TW200844623A - Method and apparatus for auto-focusing in image sensor - Google Patents

Description

200844623, 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本叙明疋關於自動對焦（automatiC f0CUSing)控制，並且 斗寸別疋關於一種影像感測器（image sensor)中之自動對焦 (anto-fbcusing)方法及其装置以解決影像中的亮光源。… 【先前技術】 自動對焦目前是諸如數位相機及具有數位相機之行動 電話等影像感測系、统中之基本功能。此外，影像感測系統 的性能由在不同的環境下將聚焦透鏡或取景透鏡(taking lens)驅動至對焦位置(in-f〇cus p〇siti〇n)的精度及速度來表 徵。 為了進行自動對焦，對影像感測器所捕獲之影像的清 晰度(sharpness)等特徵進行分析，並將聚焦透鏡移動到產 生最大聚焦值(focus va〗ue)的位置(例如，對焦位置）。使用 聚焦值曲線以捕獲最清晰(即，對焦)之影像。影像清晰度 資訊是影像對焦時具有最大值的高頻影像訊號資訊。 通常’具有自動對焦功能之影像感測系統藉由影像感 測益從所捕獲之影像確定聚焦值，並對聚焦值進行分析以 控制聚焦透鏡的位置。因此，希望精碟地探測聚焦值以精 確地控制聚焦透鏡的位置。 然而’在諸如數位相機的習知影像感測系統中，對於 具有低對比度細節（l〇w-contmst detail)及飽和高亮區域 (satumted highlight area)的影像(如，包括光源之影像）來 说’聚焦值的猜_探測相當困難。換而言之，用來確定聚 5 200844623、 焦值之影像清晰度資訊明顯受到所捕獲之影像中的雜訊 (noise)及飽和高亮區域(如光源)的影響。 即使當影像是由對焦影像以外的光源，如輝光燈(gl〇w lamp)、熒光燈(fluorescent lamp)或日光産生時，光源的影 像仍包括明顯的邊緣，這將使得影像之清晰度資訊失真 ^ (distort)。因此，對於具有光源的影像來說，習知影像感測 系統難以將聚焦透鏡設置至對焦位置。 【發明内容】 •在影像感測系統之自動對焦方法及其裝置中，藉由數 位訊號處理器(digital signal processor，DSP)從影像中生成 N面元壳度直方圖(N-bin luminance histogram)。微處理器 從N面元亮度直方圖中確定影像的類型。如果影像被確定 為屬於第一類型，微處理器使用第一組至少一聚焦值來確 定聚焦位置。如果影像被確定為屬於第二類型，使用與第 一組不同的第二組至少一聚焦值來確定聚焦位置。 N_1 微處理器確定滿足ΙΗ0ΗΝ的第K個面元，其中况 ❿. 是每一第z•個面元的各的直方圖值，是亮度最高的第 • N個面元的直方圖值。 微處理器確定第κ個面元與第N個面元的距離D = (N K)如果距離d大於或荨於參考值(reference *此）， 碟疋景>像是屬於高亮場景(highlight scene)類型。或者，如 果距離D小於參考值，微處理器則確定影像是屬於正常場 景(normal scene 類型。 虽影像屬於正常場景類型時，微處理器使用從梯度濾 6 200844623 波器(gradient filter)的輸出生成的梯度聚焦值來 位置。或者，當影像屬於高亮場景_時，微處理哭ς使 用梯度聚焦值來確定聚焦位置。 … 當影像屬於正常場景類型時，如果梯度聚焦值具有平 直特性(flat characteristic)，則不使用梯度聚焦值來^定聚 焦位置。這種情況下，如果梯度聚焦值具有平直特性，二 使用拉普拉斯(Laplacian)聚焦值來確定聚焦位置。此外

如果梯度缝健#平直躲，職據多個影像窗口的多 個拉普拉斯聚焦值的特性來確定最佳聚焦值。 當影像屬於高亮場景類型時，微處理器依據多個較小 影像窗口的多個拉普拉斯聚焦值之特性來確定最佳聚焦 值。當所有拉普拉斯聚焦值具有平直特性時，微處理器& 用較大影像窗口中的非飽和晝素(n〇n_saturated pix之 量的特性。 本發明可用於一種影像感測系統，其包括：聚焦透鏡 (focusing lens)、聚焦馬達、影像感測器、數位訊號處理^ 以及微處理器。影像感測器生成藉由聚集透鏡進行傳輸之 影像。聚焦馬達移動聚焦透鏡，且聚焦馬達驅動器控制聚 焦馬達’以將聚焦透鏡移動至由微處理器所確定之聚焦位 置。 ’、 透過這種方式，根據影像類型來選擇用於確定對焦位 置的t焦值，以解決影像中的光源。藉此，即使當影像中 存在光源時也可精確地生成聚焦值。 7 200844623 【實施方式】 、、圖1是根據本發明實施例之具有自動對焦功能之影像 感測系統1的方塊示意ϋ。影像感義統i例如錄位照 相機^包括數位照相機之行動電話。影像感測系統1包括 透鏡杈組10、影像感測器20、數位訊號處理器(〇81>；)3〇、 被處理器40以及聚焦馬達驅動器％。

透鏡模組10包括聚焦透鏡12，也稱為取景透鏡(taking lens)。此外，透鏡模組10還包括聚焦馬達14，其響應來 自聚焦馬達驅動器50的馬達驅動訊號而將聚焦透鏡驅動 至對焦位置(in-focus position)。 根據本發明之示例性實施例，影像感測器 206由互補 式金屬氧化物半導體（complementary metal 〇xide semiconductoi··’ CMOS)影像感測器實現。影像感測器2〇 捕獲經由聚焦透鏡12傳輸之影像，以産生電性影像或捕獲 之影像(圖2中的31)。DSP 30對影像感測器2〇所捕獲= 影像31進行處理。 又 圖2頒示了用於圖1的影像感測系統 個影像窗口 W1、W2及W3的影像31。參照圖1和圖 DSP 30從多個影像窗口冒卜W2及W3(也稱為af窗 中擷取(extract)影像清晰度資訊(也稱為聚焦值^乂)）。^ 的影像窗口 W3包含較小的影像窗口 W2，較 口 W2包含最小的影像窗口职。 、，據本發明之示例性實施例，可藉由如圖3所示的 渡波器34擷取騎清晰度資訊或計算健、值(FV)。疆 200844623、 I% 32 與 AF 錢11 34 的 DSP30。 來確彡料理單元32仏麟亮度訊號 = :，W3的影像清晰度資訊。 丧譃1::冰來自DSP 30的影像清晰度資訊FV 二1之對焦位置。微處理器4G控制聚焦馬 '驅& 50 ’以向聚焦馬達14産生馬達驅動訊號。聚焦 馬達14響應馬達._訊號祿聚紐鏡12移動至對焦位 置。 、

影像處理單元32從影像感測器2〇産生的影像訊號中 擷取受度訊號Y°AF濾波器34接收與影像感測器2〇之晝 素對應的亮度訊號Y(x，y)。影像處理單元32還對影像感測 器所捕獲之影像進行色彩插值(color interpolation)、縮 放(scaling)以及格式轉換(format transfer)處理，以生成輸出 影像。

對於圖2中的每一 AF窗口 W卜W2及W3，AF濾波 器34從影像處理單元32産生的亮度訊號Y(x，y)中確定各 自的影像清晰度資訊FV。影像清晰度資訊FV包括梯度濾 波器1〇〇(圖4)之輸出值化'的總和仏、拉普拉斯濾波器 (Laplacian filter)120(圖 4)之輸出值 /γ的總和 、每一 AF 窗口 W卜W2及W3中的非飽和晝素之數量，以及每 一 AF窗口 Wl、W2及W3中的非飽和晝素之亮度值的總 和中的至少之一種。 200844623 &對應於每一晝素的亮度值或位準取決於亮度訊號γ的 動恕^圍（例如’從〇至255)。非飽和晝素的對應亮度值小 於預定之亮度值(例如，在0至255之範圍中的23〇)。 圖13顯示了 Dsp3〇之方塊示意圖，其包括DSp資料 處理202及DSP記憶體裝置204。其中DSP記憶體裝置 204中儲存有指令序列（即，軟體）。根據本發明之實施例， 由DSP育料處理器2〇2運行這些指令序列，藉此使DSp 資料處理器202執行圖4中每一元件的功能以及圖15中之 步驟 S31、S32 及 S33。 圖14顯示了微處理器40之方塊示意圖，其包括資料 處理裔212及記憶體裝置214。其中記憶體裝置214中儲 存有指令序列（即，軟體）。根據本發明之實施例，由資料 處理裔212運行這些指令序列.，藉此使資料處理器212執 行圖8的流程圖的步驟以及圖Μ的步驟S34、§35及S36。 或者’ DSP資料處理器202與資料處理器212可以由一個 資料處理器實現，並且DSP記憶體裝置204與記憶體裝置 214也可以由一個記憶體裝置實現。 圖4顯示了圖3之AF濾波器34的方塊示意圖。AF 濾波益34包括梯度濾波器1〇〇、高通拉普拉斯濾、波器12〇、 選擇器122、比較器130、計數器132、第一累積器124以 及第一累積器134。梯度濾波器1〇〇包括第一減法器1〇2、 弟一減法器104、最小值尋撿器(minimum fm(jer) 1 、最大 值尋撿器(maximum fmder)108、亮度加法器no、雜訊閾 值確定器(noise threshold determiner)〗11、初始梯度聚售值 10 200844623. 產生器（initial gradient focus value generator)l 12、梯度抑制 單元(gradient suppression unit) 113 ‘以及最终梯度聚焦值產 生器（final gradient focus value generator)l 14。

現在將對影像感測系統1之DSP30與微處理器40的 操作進行說明。DSP 30從CMOS影像感測器20接收由電 性訊號組成的影像(圖15之步驟S31；hDSP 30之影像處理 單元32確定CMOS影像感測器20所産生之影像的每一書 素位置的亮度值Y(x，y)(圖15之步驟S32)。 隨後，DSP 30的AF渡波器34接收亮度值Y(x，y)並產 生聚焦值(圖15之步驟S33)。目4顯示了用以從亮度值 Y(x，y)中生成聚焦值之AF濾波器34的元件。 回 1下马早元晝素區域實例的3x3晝素陣列之 ，n(x，y)。第-減法器ια2根據如下之方程式⑴計算 弟一晝素Ρ1之亮度r(x+lj;)與第二晝素ρ 产 ϋ的第一差值第二減法器刚根據如ίί 程式(1)計异第三晝素Ρ3的亮度 四食辛 白=度^)之_第二差值V最小值尋。0素6確 值#哭差值办之間的最小聚焦值“。最大 一差異&與第二差異办之間的最大聚 (1) 11 200844623 亮度 其中Rx，少)表示CMOS影像感測器 20的畫素(χ,：μ)的 度加法器11G根據如下之方程式⑺計算影像 的、，似冗度1^33 ·

(2)

f 6顯示了圖4之^濾波器34中的初始梯度聚焦值 產一益112所使用的動態雜訊閾值函數。動態雜訊闕 值是可變值與總亮度值^之曲線圖，且初始 Ϊ度^焦值產生器112使用可賴值來從梯度濾波 裔 的梯度聚焦值中移除雜訊。 =照，4與圖6，初始梯度聚焦值產生器112基於最 =、κ “、、值及^αχ以及總受度A3，並根據如下之 方私式(3)，確定初始梯度聚焦值'。 Τ_， Τ <70 r^ = J^〇 + (rOT-r,0)I4? r〇<r,F； ’1 一2.0 (3) Γ>κ. 閾值確定$ m透過圖6的動態雜訊闕值函數 I免度53確定動態雜訊閾值ΤΝ(Υ33)。 ^攸而，如果<ΤΝ(Υ33)，初始梯度聚焦值產生哭m 確定初始梯度聚焦值Fg = 0;如果^Τν(Υ33)，則= 梯度抑制單元113透過圖7的高亮梯度抑制函^ 12 200844623 =t=^suppressi_m_M μ定高亮 函數圖=====為局部影像亮度之 言真㈣㈣隹」梯度4波 輪出的所捕獲影像中之 2儿°"、也…值fg’。圖7之高亮梯度抑 如下之方程式(4)定義： 〜要UW由 叫u <Y <YE2^ F>^2 明: α Y-Y, Κι 以及：生器114透過初始梯度)聚焦值^ 隹值^33 ‘鬲壳梯度抑制值S(Y33)産生最終梯度聚 化，如下文之方程式(5)所示： ^果 “in <Tn(Y33)，則 ，、他情形，則 Fi= S(Y33)*Fg (5) 號120藉由將她犯單元晝素區域的亮度訊 式(6)所二^疋自然數，例如為5)乘以具有例如以下方程 抵普扣Γ之係數的拉普拉斯高通核（high_Pass kernel)産生 议斯聚焦值: 200844623 2 '2 — 4 一 4 一 4 一 0 —4 8 —4 0 —4 - 4 一2 - 4 G 8 - 4 8 24 一4 〇 8 4-4 ⑹ -122響應選擇訊號，從來自梯度濾波器⑽的 :;^^值f或來自高通濾波器12G之拉普拉斯聚 :、值Z中廷擇一個並輪出至累積器124。累積器124對來 ^選ί^22。❹轉元晝麵域之聚紐~或聚焦值 ，如:當選擇。器122選擇最終梯度聚焦值切夺，累 貝°。 f子多個單兀晝素區域之最終梯度聚隹值尸,、隹:: 累積’以産生累積梯度聚焦值I當選擇/=1 拉4=缝&進、餘料斯聚焦 像心=圖4 ,累積器124生成〜，其是圖2的第二影 的=W2的來自⑨通·器12()之㈣拉斯聚焦值々 旦^“此外積器124還生成〜，其是圖2的第三 ^Lt 來自高通濾波器12G之拉普拉斯聚焦值~ 二比較器13〇對亮度訊號}γχ,β與亮度閾值&進行比 較，當亮度訊號ΐΥυ)小於亮度閾值心時，例如滿足以下 方程式(7)時，將亮度訊號]γχ,乃)傳輸至計數器132 : Ο)

r(^y) <TS 14 200844623 從而，计數态132對壳度]，乃)滿足上述方程式（乃的 畫素數量属W進行計數。 計數裔132的晝素計數7V皿分別包括影像窗口 wi、 W2及W3中的非飽和晝素的數量。此 外，當亮度值小於亮度閾值5時，比較器13〇將亮 • 度訊號勿傳送至累積器134。因此，累積器134累積非 飽和畫素之亮度值ITxj;/以産生非飽和晝素之亮度值 的亮度總和^vs。 ⑩ 參知圖2及圖4 ’根據本發明之示例性實施例的景緣 感測系統1使用三個影像窗口 Wl、W2及W3。然而，本 發明實際中可使用更少或更多數量之影像窗口。&本發明 之示例性實施例中，捕獲影像中的第一及第二影像窗口 Wl、W2作為主對焦窗口。 在這種h况下，當第一及第二影像窗口 Wl、W2無法 生成滿意的聚焦值時，使用第三影像窗口 W3作為備用 (backup)窗口。例如，當第一及第二影像窗口 Wl、w2中 ⑩.存在強咼壳度(例如，光源)時，將使用第三影像窗口 W3 作為後備窗口。 在本發明之示例性實施例中，：DSp 3〇輸出聚焦值 FV，以供微處理器4〇進行如下使用。對於第一影像窗口 W1，fSP3G將累積器124累積之梯度聚焦值Fg以及來自 计數裔132之第一影像窗口 W1的晝素計數^搬輸出至微 處理器40。 15 200844623 第二3 Ϊ二f像窗口 W2 ’ DSP 3〇將累積器124產生的 = Z拉普拉斯聚焦值〜與來自計數器132 對於笫二二W2的畫素計數馬幻輪出至微處理器40。 二象ΞΓ4ίΓ W3 ’DSP3G將累積器124産生的第三 3二Γ 普拉斯聚焦值匕及來自計數器132之 :从自口 W3的晝素計數#廳輪出至微處理器40。 = 一及第二影像窗口调、％2的聚焦值化及^ 例如無法從這樣的聚焦值心及化確定對隹位 焦二用二ST 2之聚焦值〜確定對 在名—2卜 弟一及弟二影像窗口 W1及W2中 可區域(例如’光源)_使得聚錄^及 使用第三影像窗口 W3之晝素計數、來確定 用以L81顯示根據本發明實施例的藉由微處理器執行的 哀产的步驟的流程圖。微處理11 4G從影像的 生成N面元亮度直方圖（圖15之步驟叫， 步驟景類型進打分_15之步驟S35及圖8之 «9顯示了心元亮度直方圖之 冗度位準，Y軸是處於X軸之亮度鱗时核轴j ，之實際應用中可由DSP3G或微處理請中5 2 來生成影像感測H2G關獲之影像的Νφ元紐直^罔。 40 开昂N個面兀與弟K：個面元之距離D(其中n 16 200844623, 和K分別爲自然數，且K<N)。在n面元亮度直方圖中， 第N個面70代表最高的亮度位準。此外，微處理器40確 定第K個面滿足如下之方程式⑻： • ⑻ 其中’况是第i個面元（戸1，2,…，Λ〇的直方圖值(例 如’晝素數1)，βν是第Ν個面元的直方圖值(例如，晝素 ρ 數量）。 在本發明之貫施例中，&表示捕獲之影像中飽和晝素 的數量，同日守第Ν個面元爲Ν面元亮度直方圖中最高亮度 位準。確定Ν和κ之後，微處理器40根據方程式(9)計算 #與尤之間的距離D ·· D={N-K). (9) 具有飽和高亮區域(例如具有光源)之影像的距離D比 不具有飽和高亮區域之影像的距離D要大。例如，由於圖 ·. 觀:圖纖及圖1GC捕獲的影像具有由大型光源產生的 餘和高亮區域，圖、圖1GB及圖1()c分別具有相對較 ^的！）值’例如乃，’^以及时。相反，由於圖_ ^圖_捕獲的影像沒有飽和高亮區域，目動及圖· y刀別具有相對較低的D值，例如D=3及D=2。

微處理器40將影像的距離D與參考值rD 分類爲正常場景類型或高亮場景類_ :步 與圖15之步料5)。例如，當距離D #於或大ς *考值Γ_〇日夺，將所捕獲之影像分類為高亮場景類型(如圖 17 200844623 l〇A、圖i〇B、圖1〇c)(圖8之步驟S11)。例如，當距離 D小與參考值2X)時，將所捕獲之影像分類為正常場景類 型(如圖10D、圖π®)(圖8之步驟S13)。 本發明之實際應用中，亦可藉由將距離D舆多個參考 值進行比較’而將所捕獲之影像分為兩類以上Γ例如:圖 η顯示了藉由將距離D與兩個參考值進行比較，而將所捕 獲之影像分爲三類(適中(moderate)、平均(average)或極端 (extreme)) 0 抑請8，#所捕獲之影像被分類爲正常場景類 ί二器40在確定聚焦透鏡12的對焦透鏡位置時 使用對影像窗口 w卜W2及W3中的至少一者 梯度聚焦值fg及累積拉普拉斯聚焦值尺1及尸。式去貝 皮分類爲高亮場景類型時，微處理^ 者咖姆軸㈣仏和晝 在本發明之其他實施例中，當影像 類型時，微處理器40以第-或第二影 ^ =智厅、 非餘和畫素計數#簡或‘對高亮場 (refme)(圖8之步驟S12)。例如 隨進步細化 方程式(1。)的影像從高亮場景類型中重新= 類型（圖g之步驟S1.2)。 刀犬貞爲正带％尽

iN W2-NNS7)<tR 18 (10) 200844623 其中，4是第二影像窗π W2的畫素數量，&爲表 考值。參考值心是可接受的不會顯著影塑 客二 W2的影像清晰度資訊(例如，聚焦值)的飽；數 圖12顯示在本發明之實施例中使用的歸一化 (normahzed)聚焦值曲線。這種聚焦值曲線由透過聚焦馬達 驅動器50將聚焦透鏡12驅動至多個透鏡位置的微處理哭 40來確^。圖12中的X軸是透鏡位置，圖12的 表:確㈣各透鏡㈣的對應雜值。例如，此聚焦值可 以是累積梯度聚焦值仏，或是累積拉普拉斯聚焦值心與 仏2或是非飽和晝素計數4其中之—者。根據歸一化^ ，值曲線來確定最大最佳聚焦值的對焦透鏡位置。這種運 异方式被稱爲粗略搜索(C〇arse search)。 對於每-聚焦值FV喝、心、匕或‘3,，微處理器 40確定以下資訊：最大聚焦值、對應於最大聚焦值之透鏡 位置、最小聚焦值、聚焦值之總和以及求和之聚焦值數量。 微處理器40使用這些聚焦值資訊來確定對焦透鏡位置並 確定對應的聚焦值曲線是否平直。微處理器基於如下方程 式（11)確定每一聚焦值曲線是否平直： Σ^(0 (Π) 其中，F(〇是粗略搜索中第i個步驟的聚焦值，y是此 粗略搜索中的步驟數量，rc是閾值。 麥照圖8,當所捕獲之影像被分類爲正常場景類型 時’微處理器40分析第一影像窗口 W1的累積梯度聚焦值 曲線的形狀是否平直(圖8中之步驟S15及步驟S14)。如 19 200844623 果此聚焦值曲線匕不是平直 處理器40使用累積梯度聚焦值曲線%。來二曲f12a)，微 直曲線fg峰值的聚焦透鏡的對隹 =於此非平 及步驟S27)。 、、 （圖8中之步驟S26 如果聚焦值曲線是平直的( 之步驟SM)，微處理器4〇貝 二=線既X圖8 積拉普拉斯聚焦值曲、線匕 亩^像由口 W2的累 驟叫。如果聚焦值曲線&不^= 步㈣7及步 線12a)，微處理器4〇使用累積 中， 確定欠於此非平直曲線匕峰值_透鏡 8中之步驟奶、步驟S26及步驟S27)。兄的對焦位置（圖 如果聚焦值曲線Fu是平直的（如圖工

816)，^^" 40 〇 W 的累積拉普拉斯聚焦值曲線^是 =驟如果聚焦值曲線不^ ΙΓ?:)，微處理器40使用累積拉普拉斯聚焦值曲 ，巧來確定欠於此非平直曲線L聲值的聚焦透鏡的對 焦位且（圖8中之步驟S19、步驟S26及步驟S27)。 如果聚焦值曲線FL2是平直的（如圖12中的曲線 12b)(圖8中之步驟S18)，微處理器4〇仍使用 帟 口界3_隸錄斯聚紐_Fu綠算?线^鏡12 的對焦位置（圖8中之步驟S29)。然而，這種確定方式的可 信度(confidence)較低。 20 200844623 ⑯透過這種方式’當第-及第二影像窗σ νι和％ 聚焦值曲線狀平直的，微處理器4G使 口 聚焦值曲線〜來確定對焦透鏡位置，此步驟 ==彳目反，#糕㈣線FG、h或〜不平直時ί 通過搜索非平絲紐轉Fg、Fu❹⑽峰值進= 透鏡位置的精細(fine)搜索（圖8中之步驟S26)。 ，、、、

，再參M 8’f所捕獲之影像被分㈣高亮場 ^•，被處理益4 0分析第二影像窗口 W2的累積拉普、 焦值曲線FL1 _狀是否平直（圖8中之㈣⑷及牛ς s2〇)。如果聚焦值曲線Fli*是平直的(如目u中的: 12a) ’微處理器' 40使用累積拉普拉斯聚焦值曲、線F = 疋欠於此非平直曲線FL1峰值的聚焦透鏡的對焦 中之步驟S42)。 1圖8 如果聚焦值曲線fl1是平直的（如圖12中的曲 12b)(圖8之步驟S20)，微處理器4〇分析第三影像窗口 w3 的累積拉普拉斯聚焦值曲線Fu是否平直（圖8中之步 S43及步驟S22)。如果聚焦值曲線匕2不是平直的(如圖^ u 中的曲線12a)，微處理器40使用累積拉普拉斯聚焦值曲 線Fu來確定处於此非平直曲線峰值的聚焦透^ 焦位置（圖8中之步驟S44)。 ' 如果聚焦值曲線Fu是平直的（如圖12中的曲線 Ub)(圖8之步驟幻2)，微處理器4〇基於如下方程式⑴) 分析第三影像窗口 W3的非飽和晝素Nnss是否平直"(圖8 中之步驟S45及步驟S24)。 Θ 21 200844623 (max(iV^53) ^^^(NNS3))<T}sjs (12) 其中了ks爲閾值。

如果來焦值曲線NNS3不是平直的(如圖中的曲線 12a)，微處理器4〇使用聚焦值曲線^^⑺來確定处於此非 平直曲線Νν%峰值的聚焦透鏡的對焦位置（圖8中之步驟 S46)如果t焦值曲線NNS3是平直的（圖8中之步驟S24) 1 微處理器40將用戶設定的默認對焦位置作爲對焦位置（圖 8中之步驟S47)。然而，這種確定方式的可信度較低。 旦在圖8中的各種情況下，微處理器4〇可依據影像的場 尽類型，使用具有不同組合的至少一種聚焦值仏、巧1、 巧2及Λ/篇3的不同序列來精確地確定聚焦透鏡〗2的對^位 置（圖15之步驟S36)。 一 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然1並非用以 限定本發明，任何熟習此技#者，在不脫離;;發明之精= ^圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 ，w 【圖式簡單說明】 # 藉由參照附圖來詳細描述本發明之示範性實施例 使得本發明之上述和其它特徵和優點能更驗，直中. 圖1是根據本發明實施例之具有自動對焦功能之影傻 感測系統的方塊示意圖。 尽 …圖2緣示了根據本發明實施例的用於圖！之影像 系統中的不同尺寸的自動對焦(AF)影像窗口。 、“ 圖3是根據本發明實施例的圖！之影像感測系統中的 22 200844623 數位訊號處理器(DSP)的功能方塊示意圖。 圖4是根據本發明實施例的圖3之DSP中的AF(自動 對焦)濾波器的功能方塊示意圖。 圖5顯示了根據本發明實施例之用於圖4之AF濾波 器的3x3晝素陣列。 圖6顯示了根據本發明實施例之用於圖4之入|7濾波 器的動態雜訊閾值函數。 如圖7顯示了根據本發明實施例之用於圖4之AF濾波 益的高亮梯度抑制函數。 圖8顯示了根據本發明實施例之由圖}之 統中的微處理輯執行的自㈣焦方法的流抑紐^ 圖9顯示了根據本發明實施例之由圖 統中的⑽所確定的N面元亮度直方圖。“象感測糸 圖皿、圖10B、圖i〇C、圖1〇〇及圖1〇卜一 據本發明實施例之影像及對應N面元亮度 1不了根 圖11顯示了根據本發明實施例之二二員例: / 刀類的另:個N面元亮度直方圖實例。切像類型 =12顯示了根據本發明實施例之用 糸統中的歸一化聚焦值曲線。 口1之影像感測 1之 圖13和圖η分別顯示了根據本 衫像感測系統中的DSP及微處理 例的圖 圖15顯示了根據本發明實“ ^意圖。 統中的層與微處理器所執 影像感測系 本案所引用之附圖以闇述轉:的流程圖。 x月為目的進行I會製，並 23 200844623 不是按比例進行繪製。附圖1至圖15中，具有相同標號的 元件表示結構與/或功能相同/相近之元件。 【主要元件符號說明】 10 :透鏡模組 • 12:單焦透鏡 ‘ 14 :聚焦馬達 20 : CMOS影像感測器 30 :數位訊號處理器 ⑩ 31 :窗口 32 :影像處理單元 34 : AF濾波器 40:微處理器 50 :聚焦馬達驅動器 100 :梯度濾波器 102 ··第一減法器 104 :第二減法器 ⑩_ 106 :最小值尋撿器 108 :最大值尋撿器 110 :亮度加法器 111 :雜訊閾值確定器 112 :初始梯度聚焦值產生器 113 :梯度抑制單元 114 :最終梯度聚焦值產生器 120 :高通拉普拉斯濾波器 24 200844623 122 :選擇器 124 :第一累積器 132 :計數器 134 :第二累積器 • 202 : DSP資料處理器 ^ 204 : DSP記憶體裝置 212 :資料處理器 214 :記憶體裝置 ❿ D :距離 FV :聚焦值 Fg :初始梯度聚焦值 FG’ ：梯度聚焦值 Fcj :累積梯度聚焦值 FL’ ：拉普拉斯聚焦值 Fe :累積拉普拉斯聚焦值 Fu :拉普拉斯聚焦值 ⑩. Fb2 :拉普拉斯聚焦值 _ Ηκ :直方圖值 :直方圖值 HN :直方圖值 K :面元 gmax :最大聚焦值 gmin :最小聚焦值 N :面元 25 200844623, —j—

Nns :非飽和晝素數量 Nnsi :非飽和晝素數量 NnS2 :非飽和晝素數量 NnS3 :非飽和晝素數量 PI ： 晝素 P2 ： 晝素 P3 ： 晝素 P4 ： 畫素

Sns :免度總和 S(Y):高亮梯度抑制函數 S(Y33):高亮梯度抑制值

Ts :亮度閾值

Tno :動態雜訊閾值 τΝ1:動態雜訊閾值 TN(Y):動態雜訊閾值函數 TN(Y33):動態雜訊閾值 W1 :第一影像窗口 W2 :第二影像窗口 W3 :第二影像窗口 Y:亮度訊號 Y〇 :亮度值

Yi :亮度值 Y33 :總党度 Y(x-l，y) :亮度值 26 200844623, Y(x，y-1):亮度值 Y(x，y):亮度值 Y(x+i，y):亮度值 Y(x，y+1):亮度值 ’ YS1 ••亮度值 • YS2 :亮度值 S10-19、S20-29、S31-36、S41-47 :步驟

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Claims (1)

1. 200844623 十、申請專利範圍： 1. 一種影像感測系統中之自動對焦方法，所述方法包 括： 從影像中生成N面元亮度直方圖； 從所述N面元亮度直方圖中確定所述影像的類型； 當所述影像被確定為屬於第一類蜜，則利用第一組至 少一聚焦值來確定聚焦位置:；以及 當所述影像被確定為屬於第二類蜜，則利用與所述第 一組不同的第二組至少一聚焦值來確定所述聚焦位置。 2·如申請專利範圍第1項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括： N-1 確定滿足的第K個面元，其中历是每一第i i=K 個面元的各自直方圖值，^是亮度最高的所述第N個面 元的直方圖值。 3·如申請專利範圍第2項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括： 確定所述第K個面元與所述第N個面元的距離D = (N-K); 當所述距離D大於或等於參考值，確定所述影像屬於 高亮場景類型；以及 當所述距離D小於所述參考值，確定所述影像屬於正 常場景類型。 4.如申請專利範圍第3項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括·· 28 200844623 當所述影像屬於所述正常場景類型時，使用從梯度濾 波為的輪出中産生的梯度聚焦值來確定戶斤述聚焦位置，·以 及 當所述影像屬於所述高亮場景類型時，不使用所述梯 度聚焦值來確定所述聚焦位置。 5·如申請專利範圍第4項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括：當所述影像屬於正常場景類型時， 當所述梯度聚焦值具有平直特性，則不使用所述梯度 聚焦值來確定所述聚焦位置；以及 當所述梯度聚焦值具有所述平直特性，則使用拉普拉 斯聚焦值來確定所述聚焦位置。 6·如申請專利範圍第5項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括：當所述影像屬於正常場景類型時， i所述梯度聚焦值具有所述平直特性，則依據多個影 像窗口的多個拉普拉斯聚焦值的特性來確定最佳聚焦值。 7·如申請專利範圍第4項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括：當所述影像屬於高亮場景類型時， 依據多個較小影像窗口的多個拉普拉斯聚焦值的特性 來確定最佳聚焦值。 8.如申請專利範圍第7項所述之影像感測系統中之自 動對焦方法，更包括：#所述影像屬於高亮場景類型時， /當所述拉普拉斯聚焦值全部具有平直特性時，使用較 大影像窗口内的非飽和晝素的數量之特性。 9· 一種自動對焦裝置，包括： 29 200844623 數位訊號處理器，用以從影像中生成Ν φ元宾卢 圖，並從所述影像中確定不同的聚焦值；以及冗又 微處理器’用.以從所述Ν面元亮度直方圖中確定所述 影像的類型；當所述影像被確定為屬於第— Q蜀々、乐類型，則使用 第一組至少一聚焦值來確定聚舞位f •去於^ .SlU. s d置，田所逑影像被確定 為屬於弟一類型’則使用與所述第一組不 ，聚焦值來確定所述聚焦位置。 一 夕 10.如中請專利範圍第9項所述之自動對隹 盆 中所述微處理H包括資料處理器及記憶體 1、^ 雜裝^健存有指令序列，並藉由所述資料處理 述指々序列而，1 得所述資料處理器執行以下步驟. 確定滿足啦的第κ個面元，其中，汉是每一第 i個面元的各自直方圖值，馬是亮度最高的所述第Ν個面 元的直方圖值。 >11.如t請專利範圍第1〇項所述之自動對焦裝置，其 中藉3所述資料處理盗運行所述指令序列而使得所述資料 處理為執行的步驟更包括： 確定所述第K個面元與所述第N個面元的距離D = (N-K); 當所述距離D大於或等於參考值，確定所述影像屬於 高亮場景類型；以及 當所述距離D小於所述參考值，磓所述影像屬於正 常場景類型。 I2·如申凊專利範圍第11項所述之自動對焦裝置，其 30 200844623, 中當所述影像屬於所述正常場景類型時，藉由所述資料處 理裔運行所述指令序列而使得所述資料處理器執行的步驟 更包括： 當所述影像屬於所述正常影像場景時，則使用從梯度 濾波益的輸出中生成的梯度聚焦值來確定所述聚焦位置； 當所述影像屬於所述高亮影像場景時，則不使用所述 梯度聚焦值來確定所述聚焦位置； 當所述梯度聚焦值具有平直特性，則不使用所述梯度 聚焦值來確定所述聚焦位置；以及 當所述梯度聚焦值具有所述平直特性，則使用拉普拉 斯聚焦值來確定所述聚焦位置。 13·如申凊專利範圍第12項所述之自動對焦裝置，其 中當所述影像屬於所述正常場景類型時，藉由所述資料處 理器運行所述指令序列而使得所述資料處理器執行的 更包括·· ^ 依據多個影像窗口的多個拉普拉斯聚焦值的特性來 定最佳聚焦值。- 14·如申睛專利範圍第η項所述之自動對焦展置，其 中當所述影像屬於所述高亮場景麵時，藉由所述資料^ 理器運行所述指令序列而使得所述資料處理器執行的步^ 更包括： 乂… 依據多個較小影像窗口的多個拉普拉斯聚焦值 來確定最佳聚焦值；以及 寸 當所述拉普拉斯聚焦值全部具有平直特性時，使用較 31 200844623 大影像窗α巾的#飽和畫素的鮮之祕。 15. —種影像感測系統，包括： 聚焦透鏡； 聚焦馬達，料移_述聚f、透鏡； 聚焦馬達驅動器，_驅動所述聚焦馬達； 影像感測器，用以生成藉由所述聚集透鏡進行傳輸之 影像；

   數位訊號處理器，用以從所述影像中生成ΝΦ元亮度 直方圖，並從所述影像中確定不同的聚焦值；以及 微處理器，用以從所述Ν面元亮度直方圖中確定所述 影像的類型；當所述影像被確定為屬於第一類型時，使用 弟一組至少一聚斧、值來確定t焦位置’菖所述影像被確定 為屬於第二類型，使用與所述第一組不同的第二組至少一 聚焦值來確定所述聚焦位置； 其中，所述聚焦馬達驅動器控制所述聚焦馬達以將所 述聚焦透鏡移動至藉由所述微處理器確定的所述聚焦位 以*申請專利範圍第15項所述之影像感測系统，盆 處理器包括資料處理器及記憶體裝置 _ 體衣置中儲存有指令序列，並藉由所述 迷指令序列而，所述資料處理器執行以下^驟為運行所 確定滿'巧hn的第κ個面元，其中^是每一第i 個面元的各自直方圖值，馬是 元的直方圖值。 又取回的所述第N個面 32 200844623, ^17·如申請專利範圍第16項所述之影像感測系統，其 中藉由所述資料處理器運行所述指令序列而使得所述資料 處理器執行的步驟更包括·· 確定所述第K個面元與所述第N個面元的距離D = (N-K); 一當所述距離D大於或等於參考值，確定所述影像屬於 兩焭場景類型；以及

   於當所述距離是小於所述參考值，確定所述影像屬於正 常場景類型。 木18.如申請專利範圍第17項所述之影像感測系統，其 中當所述影像屬於所述正常場景類型時，藉由所述資料^ 理器運行所述指令序列而使得所述資料處理器執行的步二 更包括： ""Μ 當所述影像屬於所述正常影像場景時，使用從梯度濾 波器的輸出中生成的梯度聚焦值來確定所述聚焦位置 當所述影像屬於所述高亮影像場景時，不使用涉 度聚焦值來確定所述聚焦位置； A呆 不使用所述梯度聚 當所述梯度聚焦值具有平直特性， 焦值來確定所述聚焦位置；以及 當所述梯度聚焦值具有所述平直特性，使用拉 聚焦值來確定所述聚焦位置。 胃^ 、，it如申請專利範圍第18項所述之影像感测系 中當所述影像屬於正常場景類型時，藉由所述資料處= 運行所述指令序列而使得所述資料處理器執行的步驟更= 33 200844623, 括 當所，梯度聚紐具有所 專利耗圍罘17項所述之影债 :當屬於高亮場景類型時’藉由所二理ΐ 列而使得所鳴處理器執 來確====的多個拉普拉斯聚焦值之特性 2粒錄斯聚紐全部料平直射 大影像窗口中的非飽和晝素的數量之特性。"使用車乂 34