数。稍后将参考图6到20描述自动聚焦模式下的数字照相机处理器507中的算法。

不单独地驱动透镜部分20中的补偿透镜CL，这是因为该透镜补偿整体的反射率。参考符号M_A表示用于驱动光圈(未示出)的马达。

在光学系统OPS的滤波器部分41中，光学低通滤波器(OLPF)除去高频光噪声。红外截除滤波器(IRF)阻挡入射光的红外分量。

电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的光电转换部分(OEC)将由光学系统OPS获取的光转换为电模拟信号。数字照相机处理器507控制定时电路502，以控制光电转换单元(OEC)以及相关双采样器和模数转换器(correlation double samplerand analog-to-digital converter，CDS-ADC)501的操作。模数转换器处理从光电转换单元OEC输出的模拟信号，除去高频噪声，调整振幅，并且将模拟信号转换为像素数据。

实时时钟503向数字照相机处理器507提供了时间信息。数字照相机处理器507通过处理从CDS-ADS单元501输入的像素数据，生成被分类为亮度和色度的像素数据。

发光部分LAMP由微控制器512根据从数字照相机处理器507生成的控制信号进行驱动。发光部分LAMP包括自动聚焦灯33、模式指示灯14_L和闪光灯就绪灯34。用户输入部分(INP)包括快门按钮、模式转盘14、功能按钮15、监视器按钮32、手动聚焦/删除按钮36、手动控制/再现按钮37、光学变焦按钮39_W和远景变焦按钮39_T。

从数字照相机处理器507输出的数字图像信号被暂时存储在动态随机存取存储器(DRAM)504中。数字照相机处理器507的操作所需要的算法和设置数据被存储在电可擦可编程只读存储器(EEPROM)505中。可以在存储卡接口506中插入可移动存储卡。

LCD驱动单元514接收数字照相机处理器507的像素数据，并且在彩色LCD板35上显示所接收的像素数据。

同时，数字照相机处理器507的像素数据可以通过串行通信经由通用串行总线(USB)连接单元21A或者RS232C接口508及其连接器21b进行传输。此外，像素数据可以作为视频信号而通过视频滤波器509和视频输出单元21c进行传输。

音频处理器513从麦克风MIC接收语音信号，并且将所接收的语音信号输出到数字照相机处理器507或者扬声器SP。此外，音频处理器513从数字照相机处理器507接收音频信号，并且将所接收的音频信号输出到扬声器SP。

微控制器512根据从闪光灯传感器19输出的信号，通过控制闪光灯控制器511来控制闪光灯12。

图4为图2所示的数字照相机处理器中的主算法的流程图。将参考图1到4描述图2所示的数字照相机处理器507的主算法。

当向数字照相机1供电时，在操作S1中初始化数字照相机处理器507。在初始化处理之后，数字照相机处理器507在操作S2中执行预览模式。在预览模式中，在显示板35上显示输入图像。

然后，在操作S3中，如果作为来自快门按钮的第一级信号的SH1信号处于接通(ON)状态，则数字照相机处理器507在操作S4中执行拍摄模式。将参考图5描述执行拍摄模式的算法。

然后，在操作S5中，确定是否已经从用户输入部分INP中输入了用于设置模式的信号。如果已经输入了用于设置模式的信号，则操作S6中的设置模式根据来自INP的输入信号设置操作条件。

如果未在操作S7中生成终止信号，则数字照相机处理器507连续地执行以下操作。

首先，在操作S8中确定是否已经从INP的再现模式按钮42中生成了信号。如果已经从再现模式按钮42生成了信号，则在操作S9中执行再现模式。在再现模式中，根据来自INP的输入信号设置操作条件，并且执行再现模式。然后，如果在操作S10中再次从再现模式按钮42中生成信号，则再次执行S2到S10中的操作。

图5为用于图4中的拍摄模式操作S4的算法的流程图。在下文中，将参考图5描述用于拍摄模式操作S4的算法。当作为来自快门按钮的第一级信号的SH1信号进入接通状态时，拍摄模式操作S4开始。此处，假定早已设置了变焦透镜ZL的当前位置。

首先，数字照相机处理器507在操作S4101中确定存储卡中是否有剩余空间，然后在操作S4102中确定剩余空间是否足以存储像素数据。如果剩余空间不足，则在操作S4103中，数字照相机处理器507显示存储卡中没有剩余足够存储容量的消息，并且结束正常的拍摄模式。如果剩余空间足以存储像素数据，则数字照相机处理器507执行以下操作。

首先，在操作S4104中，数字照相机处理器507根据当前设置的拍摄条件执行白平衡，并且设置与该白平衡相关的参数。

然后，如果在操作S4105中其处于自动曝光模式下，则在操作S4106中，数字照相机处理器507根据入射光量向微控制器510输出光圈(未示出)的偏差(divergence)以驱动光圈马达M_A，并且设置曝光时间。

然后，如果在操作S4107中当前模式处于自动聚焦模式，则数字照相机处理器507在操作S4108中执行自动聚焦以驱动聚焦透镜。将参考图6到20描述自动聚焦算法。

然后，当在操作S4109中作为快门按钮的第一级信号的SH1信号进入接通状态时，数字照相机处理器507执行以下操作。

首先，在操作S4110中，数字照相机处理器507确定SH2信号是否处于接通状态。如果SH2信号不处于接通状态，则数字照相机处理器507重复地执行操作S4109到S4110，这是因为SH2信号的断开(OFF)状态表示用户没有按下快门按钮的第二级。

如果SH2信号处于接通状态，则在操作S4111中，数字照相机处理器507在存储卡中创建图像文件，这是因为SH2信号的接通状态表示用户按下了快门按钮的第二级。然后在操作S4112中，数字照相机处理器507获取图像。也就是说，数字照相机处理器507从CDS-ADC 501接收图像数据。然后在操作S4113中，数字照相机处理器507压缩所接收的图像数据。在操作S4114中，数字照相机处理器507存储所压缩的图像文件。

图6为说明图5所示的自动聚焦操作S4108的基本概念的图形。图6中的参考符号DS表示作为聚焦透镜FL的位置的聚焦透镜FL的驱动步数。参考符号FV是通过相加在相邻像素数据之间的差值而计算的聚焦值，其为在相邻像素数据之间的平均对比度。参考符号DS_I表示被设置为最高位置的聚焦透镜FL的驱动步数。参考符号DS_FOC表示在预定透镜驱动范围(DS_I到DS_S)中在最大聚焦值FV_MAX位置处的聚焦透镜FL的驱动步数，而且参考符号DS_S表示被设置为最低位置的聚焦透镜的驱动步数。

参见图6，在透镜驱动范围DS_I到DS_S内以步长为单位驱动聚焦透镜FL时，计算在聚焦透镜FL的每个位置处的聚焦值FV。从所计算的聚焦值FV中选择透镜驱动范围DS_I到DS_S中的最大聚焦值FV_MAX。然后，最终将聚焦透镜FL驱动到最大聚焦值FV_MAX的位置。

图7是从图2所示的CDS-ADC输入到数字照相机处理器的像素数据的结构视图。参见图7，在偶数行和奇数列中重复地排列红色像素数据R和绿色像素数据G_r以使之彼此交替。此外，在奇数行和偶数列中重复地排列蓝色像素数据B和绿色像素数据G_B以进行交替。

如图7所示，靠近照度成分的绿色像素数据G_R、G_B用于计算聚焦值FV。当像素数据被转换成亮度数据和色度数据时，亮度数据直接用于计算聚焦值。也就是说，通过在水平方向和垂直方向上相加相邻的绿色像素数据G_R和G_B来计算聚焦值FV。此处，将噪声等级设置为与拍摄区域的照度成反比，并且从大于噪声等级的像素数据中减去该噪声等级。在当前实施例中，该减法结果用作像素数据以计算聚焦值。将参考图8到14更详细地描述这样的计算。

图8是示出在图5的自动聚焦操作S4108中，当拍摄区域的照度小于8(其为拍摄区域的参考照度值)时，根据拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级的图形。图9为示出在图5的自动聚焦操作S4108中使用的可变噪声等级的图形。图10是当噪声等级为1时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图。图11是当噪声等级为2时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图。图12是当噪声等级为3时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图。图13是当噪声等级为4时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图。图14是当噪声等级为5时，在图5的自动聚焦操作S4108中获得的特性图。在图6和图9到14中，类似的参考符号表示类似的元素。

参见图8到14，将描述用于自动聚焦操作S4108的算法。

首先，当拍摄区域的照度值大于参考值8时，将噪声等级NL设置为固定值1。如果拍摄区域的照度值小于或者等于参考值8，则设置可变的噪声等级。可变噪声等级根据拍摄区域的照度值而改变。例如，如果照度值小于或者等于8并且大于6，则将可变噪声等级设置为2。如果照度值小于或者等于6并且大于4，则将噪声等级NL设置为3。如果照度值小于或者等于4并且大于2，则将噪声等级NL设置为4。此外，如果照度值LV小于或者等于2，则将噪声等级设置为5。

然后，在透镜驱动范围DS_I到DS_S内以步长为单位驱动聚焦透镜时，计算在聚焦透镜FL每个位置处的聚焦值FV。从所计算的聚焦值中选择在透镜驱动范围DS_I到DS_S中的最大聚焦值。然后，将聚焦透镜驱动到最大聚焦值FV_MAX的位置。

通过在水平方向和垂直方向上相加在相邻像素数据之间的差值来计算聚焦值。此处，如果像素数据大于噪声等级NL，则从像素数据中减去噪声等级，并且将该减法结果用作像素数据来计算最大聚焦值。

如上所述，如果拍摄区域的照度值小于或者等于预定参考值8，则聚焦值将与拍摄区域的照度值成正比，这是因为像素数据根据拍摄区域中的照度值而可变地减少。因此，在相邻聚焦值之间的变化率与拍摄区域的照度值成反比。

例如，如果聚焦透镜一个位置DS的聚焦值为100，而且下一个位置DS的聚焦值为90，则在相邻聚焦值之间的变化率为0.1((100-90)/100)。然而，如果因为如图14所示使用了在最暗区域中的最大噪声等级NL，则通过从聚焦值FV中减去80而使得聚焦值减少，则聚焦值100变为20，而且相邻聚焦值90变为10。因此，变化率增加为0.5((20-10)/20)。

因此，这样计算聚焦值的方法克服了下述传统问题，即在相邻聚焦值之间的变化率与拍摄区域中的照度值成比例地减少的问题。因此，即使在拍摄区域中照度值低也可以准确和快速地调整聚焦。

图15是在图5的自动聚焦操作S4108中的算法的流程图，而且图16为示出了在图15的操作S93和S96中使用的第一和第二参考特性曲线的图形。参考符号DS表示聚焦透镜FL的驱动步数，而参考符号FV表示聚焦值。参考符号C1表示第一参考特性曲线，而参考符号C2表示第二参考特性曲线。B_DS表示在要最终设置的最大聚焦值周围使用第二参考特性C2的区域，而参考符号A_DS和C_DS表示使用第一参考特性曲线的区域。

将参考图15和16描述用于计算最大聚焦值FV_MAX和聚焦位置值DS_FOC的算法。

首先，在操作S91中，数字照相机处理器507执行初始化操作。然后，在操作S92中，数字照相机处理器507在不考虑在目标对象周围的照度的情况下执行扫描处理而不使用辅助光源。

在扫描操作中，如果因为目标对象在距离聚焦透镜FL 30到80cm的第一距离之内而由用户设置了近摄模式(macro mode)，则在与第一距离相对应的聚焦透镜位置范围内执行扫描处理。另一方面，如果因为目标对象位于距离聚焦透镜FL远大于第一距离的距离、诸如80cm到无限远的距离处而由用户设置了正常模式，则在与这个距离相对应的聚焦透镜位置范围内执行扫描处理。在扫描操作S92中，包括近摄模式扫描或者正常模式扫描在内，数字照相机处理器507计算在聚焦马达的第一驱动步骤、例如8个步骤中的每一步处的聚焦值，并且每当计算聚焦值时更新最大聚焦值。

然后，在操作S93中，每当在扫描操作S92中计算聚焦值时，确定与图16中的第一参考特性曲线C1相比、所计算的聚焦值是处于减少状态还是处于增加状态。如果与最大聚焦值相比所计算聚焦值的降低百分比大于基于第一参考特性C1的第一参考百分比，则数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于减少状态。相反，如果不是的话，则数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于增加状态。此处，与第一参考特性曲线C1相比，第一参考百分比是低的，大约为10％到20％。这是因为，很有可能当前聚焦值不在最终的最大聚焦值的周围。如果不是的话，则在相邻位置之间几乎没有差别。

如果在操作S94中，数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于减少状态，则在操作S95到S97中，数字照相机处理器507基于图12中的第二参考特性曲线C2检查最大聚焦值的位置。此处，结束诸如近摄模式扫描操作或者正常模式扫描操作之类的扫描操作S92，并且通过在最大聚焦值的相邻区域中、利用小于第一驱动步数的第二驱动步数、例如1执行扫描，最终设置聚焦透镜的位置。也就是说，在操作S95中，数字照相机处理器507以聚焦马达MF的步长1为单位计算聚焦值，并且每当计算聚焦值时更新所计算的聚焦值当中的最大聚焦值。

然后，每当计算聚焦值时，在操作S96中，基于第二参考特性曲线C2确定所计算的聚焦值是处于减少状态还是处于增加状态。如果基于最大聚焦值的所计算聚焦值的降低百分比大于基于第二参考特性曲线C2的第二参考百分比，则数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于减少状态。并且，如果不是的话，则数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于增加状态。此处，第二参考百分比大于第一参考百分比，这是因为在目标最大聚焦值周围的相邻聚焦值之间存在大的差值。

如果在操作S97中确定所计算的聚焦值处于减少状态，则将当前更新的最大聚焦值的位置设置为聚焦透镜LF的全部透镜驱动区域的最大聚焦值FV_MAX的位置。因此，如图9到14所示，在操作S98中，数字照相机处理器507将聚焦透镜FL驱动到当前更新的最大聚焦值的位置DS_FOC。

图17是图15的操作S91中的算法的流程图。将参考图17描述用于图15中的初始化操作S91的算法。

首先，在操作S9101中，如果拍摄区域中的照度值LV大于参考值8，则在操作S9102中，数字照相机处理器507将噪声等级NL设置为固定值1。

如果拍摄区域中的照度值LV小于或者等于参考值8，则在操作S9103到S9109中，数字照相机处理器507设置根据拍摄区域的照度值而改变的可变噪声等级NL。

例如，如果在操作S9103中照度值小于或者等于8并且大于6，则在操作S9104中，将噪声等级设置为2。如果在操作S9105中照度值小于或者等于6并且大于4，则在操作S9106中将噪声等级设置为3。如果在操作S9107中照度值小于或者等于4并且大于2，则在操作S9108中将噪声等级NL设置为4。然后，在操作S9107中照度值小于或者等于2时，在操作S9109中将噪声等级NL设置为5。

然后，如果在操作S9110中由用户设置了近摄模式，则将与聚焦透镜FL的透镜驱动开始位置相对应的聚焦马达MF的位置步数设置为与在透镜和目标对象之间的距离、诸如30cm相对应的位置步数，以及将与聚焦透镜FL的透镜驱动结束位置相对应的聚焦马达MF的位置步数设置为与在透镜和目标对象之间的距离、例如80cm相对应的位置步数。此外，在操作S9111中，将聚焦马达MF的驱动步数设置为8，并且通过增加值为8的驱动步数的两倍、来设置与透镜驱动结束位置相对应的聚焦马达位置步数。此处，可能不使用边界位置。

如果在操作S9110中由用户设置了正常模式，则将与聚焦透镜的透镜驱动开始位置相对应的聚焦马达位置步数设置为与在透镜和目标对象之间的无限远距离相对应的位置步数，以及将与聚焦透镜的透镜驱动结束位置相对应的聚焦马达位置步数设置为与在透镜和目标对象之间、例如80cm的距离相对应的位置步数。此外，在操作S9112中，将聚焦马达的驱动步数设置为8，并且通过从与透镜驱动结束位置相对应的聚焦马达位置步数中减去值为8的驱动步数的两倍，来设置与聚焦透镜的边界位置相对应的聚焦马达位置步数。此处，可能不使用边界位置。

在操作S9113中，数字照相机处理器507通过微控制器512驱动聚焦马达M_F，以将聚焦透镜FL驱动到透镜驱动开始位置。

图18是图15的操作S92和S95中的算法的流程图。将参考图18描述操作S92和S95中的算法。

首先，在操作S921中，数字照相机处理器507通过微控制器512驱动聚焦马达MF多达驱动步数那么多以便驱动聚焦透镜FL。

然后，在操作S922中，数字照相机处理器507通过微控制器512驱动光圈马达M_A，并且控制要曝光的OEC。在操作S923中，数字照相机处理器507通过处理来自CDS-ADC 501的像素数据来计算聚焦值。早已详细描述了这样的操作S923。

在操作S924中，数字照相机处理器507根据所计算的聚焦值更新当前聚焦值。在操作925中，数字照相机处理器507将最大聚焦值更新为当前聚焦值，并且如果在操作S925中当前聚焦值大于最大聚焦值，则在操作S926中，将最大聚焦值位置更新为当前聚焦值位置。

图19是根据本发明的实施例在操作S93和S96中的算法的流程图。参见图19，将描述用于操作S93和S96的算法。

首先，在操作S931中，数字照相机处理器507使用以下的等式1计算降低率。

降低率＝(最大聚焦值-当前聚焦值)/最大聚焦值    等式1

在操作S932到S934中，如果通过将100乘以降低率而计算的降低百分比大于基于第一参考特性曲线C1的第一参考百分比R_TH，则数字照相机处理器507确定当前计算的聚焦值处于减少状态。在操作S932和S933中，如果不是的话，则数字照相机处理器507确定当前计算的聚焦值处于增加状态中。

图20是根据本发明的另一个实施例在操作S93和S96中的算法的流程图。参见图20，将描述用于操作S93和S96的另一个算法。图20中的算法比图19所示的算法更准确地确定增加状态和减少状态。

首先，在操作S121和S124中，如果当前聚焦值等于或者大于先前聚焦值，则数字照相机处理器507确定所计算的聚焦值处于增加状态，而且结束相关的处理。

同时，在操作S121中，当当前计算的聚焦值小于先前的聚焦值时，数字照相机处理器507执行以下操作。

首先，在操作S122中，数字照相机处理器507使用等式1计算降低率。然后，在操作S123和S125中，数字照相机处理器507通过将100与降低率相乘来计算降低百分比，并且如果该降低百分比大于基于第一参考特性曲线C1的第一参考百分比R_TH，则确定当前计算的聚焦值处于减少状态。在操作S123和S124中，如果不是的话，则数字照相机处理器507确定当前计算的聚焦值处于增加状态中。

如上所述，如果拍摄区域的照度值小于或者等于预定参考值，则根据本发明的自动聚焦方法以及使用该自动聚焦方法的数字图像处理设备设置根据该照度而改变的可变噪声等级。此外，如果像素数据大于噪声等级，则根据本发明的自动聚焦方法和数字图像处理设备从该像素数据中减去该噪声等级，并且在搜索操作中使用该减法结果作为像素数据来计算聚焦值。

因此，聚焦值与拍摄区域的照度成正比，这是因为如果拍摄区域的照度值小于预定参考值，则根据拍摄区域的照度而可变地减小像素数据。此外，相邻聚焦值之间的变化率与拍摄区域的照度成反比。因此，本发明克服了相邻聚焦值之间的变化率随着拍摄区域照度的降低而降低的问题。

最后，当拍摄区域中的照度为低时，根据本发明的自动聚焦方法以及使用该方法的数字图像处理设备可以准确和快速地调整对目标对象的聚焦。

虽然已经参考本发明的示范性实施例特别地显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解：可以在其中进行各种形式和细节的改变，而没有背离由权利要求所定义的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1、一种用于自动聚焦数字图像处理设备的方法，该方法包含：

将要被拍摄区域的照度与参考值进行比较，如果该照度大于参考值，则设置参考噪声等级，如果该照度小于或等于参考值，则设置根据要被拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级；

沿着透镜驱动范围中的位置范围移动聚焦透镜；

当像素数据值大于可变噪声等级值时，从该像素数据中减去可变噪声等级；以及

基于所述减法步骤，为在透镜驱动范围内的每个聚焦透镜位置计算聚焦值，并且在所计算的聚焦值当中选择最大聚焦值。

2、如权利要求1所述的方法，其中，聚焦透镜的最终聚焦位置是与透镜驱动范围中的最大聚焦值相对应的聚焦透镜位置。

3、如权利要求1所述的方法，其中，可变噪声等级大于参考噪声等级。

4、如权利要求3所述的方法，其中，可变噪声等级至少是参考噪声等级的两倍。

5、如权利要求1所述的方法，其中，可变噪声等级包含第一噪声等级和第二噪声等级。

6、如权利要求5所述的方法，其中，第一噪声等级不同于第二噪声等级。

7、如权利要求6所述的方法，还包含：将小于或者等于参考值的照度划分为多个范围，并且为照度的第一范围设置第一噪声等级，以及为照度的第二范围设置第二噪声等级。

8、如权利要求7所述的方法，其中，用于每个照度范围的噪声等级与对应于每个照度范围的、要被拍摄区域的照度成反比。

9、如权利要求1所述的方法，其中，可变噪声等级是四个不同的噪声等级之一。

10、如权利要求1所述的方法，其中，通过相加在相邻像素数据之间的差值来计算聚焦值。

11、如权利要求10所述的方法，其中，像素数据是绿色像素数据。

12、如权利要求10所述的方法，其中，相加在相邻像素数据之间的差值的步骤包含：在水平方向和垂直方向上相加在相邻绿色像素数据之间的差值。

13、如权利要求1所述的方法，其中，用于在透镜驱动范围内移动聚焦透镜的开始位置对应于从聚焦透镜到要被拍摄对象的距离。

14、一种用于自动聚焦数字图像处理设备的方法，该方法包含：

接收由来自用户的输入生成的信号；

至少部分地基于与所接收信号相对应的变焦透镜位置，将聚焦透镜移动到第一位置；

通过相加在相邻像素数据之间的差值，来为在透镜驱动范围内的每个聚焦透镜递增位置计算聚焦值；以及

将聚焦透镜移动到最终位置，该最终位置与为透镜驱动范围所计算的最大聚焦值的位置相对应，其中从大于噪声等级的像素数据中减去该噪声等级，并且使用该结果来计算聚焦值。

15、如权利要求14所述的方法，还包含：如果拍摄区域的照度大于参考值，则设置参考噪声等级，以及如果拍摄区域的照度小于或者等于参考值，则设置根据拍摄区域的照度而改变的可变噪声等级。

16、如权利要求15所述的方法，还包含：选择最大聚焦值，其中通过顺序比较聚焦透镜位置的聚焦值来更新当前最大聚焦值，而且如果与当前最大聚焦值相比当前聚焦值的降低率大于预定值，则当前最大聚焦值变为透镜驱动范围中的最大聚焦值。

17、如权利要求16所述的方法，其中，预定值是基于特性曲线的。

18、如权利要求15所述的方法，其中，可变噪声等级包含第一噪声等级和第二噪声等级，而且该方法还包含步骤：将小于或者等于参考值的拍摄区域的照度划分为多个范围，并且为照度的第一范围设置第一噪声等级，以及为照度的第二范围设置第二噪声等级。

19、如权利要求18所述的方法，其中，用于每个照度范围的噪声等级与对应于每个照度范围的拍摄区域的照度成反比。

20、一种数字图像处理设备，该设备包含：

具有聚焦透镜的光学系统；

用于该聚焦透镜的驱动单元；

光电转换单元，用于接收来自光学系统的光，并且将所接收的光转换为像素信号；

模数转换器，用于将来自光电转换单元的像素信号转换为像素数据；以及

控制单元，用于将聚焦透镜驱动到透镜驱动范围内的最终聚焦位置，这通过以下步骤进行：如果要被拍摄区域的照度大于参考值，则设置参考噪声级别，以及如果要被拍摄区域的照度小于或者等于参考值，则设置根据该照度而改变的可变噪声等级，为在透镜驱动范围内的每个聚焦透镜位置计算聚焦值，并且在所计算的聚焦值当中选择透镜驱动范围中的最大聚焦值，其中在计算聚焦值时，从大于可变噪声等级的像素数据中减去该可变噪声等级，并且使用该结果计算聚焦值。

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