TW201517615A - 對焦方法 - Google Patents

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TW201517615A
TW201517615A TW102137391A TW102137391A TW201517615A TW 201517615 A TW201517615 A TW 201517615A TW 102137391 A TW102137391 A TW 102137391A TW 102137391 A TW102137391 A TW 102137391A TW 201517615 A TW201517615 A TW 201517615A
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Wei Hsu
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Novatek Microelectronics Corp
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Abstract

一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框，產生複數個焦距；以及根據該複數個焦距中每一焦距，擷取複數個影像。

Description

對焦方法
本發明相關於對焦方法，尤其相關於能夠根據擷取區域中所有的特徵點的對焦框進行影像擷取，以使所擷取的影像包含有擷取區域中所有特徵點清晰的影像的對焦方法。
隨著數位相機模組的應用愈來愈廣泛，目前幾乎所有手機、平板電腦、個人數位助理等電子裝置上都配備有影像擷取功能。當配備有數位相機模組的電子裝置欲拍攝一目標物時，電子裝置可啟動一對焦流程，於習知對焦流程中，該影像裝置的鏡頭會前後移動，而該影像裝置會在該鏡頭前後移動時的某些位置上攝影該目標物以得到複數個影像，並計算出該複數個影像各自對應的影像清晰度值(focus value)，然後利用該複數個影像清晰度值來找到一最佳焦距，如此，該影像裝置可根據該最佳焦距調整鏡頭，以取得該目標物的清晰影像。
然而，當電子裝置欲擷取的範圍中具有複數個目標物時，電子裝置將無法精準地判斷複數個目標物中何者為使用者的主要擷取目標，從而無法取得使用者所欲取得的影像。因此，如何根據擷取的範圍中複數個目標物取得影像便成為業界亟欲探討的問題。
為了解決上述的問題，本發明提出能夠取得所有特徵點清晰影像的對焦方法。
本發明揭露一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框，產生複數個焦距；以及根據該複數個焦距中每一焦距，擷取複數個影像。
本發明另揭露一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框中一第一對焦框，取得一第一焦距；根據該第一焦距，取得一第一影像；根據該複數個對焦框中一第二對焦框，取得一第二焦距；以及偵測該第二焦距是否位於該第一焦距的一景深範圍內，以決定是否擷取一第二影像。
本發明另揭露一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框，取得複數個焦距及該複數個焦距的複數個景深範圍；根據該複數個焦距及該複數個景深範圍，產生複數個重疊群組，其中每一重疊群組包含有複數個重疊焦距，且每一重疊焦距位於其餘重疊焦距的景深範圍內；以及根據該複數個重疊群組，擷取複數個影像。
10‧‧‧影像擷取裝置
100‧‧‧鏡頭
102‧‧‧影像擷取模組
104‧‧‧處理模組
106‧‧‧處理單元
108‧‧‧儲存單元
110‧‧‧程式碼
20、30、50、70、90‧‧‧對焦方法
200~208、300~312、500~514、700
~718、900~910‧‧‧步驟
CA‧‧‧擷取區域
CP1~CP6‧‧‧特徵點
DF、DF1~DF6‧‧‧景深範圍
F、F1~F6、FH、FL‧‧‧焦距
FACE1~FACE3‧‧‧人臉
FF1~FF6‧‧‧對焦框
IMG1~IMG6‧‧‧影像
TH‧‧‧清晰度閥值
第1圖為本發明實施例一影像擷取裝置的示意圖。
第2圖為本發明實施例一對焦方法的流程圖。
第3圖為第2圖所示的對焦方法的一實現方式的流程圖。
第4圖為本發明實施例一擷取區域的示意圖。
第5圖為本發明實施例另一對焦方法的流程圖。
第6圖為本發明實施例中鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。
第7圖為第5圖所示的對焦方法的一實現方式的流程圖。
第8圖為本發明實施例中鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。
第9圖為本發明實施例又一對焦方法的流程圖。
第10圖為本發明實施例中鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一影像擷取裝置10的示意圖。影像擷取裝置10可為數位相機、智慧型手機等具有影像擷取功能的電子裝置，但不限於此。影像擷取裝置10包含有一鏡頭100、一影像感測模組102及一處理模組104。處理模組104包含有一處理單元106及一儲存單元108。儲存裝置108儲存有一程式碼110，用來指示處理單元106執行一對焦方法，以合適地控制鏡頭100及影像感測模組102擷取影像。處理單元106可為一微處理器或一特定應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)。儲存單元108可為任一可被處理單元106存取的資料儲存單元，用以儲存一程式碼110，而處理單元106可讀取及執行程式碼110。舉例來說，儲存單元108可為唯讀式記憶體(read-only memory，ROM)、快閃式記憶體(flash memory)、隨機存取記憶體(random-access memory，RAM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM/DVD-ROM)、磁帶(magnetic tape)、硬碟(hard disk)及光學資料儲存單元(optical data storage device)等，而不限於此。
當影像擷取裝置10欲擷取的範圍中具有複數個目標物時，為了得到複數個目標物皆可清晰成像的影像，本發明係於處理模組104提供可根據擷取區域中所有的特徵點的對焦框進行影像擷取的對焦方法及其實現方式，使所擷取的影像包含有擷取區域中所有特徵點清晰的影像。如此一來，使用者即可根據需求，選擇所需要的影像，從而提供良好的使用者體驗。
詳細來說，請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一對焦方法20的流程圖。對焦方法20可用於影像擷取裝置10，並可被編譯為第1圖所示 的程式碼110。對焦方法20包含有以下步驟：步驟200：開始。
步驟202：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框。
步驟204：根據該複數個對焦框，產生複數個焦距。
步驟206：根據該複數個焦距中每一焦距，擷取複數個影像。
步驟208：結束。
根據對焦方法20，當影像擷取裝置10欲擷取影像時，處理單元106偵測鏡頭100及影像感測模組102的擷取區域內的複數個特徵點，並取得每一特徵點的對焦框。其中，每一特徵點可為擷取區域中的人臉位置、手掌位置及邊角(corner)等影像特徵，但不限於此。接著，處理單元106取得每一對焦框的焦距，並據以調整鏡頭100，從而透過影像感測模組102擷取(如拍攝)對應於每一焦距的影像。也就是說，影像擷取裝置10可根據每一對焦框(即特徵點)的焦距進行連續拍攝，以擷取每一特徵點的清晰影像，以供給使用者選擇或是實施如影像合成等影像處理程序。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一對焦方法30的流程圖。對焦方法30為第2圖所示的對焦方法20的一實現方式，其可被編譯為第1圖所示的程式碼110，且包含有以下步驟：步驟300：開始。
步驟302：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框。
步驟304：將該複數個對焦框其中一者作為一目標對焦框。
步驟306：取得該目標對焦框的一目標焦距，並根據該目標焦距擷取一影像。
步驟308：判斷是否有剩餘的對焦框，若有，執行步驟310；若無，執行步驟312。
步驟310：將剩餘的對焦框的其中一者作為該目標對焦框，並執行步驟306。
步驟312：結束。
關於對焦方法30，舉例說明如下。請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一擷取區域CA的示意圖。如第4圖所示，擷取區域CA包含有人臉FACE1~FACE3。首先，處理單元106偵測擷取區域CA的人臉FACE1~FACE3作為特徵點CP1~CP3，並分別產生對應於特徵點CP1~CP3的對焦框FF1~FF3(步驟302)。接下來，處理單元106將對焦框FF1作為目標對焦框，並取得焦距F1。根據對焦框取得對應於對焦框的焦距應為本領域具通常知識者所熟知，故不贅述。於取得焦距F1後，處理單元106調整鏡頭100的焦距為焦距F1，並控制影像感測模組102擷取一影像IMG1(步驟304、306)。然後，處理單元106判斷剩餘的對焦框包含有對焦框FF2、FF3(步驟308)。因此，處理單元106將對焦框FF2(即剩餘對焦框中的其中一者)作為目標對焦框，並取得焦距F2。於取得焦距F2後，處理單元106調整鏡頭100的焦距為焦距F2，並控制影像感測模組102擷取一影像IMG2(步驟310、306)，以此類推。
據此，影像擷取裝置10可取得分別對應於特徵點CP1~CP3(即人臉FACE1~FACE3)的影像IMG1~IMG3。由於影像IMG1~IMG3係分別根據特徵點CP1~CP3的焦距F1~F3所擷取，因此影像IMG1~IMG3分別包含有不同清晰程度的人臉FACE1~FACE3，其中人臉FACE1於影像IMG1中最為清晰，人臉FACE2於影像IMG2中最為清晰，且人臉FACE3於影像IMG3中最為清晰。如此一來，使用者可根據需求，選擇所需要的影像。或者，影像擷取裝置10可透過實施如影像合成等影像處理程序，合成影像IMG1~IMG3，以取得人臉FACE1~FACE3皆可清晰成像的一影像。
請參考第5圖，第5圖為本發明實施例一對焦方法50的流程圖。對焦方法50可用於影像擷取裝置10，並可被編譯為第1圖所示的程式碼110，且包含有以下步驟：步驟500：開始。
步驟502：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框。
步驟504：根據該複數個對焦框中一第一對焦框，取得一第一焦距。
步驟506：根據該第一焦距，取得一第一影像。
步驟508：根據該複數個對焦框中一第二對焦框，取得一第二焦距。
步驟510：偵測該第二焦距是否位於該第一焦距的一景深範圍內，若該第二焦距位於該第一焦距的一景深範圍內，執行步驟512；若該第二焦距未位於該第一焦距的一景深範圍內，執行步驟514。
步驟512：擷取根據該第二焦距，取得一第二影像。
步驟514：結束。
根據對焦方法50，當影像擷取裝置10欲擷取影像時，處理單元106偵測鏡頭100及影像感測模組102的擷取區域內的複數個特徵點，並取得每一特徵點的對焦框。其中，每一特徵點可為擷取區域中的人臉位置、手掌位置及邊角等影像特徵，但不限於此。隨後，處理單元106根據複數個特徵點中一第一特徵點，取得一第一焦距，並根據第一焦距取得一第一影像。其中，第一焦距具有一景深範圍。若一特徵點的對焦框的焦距落於此景深範圍內，則對應於此特徵點的影像於第一影像中為清晰的影像。請參考第6圖，第6圖為本發明實施例一鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。如第6圖所示，當影像擷取裝置10調整鏡頭100的焦距為焦距F並進行拍攝時，對應於焦距 F的影像具有最大影像清晰度值。此外，影像清晰度值超過清晰閾值TH的影像皆被視為清晰影像。因此，若一特徵點的焦距位於焦距FL~FH之中，則在根據焦距F拍攝的影像中對應於此特徵點的影像亦為清晰的影像。換言之，焦距F的景深範圍DF為焦距FL~FH。
因此，當處理單元106根據該複數個特徵點中一第二焦距框，取得一第二焦距時，處理單元106會透過偵測第二焦距是否位於第一焦距的景深範圍內，以決定是否根據第二焦距，取得第二影像。若第二焦距位於第一焦距的景深範圍內，由於對應於第二焦距框的特徵點影像於第一影像中具有相當程度的清晰度，因此處理單元106判斷不需再次進行擷取影像。相對地，若第二焦距未位於第一焦距的景深範圍內，則由於對應於第二焦距框的特徵點影像於第一影像中為模糊的影像，因此處理單元106調整鏡頭100的焦距為第二焦距，並控制影像感測模組102擷取第二影像。如此一來，影像擷取裝置10可取得擷取區域內所有特徵點的清晰影像。相較於對焦方法20，對焦方法50可減少影像擷取的次數，從而節省用於儲存影像的存儲空間且減少進行影像擷取的時間。
請參考第7圖，第7圖為本發明實施例一對焦方法70的流程圖。對焦方法70為第5圖所示的對焦方法50的一實現方式，其可被編譯為第1圖所示的程式碼110，且包含有以下步驟：步驟700：開始。
步驟702：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框。
步驟704：根據該複數個對焦框中一第一對焦框，取得一第一焦距。
步驟706：根據該第一焦距，取得一第一影像。
步驟708：判斷是否有剩餘的對焦框，若有，執行步驟710；若無， 執行步驟718。
步驟710：將剩餘的對焦框的其中一者，作為一目標對焦框。
步驟712：根據該目標對焦框，取得一目標焦距。
步驟714：偵測該目標焦距是否位於已擷取影像的焦距的景深範圍內，若該目標焦距位於已擷取影像的焦距的景深範圍內，執行步驟708；若該目標焦距未位於已擷取影像的焦距的景深範圍內，執行步驟716。
步驟716：擷取根據該目標焦距，擷取一影像。
步驟718：結束。
關於對焦方法70，舉例說明如下。請共同參考第4圖及第8圖，其中第8圖為對應於第4圖的鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。如第4圖所示，擷取區域CA包含有人臉FACE1~FACE3。首先，處理單元106偵測擷取區域CA的人臉FACE1~FACE3作為特徵點CP1~CP3，並分別產生對應於特徵點CP1~CP3的對焦框FF1~FF3(步驟702)。接下來，處理單元106取得對焦框FF1的焦距F1。如何根據對焦框取得對應於對焦框的焦距應為本領域具通常知識者所熟知，為求簡潔，在此不贅述。於取得焦距F1後，處理單元106調整鏡頭100的焦距為焦距F1，並控制影像感測模組102擷取一影像IMG4(步驟704、706)。
然後，處理單元106判斷剩餘的對焦框為FF2、FF3。處理單元106將對焦框FF2作為目標對焦框，並取得對焦框FF2的焦距F2(步驟710、712)。由於焦距F2位於焦距F1的景深範圍DF1中，因此處理單元106判斷不根據焦距F2擷取影像(步驟714)。隨後，處理單元將對焦框FF3作為目標對焦框，並取得對焦框FF3的焦距F3(步驟708~712)。由於焦距F3未位於焦距F1的景深範圍DF1中，因此處理單元106調整鏡頭100的焦距為焦距F3，並控制影像感測模組102擷取一影像IMG5(步驟714、716)。最 後，處理單元106判斷沒有剩餘的對焦框，結束影像擷取(步驟708)。
據此，影像擷取裝置10可取得對應於特徵點CP1、CP2(即人臉FACE1、FACE2)的影像IMG4及對應於特徵點CP3(即人臉FACE3)的影像IMG5。由於焦距F2位於焦距F1的景深範圍內，因此影像IMG4包含有人臉FACE1、FACE2的清晰影像。如此一來，使用者可根據需求，選擇所需要的影像。相較於對焦方法30，對焦方法70可減少影像擷取的次數，從而節省用於儲存影像的存儲空間及擷取影像的時間。
請參考第9圖，第9圖為本發明實施例一對焦方法90的示意圖。對焦方法90可用於影像擷取裝置10，並可被編譯為第1圖所示的程式碼110，且包含有以下步驟：步驟900：開始。
步驟902：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框。
步驟904：根據該複數個對焦框，取得複數個焦距及該複數個焦距的複數個景深範圍。
步驟906：根據該複數個焦距及該複數個景深範圍，產生複數個重疊群組，其中每一重疊群組包含有複數個重疊焦距，且每一重疊焦距位於其餘重疊焦距的景深範圍內。
步驟908：根據該複數個重疊焦距，擷取一影像。
步驟910：結束。
根據對焦方法90，當影像擷取裝置10欲擷取影像時，處理單元106偵測鏡頭100及影像感測模組102的擷取區域內的複數個特徵點，並取得每一特徵點的對焦框。其中，每一特徵點可為擷取區域中的人臉位置、手掌位置及邊角等影像特徵，但不限於此(步驟902、904)。然後，處理單元 106根據每一焦距及其景深範圍，產生複數個重疊群組。其中，每一重疊群組包含有複數個重疊焦距，且每一重疊焦距位於其餘重疊焦距的景深範圍內。換言之，影像擷取裝置10僅需根據一重疊群組中任一重疊焦距擷取一影像，此影像即包含有對應於此重疊群組中所有重疊焦距的對焦框的清晰影像(步驟906)。因此，影像擷取裝置10可根據該複數個重疊群組，擷取包含有所有特徵點清晰影像的複數個影像。舉例來說，影像擷取裝置10可根據每一重疊群組中所有的重疊焦距的平均值，進行影像擷取。
關於對焦方法90，舉例說明如下。請參考第10圖，第10圖為本發明實施例鏡頭焦距與影像清晰度值的示意圖。第10圖繪示有對應於特徵點CP4~CP6的對焦框FF4~FF6的焦距F4~F6及相對應的景深範圍DF4~DF6。如第10圖所示，焦距F4位於景深範圍DF5、DF6之中，焦距F5位於景深範圍DF4、DF6之中，且焦距F6位於景深範圍DF4、DF5之中。因此處理單元可將焦距F4~F6作為一重疊群組OS的重疊焦距OF1~OF3。接下來，處理計算重疊焦距OF1~OF3(即焦距F4~F6)的焦距平均值AVG，並根據焦距平均值AVG調整鏡頭100的焦距以擷取一影像IMG6。如此一來，影像IMG6中對應於特徵點CP4~CP6的影像具有相似的影像清晰程值，從而避免發生清晰程度不均的現象。
值得注意的是，上述實施例透過根據擷取區域中所有的特徵點的對焦框進行影像擷取，使所擷取的影像包含有擷取區域中所有特徵點清晰的影像。據此，使用者可根據需求，選擇所需要的影像。根據不同應用及設計理念，本領域具通常知識者應可實施合適的更動及修改。舉例來說，於實施對焦方法20時，處理單元106可依據焦距大小依序進行影像擷取，以減少調整鏡頭焦距的時間，從而降低執行影像擷取的時間。
值得注意的是，上述所有步驟，包含所建議的步驟，可透過硬體、韌體(即硬體裝置與電腦指令的組合，硬體裝置中的資料為唯讀軟體資料)或電子系統等方式實現。硬體可包含類比、數位及混合電路(即微電路、微晶片或矽晶片)。電子系統可包含系統單晶片(system on chip，SOC)、系統封裝(system in package，Sip)、電腦模組(computer on module，COM)及影像擷取裝置10。
綜上所述，上述實施例所揭露的對焦方法根據擷取區域中所有的特徵點的對焦框進行影像擷取，以使所擷取的影像包含有擷取區域中所有特徵點清晰的影像。如此一來，使用者即可根據需求，選擇所需要的影像，從而提供良好的使用者體驗。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20‧‧‧對焦方法
200~208‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框，產生複數個焦距；以及根據該複數個焦距中每一焦距，擷取複數個影像。
  2. 如請求項1所述的對焦方法，其中該複數個特徵點為該擷取區域中複數個人臉位置。
  3. 如請求項1所述的對焦方法，其中根據該複數個焦距中每一焦距，擷取該複數個影像的步驟包含有：根據該複數個焦距中每一焦距的大小順序，依序擷取該複數個影像。
  4. 一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框中一第一對焦框，取得一第一焦距；根據該第一焦距，取得一第一影像；根據該複數個對焦框中一第二對焦框，取得一第二焦距；以及偵測該第二焦距是否位於該第一焦距的一景深範圍內，以決定是否擷取一第二影像。
  5. 如請求項4所述的對焦方法，其中該複數個特徵點為該擷取區域中複數個人臉位置。
  6. 如請求項4所述的對焦方法，其中根據偵測該第二焦距是否位於該第一焦距的該景深範圍內，以決定是否擷取該第二影像的步驟包含有： 當該第二焦距位於該第一焦距的該景深範圍內時，不擷取該第二影像。
  7. 如請求項4所述的對焦方法，其中根據偵測該第二焦距是否位於該第一焦距的該景深範圍內，以決定是否擷取該第二影像的步驟包含有：當該第二焦距未位於該第一焦距的該景深範圍內時，擷取該第二影像。
  8. 一種對焦方法，用於一影像擷取裝置，該對焦方法包含有：偵測一擷取區域中複數個特徵點的複數個對焦框；根據該複數個對焦框，取得複數個焦距及該複數個焦距的複數個景深範圍；根據該複數個焦距及該複數個景深範圍，產生複數個重疊群組，其中每一重疊群組包含有複數個重疊焦距，且每一重疊焦距位於其餘重疊焦距的景深範圍內；以及根據該複數個重疊群組，擷取複數個影像。
  9. 如請求項8所述的對焦方法，其中該複數個特徵點為該擷取區域中複數個人臉位置。
  10. 如請求項8所述的對焦方法，其中根據該複數個重疊群組，擷取複數個影像的步驟包含有：根據該複數個重疊群組其中之一的該複數個重疊焦距，計算一焦距平均值；根據該焦距平均值，擷取該複數個影像的其中之一。
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