TW201642647A - 控制對焦與自動曝光的方法與系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種控制對焦與自動曝光方法與系統，控制對焦與自動曝光系統包括攝像模組、感光模組、圖像計算模組、圖像訊號處理器與攝像調整單元。控制對焦與自動曝光的方法包括以下步驟：對光線進行採樣；判斷攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到預設亮度值並據此產生判斷結果；根據判斷結果選擇可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法計算出使用者之人眼注視區域座標；將人眼注視區域座標傳送至圖像訊號處理器，以計算曝光調整值與對焦調整值；以及根據所計算出之對焦調整值與曝光調整值，調整移動攝像裝置之曝光量與焦距。

Description

控制對焦與自動曝光的方法與系統

本發明乃是關於一種進行對焦與曝光的方法與系統，特別是指一種可根據環境亮度進行控制對焦與自動曝光的方法與系統。

隨著科技的發展，現代人使用移動設備的情形越來越普遍，例如智慧型手機或平板電腦。為了因應使用者的使用習慣與需求，此類移動設備多數均配備有攝像頭，以提供拍照與攝影的功能。

使用者於使用此類移動設備進行拍照的過程中，通常會藉由點擊移動設備之螢幕取景畫面的某處，以取得重點對焦的區域或者是重點曝光與白平衡的區域。於部分移動設備的設計中，當使用者點擊移動設備之螢幕的某處後，還會同時完成釋放快門的動作，以拍攝一張照片。於上述情況下，使用者均需單手握住設備，再用另一隻手點擊螢幕。

然而，由多數使用者所累績的經驗可知，拍攝照片時僅由單手握住移動設備並不夠穩定，同時當另一隻手點擊螢幕時，亦可能造成銀幕的震動。尤其，近來移動設備之螢幕的尺寸設計越來越大，使用者更難以穩定地用單手握住移動設備進行拍攝，如此一來常容易拍攝出模糊的照片。

本發明實施例提供一種控制對焦與自動曝光的方法，執行於移動攝像裝置之控制對焦與自動曝光系統。控制對焦與自動曝光系統包括攝像模組、感光模組、圖像計算模組、圖像訊號處理器與攝像調整單元。控制對焦與自動曝光的方法之步驟包括：由攝像模組對光線進行採樣；利用感光模組判斷攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到預設亮度值並產生判斷結果；由圖像計算模組根據判斷結果選擇圖像識別法計算出使用者之人眼注視區域座標；透過驅動介面將人眼注視區域座標傳送至圖像訊號處理器，以由圖像訊號處理器計算曝光調整值與對焦調整值；以及根據所計算出之對焦調整值與曝光調整值，由圖像訊號處理器控制攝像調整單元調整移動攝像裝置之曝光量與焦距。圖像識別法係為可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法。

本發明實施例另提供一種控制對焦與自動曝光系統，包括有攝像模組、感光模組、圖像計算模組、圖像訊號處理器與攝像調整單元。攝像模組係用以對光線進行採樣。感光模組係連接於攝像模組，用以判斷攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到預設亮度值並產生判斷結果。圖像計算模組係連接於感光模組，用以根據判斷結果選擇圖像識別法計算出使用者之人眼注視區域座標。圖像訊號處理器係透過驅動介面連接於圖像計算模組，用以根據透過驅動介面傳送而來之人眼注視區域座標計算曝光調整值與對焦調整值。攝像調整單元係連接圖像訊號處理器，用以根據所計算出之對焦調整值與曝光調整值，調整移動攝像裝置之曝光量與焦距。上述圖像識別法係為可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法。

綜上所述，本發明實施例所提出之控制對焦與自動曝光的方法與系統可於不同之亮度條件下，選擇以可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法來計算使用者之人眼注視區域座標，進而自動地計算出曝光調整值與對焦調整值，以調整移動攝像裝置之曝光量 與焦距，如此一來，不論在光線充足的環境下或者暗光環境下都能進行控制對焦與自動曝光，進而提升準確度。除此之外，透過本發明實施例所提出之控制對焦與自動曝光的方法與系統，不需使用者再進行額外的操作，對焦的控制與曝光量的調整均可自動進行，可便於使用者於攝像過程中時刻保持移動攝像裝置的穩定，提高攝像品質。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

S101~S109‧‧‧步驟

F‧‧‧區域

P‧‧‧雙通道攝像頭

L1、L2、L3‧‧‧紅外光LED

4‧‧‧控制對焦與自動曝光系統

41‧‧‧攝像模組

411‧‧‧雙通道攝像頭

412‧‧‧紅外光LED陣列

42‧‧‧感光模組

43‧‧‧圖像計算模組

44‧‧‧圖像訊號處理器

45‧‧‧攝像調整單元

451‧‧‧圖像傳感器

452‧‧‧對焦組件

圖1是本發明實施例中控制對焦與自動曝光的方法的流程圖。

圖2是本發明實施例中應用控制對焦與自動曝光系統之移動攝像裝置的外觀示意圖。

圖2A是圖2所繪示之移動攝像裝置之區域F的放大示意圖。

圖3是本發明實施例中紅外光圖像的示意圖。

圖4是本發明實施例中控制對焦與自動曝光系統的功能方塊示意圖。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

以下將以多種實施例配合圖式來說明所述測距方法與裝置，然而，下述實施例並非用以限制本發明。

〔控制對焦與自動曝光的方法的實施例〕

請參照圖1，圖1是本發明實施例中控制對焦與自動曝光的方法的流程圖。如圖1所示，本實施例之控制對焦與自動曝光的方法包括有以下步驟：由攝像模組對光線進行採樣(步驟S101)；利用感光模組判斷攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到預設亮度值並產生判斷結果(步驟S103)；由圖像計算模組根據判斷結果選擇圖像識別法計算出使用者之人眼注視區域座標(步驟S105)；透過驅動介面將人眼注視區域座標傳送至圖像訊號處理器，以由圖像訊號處理器計算曝光調整值與對焦調整值(步驟S107)；以及根據所計算出之對焦調整值與曝光調整值，由圖像訊號處理器控制攝像調整單元調整移動攝像裝置之曝光量與焦距(步驟S109)。需說明的是，於本實施例之控制對焦與自動曝光的方法中，圖像識別法係為可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法。

本實施例之控制對焦與自動曝光的方法係應用於設置有控制對焦與自動曝光系統的移動攝像裝置，以使得使用者在運用移動攝像裝置進行拍照的過程中，不需要任何手動操作即能完成對焦與曝光量的調整。也就是說，於使用者按下快門拍照前，控制對焦與自動曝光系統便會執行本實施例之控制對焦與自動曝光的方法中一系列的步驟。

進一步說明如以下，當控制對焦與自動曝光系統開始行本實施例之控制對焦與自動曝光的方法時，如步驟S101所示，會先由 攝像模組對光線進行採樣，以得知移動攝像裝置周圍的環境亮度條件。接著，如步驟S103所示，利用感光模組判斷攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到預設亮度值並產生判斷結果。於本實施例中，若攝像模組所採樣之光線的亮度達到預設亮度值，也就是移動攝像裝置周圍環境光線充足的情況，則判斷結果係為可見光模式，故於接續的步驟中，移動攝像裝置所設置之控制對焦與自動曝光系統將進行適用於可見光模式下的計算。另一方面，若攝像模組所採樣之光線的亮度未達到預設亮度值，也就是移動攝像裝置周圍環境光線不足的情況，則判斷結果係為紅外光模式，故於接續的步驟中，移動攝像裝置所設置之控制對焦與自動曝光系統將進行適用於紅外光模式下的計算。

於得知判斷結果係為可見光模式或紅外光模式之後，如步驟S105所示，圖像計算模組便會根據判斷結果選擇圖像識別法計算出使用者之人眼注視區域座標。

於本實施例中，攝像模組中包括同時具有可見光通道與紅外光通道之雙通道攝像頭。當判斷結果為可見光模式，雙通道攝像頭的可見光通道便會開啟，以朝使用者臉部的方向取得可見光圖像，並將此可見光圖像傳送至圖像計算模組，接著再由圖像計算模組由此可見光圖像計算出使用者的人眼注視區域座標。於可見光模式下，圖像計算模組係以可見光圖像識別法來計算人眼注視區域座標。

關於可見光圖像識別法說明如下。可見光圖像識別法係利用由可見光圖像判斷之使用者的眼球朝向，以及由可見光圖像中可得知的使用者之瞳孔與和眼眶間的多組相對位置座標來計算人眼注視區域座標。

另一方面，於本實施例中，當判斷結果為紅外光模式，雙通道攝像頭的紅外光通道便會開啟，以朝使用者臉部的方向取得紅外光圖像，並將此紅外光圖像傳送至圖像計算模組，接著再由圖 像計算模組由此紅外光圖像計算出使用者的人眼注視區域座標。

關於紅外光圖像識別法說明如下。紅外光圖像識別法係利用由可見光圖像判斷之使用者的眼球朝向，以及紅外光圖像中亮度值最高的最高亮度中心之座標來計算人眼注視區域座標。進一步說明，於本實施例中，攝像模組更具有紅外光LED陣列，且此LED陣列包含有複數個紅外光LED。請參照圖2與圖2A，圖2是本發明實施例中應用控制對焦與自動曝光系統之移動攝像裝置的外觀示意圖。圖2A是圖2所繪示之移動攝像裝置之區域F的放大示意圖。如圖2所示，移動攝像裝置之區域F的內部係為攝像模組所設置之位置，又如圖2A所示，移動攝像裝置之區域F的內部所設之攝像模組所包含之紅外光LED陣列的多個紅外光LED L1、L2、L3係於雙通道攝像頭P周圍排列成特定形狀，如三角形，但本發明對此並不限制。

請參照圖3，圖3是本發明實施例中紅外光圖像的示意圖。於本實施例中，紅外光LED可以在暗光環境下提供補光(即光線不足的環境下)，使得攝像模組能夠捕捉到使用者的臉部與眼球的圖像，用以接續地對使用者的人眼注視區域座標進行分析與計算。值得注意的是，如圖2與圖3所示，將紅外光LED陣列以特定形狀排列的目的在於可以在使用者的眼球上反射出排列成特定形狀之圖案的反光點，如此一來，便可以十分方便的找到眼球所在的位置，進而推算使用者臉部所在的位置和大小。

更特定地說，透過本實施例中之紅外光圖像識別法能降低由其他外界點光源所造成之誤判的概率，主要原因在於，於本實施例中之紅外光圖像識別法中，僅需藉由尋找高亮點的區域(如亮度255亮度等級的區域，但本發明對此並不限制)，便可以藉由簡單的判斷快速地確定使用者之眼部位置。並且，紅外光LED陣列的排列可用於精確地計算出使用者眼部與攝像模組之間的距離，進而提升人眼注視區域座標計算的精確性。除此之外，藉由紅外光 LED陣列可以於光線不足的環境下提供均勻的補光，減少光害，以便於進行圖像識別。

關於如何利用紅外光LED陣列的排列計算出使用者眼部與攝像模組之間的距離，舉例來說，如圖4所示，紅外光LED陣列具有三顆紅外光LED，其分別為L1、L2、L3，且紅外光LED L1、L2、L3兩兩之間的距離係預設固定。利用紅外光LED陣列的排列計算出使用者眼部與攝像模組之間的距離之方式係透過已建立的映射表格作對照。建立映射表格的作法係為，找一個標準個體(即普通人)，分別在10cm、20cm、30cm的距離(也就是標準個體之左眼球距離攝像模組的距離)得到三幅紅外光圖像，其中於每幅圖像中均可看出被拍攝之標準個體的左眼球上反射出對應紅外光LED L1、L2、L3的三個光點。接著，計算並記錄這三個光點中心圖元之間的距離即可得到一個距離映射表格，而後於大部分的情況下，僅需要計算攝像模組採集到的紅外光圖像中對應紅外光LED L1、L2、L3之反射光點間的圖元距離，即可透過查表得知使用者之眼部與攝模組之間的實際距離。

再接著請返回參照圖1，在利用可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法所計算出的人眼注視區域座標之後，如步驟S107所示，係透過用以聯絡圖像計算模組與圖像訊號處理器的驅動介面，將利用可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法所計算出的人眼注視區域座標傳送至圖像訊號處理器，以由圖像訊號處理器計算曝光調整值與對焦調整值。最後，如步驟S109所示，根據所計算出的曝光調整值，調整移動攝像裝置之曝光量，並且根據所計算出的對焦調整值，逐漸地調整移動攝像裝置的焦距，以完成控制對焦與自動曝光。

〔控制對焦與自動曝光系統的實施例〕

請參照圖4，圖4是本發明實施例中控制對焦與自動曝光系統的功能方塊示意圖。如圖4所示，本實施例之控制對焦與自動曝 光系統4包括有攝像模組41、感光模組42、圖像計算模組43、圖像訊號處理器44與攝像調整單元45。

於本實施例中，感光模組42係連接於攝像模組41，圖像計算模組43係連接於感光模組42，圖像訊號處理器44係透驅動介面(未圖示)連接於圖像計算模組43，攝像調整單元45係連接圖像訊號處理器44。攝像模組41亦連接於圖像計算模組43，並包括同時具有可見光通道與紅外光通道之雙通道攝像頭411和紅外光LED陣列412，其中雙通道攝像頭411係用以拍攝可見光圖像或紅外光圖像以進行圖像識別計算。此外，攝像調整單元45包括圖像傳感器451與對焦組件452)，以調整移動攝像裝置之曝光量以及逐漸地調整焦距。

而關於本實施例之控制對焦與自動曝光系統4中攝像模組41、感光模組42、圖像計算模組43、圖像訊號處理器44與攝像調整單元45的元件運作與機制已於前述實施例中詳細描述，於此便不再贅述。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提出之控制對焦與自動曝光的方法與系統可於不同之亮度條件下，選擇以可見光圖像識別法或紅外光圖像識別法來計算使用者之人眼注視區域座標，進而自動地計算出曝光調整值與對焦調整值，以調整移動攝像裝置之曝光量與焦距，如此一來，不論在光線充足的環境下或者暗光環境下都能進行控制對焦與自動曝光，進而提升準確度。除此之外，透過本發明實施例所提出之控制對焦與自動曝光的方法與系統，不需使用者再進行額外的操作，對焦的控制與曝光量的調整均可自動進行，可便於使用者於攝像過程中時刻保持移動攝像裝置的穩定，提高攝像品質。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

S101~S109‧‧‧步驟

Claims (16)

1. 一種控制對焦與自動曝光的方法，執行於一移動攝像裝置之一控制對焦與自動曝光系統，該控制對焦與自動曝光系統包括一攝像模組、一感光模組、一圖像計算模組、一圖像訊號處理器與一攝像調整單元，且該控制對焦與自動曝光的方法包括：由該攝像模組對光線進行採樣；利用該感光模組判斷該攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到一預設亮度值並據此產生一判斷結果；由該圖像計算模組根據該判斷結果選擇一圖像識別法計算出一使用者之一人眼注視區域座標；透過一驅動介面將該人眼注視區域座標傳送至該圖像訊號處理器，以由該圖像訊號處理器計算一曝光調整值與一對焦調整值；以及根據所計算出之該對焦調整值與該曝光調整值，由該圖像訊號處理器控制該攝像調整單元調整該移動攝像裝置之一曝光量與一焦距；其中，該圖像識別法係為一可見光圖像識別法或一紅外光圖像識別法。
2. 如請求項第1項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中當該攝像模組所採樣之光線的亮度達到該預設亮度值，則該判斷結果為一可見光模式，而當該攝像模組所採樣之光線的亮度未達到該預設亮度值，則該判斷結果為一紅外光模式。
3. 如請求項第2項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中該攝像模組亦連接於該圖像計算模組，並包括具有一可見光通道與一紅外光通道之一雙通道攝像頭，當該感光模組判斷所採樣之光線的亮度達到該預設亮度值，該可見光通道開啟，且由該攝像頭取得一可見光圖像並傳送至該圖像計算模組，而當該偵測器判斷所採樣之光線的亮度未達到該預設亮度值，該紅外光通 道開啟，且由該攝像頭取得一紅外光圖像並傳送至該圖像計算模組。
4. 如請求項第3項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中於該可見光模式下，該圖像計算模組以該可見光圖像識別法計算出該人眼注視區域座標，而於該紅外光模式下，該圖像計算模組以該紅外光圖像識別法計算出該人眼注視區域座標。
5. 如請求項第4項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中該可見光圖像識別法係利用該使用者的一眼球朝向與該可見光圖像中該使用者之瞳孔與和眼眶間的一相對位置來計算該人眼注視區域座標。
6. 如請求項第4項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中該紅外光圖像識別法係利用該使用者的一眼球朝向與該紅外光圖像中一最高亮度中心和該使用者之眼眶間的一相對位置來計算該人眼注視區域座標。
7. 如請求項第4項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中該攝像模組更進一步包括一紅外光LED陣列，該LED陣列包含複數個紅外光LED，且該複數個紅外光LED係排列成一特定形狀。
8. 如請求項第1項所述之控制對焦與自動曝光的方法，其中該攝像調整單元包括一圖像傳感器與一對焦組件，該圖像傳感器係用以根據該曝光調整值調整該移動攝像裝置之該曝光量，而該對焦組件係用以根據該對焦調整值逐漸地調整該移動攝像裝置之該焦距。
9. 一種控制對焦與自動曝光系統，包括：一攝像模組，用以對光線進行採樣；一感光模組，連接於該攝像模組，用以判斷該攝像模組所採樣之光線的亮度是否達到一預設亮度值並據此產生一判斷結果； 一圖像計算模組，連接於該感光模組，用以根據該判斷結果選擇一圖像識別法計算出一使用者之一人眼注視區域座標；一圖像訊號處理器，透過一驅動介面連接於該圖像計算模組，用以根據透過該驅動介面傳送而來之該人眼注視區域座標計算一曝光調整值與一對焦調整值；以及一攝像調整單元，連接該圖像訊號處理器，用以根據所計算出之該對焦調整值與該曝光調整值，調整該移動攝像裝置之一曝光量與一焦距；其中，該圖像識別法係為一可見光圖像識別法或一紅外光圖像識別法。
10. 如請求項第9項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中當該攝像模組所採樣之光線的亮度達到該預設亮度值，則該判斷結果為一可見光模式，而當該攝像模組所採樣之光線的亮度未達到該預設亮度值，則該判斷結果為一紅外光模式。
11. 如請求項第10項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中該攝像模組亦連接於該圖像計算模組，並包括具有一可見光通道與一紅外光通道之一雙通道攝像頭，當該感光模組判斷所採樣之光線的亮度達到該預設亮度值，該可見光通道開啟，且由該攝像頭取得一可見光圖像並傳送至該圖像計算模組，而當該偵測器判斷所採樣之光線的亮度未達到該預設亮度值，該紅外光通道開啟，且由該攝像頭取得一紅外光圖像並傳送至該圖像計算模組。
12. 如請求項第11項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中於該可見光模式下，該圖像計算模組以該可見光圖像識別法計算出該人眼注視區域座標，而於該紅外光模式下，該圖像計算模組以該紅外光圖像識別法計算出該人眼注視區域座標。
13. 如請求項第12項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中該可見光圖像識別法係利用該使用者的一眼球朝向與該可見光 圖像中該使用者之瞳孔與和眼眶間的一相對位置來計算該人眼注視區域座標。
14. 如請求項第12項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中該紅外光圖像識別法係利用該使用者的一眼球朝向與該紅外光圖像中一最高亮度中心和該使用者之眼眶間的一相對位置來計算該人眼注視區域座標。
15. 如請求項第11項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中該攝像模組更進一步包括一紅外光LED陣列，該LED陣列包含複數個紅外光LED，且該複數個紅外光LED係排列成一特定形狀。
16. 如請求項第9項所述之控制對焦與自動曝光系統，其中該攝像調整單元包括一圖像傳感器與一對焦組件，該圖像傳感器係用以根據該曝光調整值調整該移動攝像裝置之該曝光量，而該對焦組件係用以根據該對焦調整值逐漸地調整該移動攝像裝置之該焦距。