TWI387836B - 對焦控制系統及方法 - Google Patents

Description

對焦控制系統及方法

本發明涉及一種對焦控制系統及方法。

先前之許多影像裝置(如相機、攝像機等)在拍攝影像之同時還會記錄拍攝現場之聲音，而大多數之影像裝置都係藉由對所拍攝影像之分析來控制鏡頭進行對焦。例如：對所拍攝影像中人臉所在區域進行對焦以拍攝人臉之最佳表情。

係惟，在實際使用之過程中，許多使用者會對拍攝環境中突然發出之聲響感興趣從而希望影像裝置能夠將聲源處之影像記錄下來。然而，藉由影像分析來實現對焦控制之方法無法滿足使用者希望對聲音進行追蹤對焦之要求。

有鑒於此，有必要提供一種能根據聲音進行對焦控制之對焦控制系統及方法。

一種對焦控制系統，其包括拍攝裝置及與拍攝裝置電連接之對焦控制器，所述對焦控制器包括聲音檢測模組，設定模組，選擇模組及對焦控制模組。

該聲音檢測模組用於對所接收到之聲音信號進行檢測，以判斷聲音信號之個數並確定每一個聲音信號所對應之聲源相對於拍攝裝置之位置參數及其對應之聲音強度。

該設定模組用於設定篩選所述聲源之選擇條件及運用所 述選擇條件之優先順序別。

選擇模組根據由所述設定模組所設定之選擇條件篩選出需要被對焦之聲源。

該對焦控制模組根據需要被對焦聲源之位置參數控制所述拍攝裝置進行對焦。

一種對焦控制方法，其包括如下步驟：設定篩選聲源之選擇條件及運用所述選擇條件之優先順序別；檢測所接收到之聲音信號以確定每個聲源相對於拍攝裝置之位置參數及每個聲源之聲音強度；判斷所檢測到之聲音信號之個數；如果所述檢測之聲音信號為兩個以上，則根據所設定之選擇條件篩選出需要被對焦之聲源；根據需要被對焦之聲源之位置參數來對所述聲源進行對焦。

相對于先前技術，本發明所提供之對焦控制系統和方法藉由設定關於聲音信號之強度及相對於拍攝裝置之位置參數之選擇條件以控制拍攝裝置對符合選擇條件之聲源進行對角，從而實現根據拍攝環境中突然發出聲響之聲源進行自動對焦控制之功能。

如圖1所示，本發明所提供之對焦控制系統2包括一拍攝裝置4及設置在所述拍攝裝置4上且與其電連接之對焦控 制器6。

所述拍攝裝置4包括對焦機構40、對焦鏡片42、影像感測器44及轉動機構46。所述對焦機構40用於驅動所述對焦鏡片42沿拍攝光軸移動以對拍攝對象進行對焦。所述轉動機構46用於調整所述對焦鏡片42之朝向，使得所述對焦鏡片42對準被對焦之物體。所述所述影像感測器44用於將外界之光線轉化為與光線強度相對應之數位信號，其可以係電荷耦合器件圖像感測器(CCD,Charge Coupled Device)或互補金屬氧化物半導體圖像感測器(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)。

所述對焦控制器6用於根據所接收之聲音信號控制所述對焦機構40以驅動對焦鏡片42對特定之聲源位置之影像進行對焦。所述對焦控制器6包括聲音檢測模組60、設定模組62、選擇模組64及對焦控制模組66。

所述聲音檢測模組60對所接收到之聲音信號進行檢測，以確定聲源相對於拍攝裝置4之位置參數及其對應之聲音強度。

如圖2所示，所述聲源相對於拍攝裝置4之位置可藉由建立一球坐標系進行標定。以所述拍攝裝置4所處之位置為原點0，所述拍攝光軸指向被攝物之方向為X軸之正方向建立一球座標系XYZ。所述聲源相對於拍攝裝置4之位置可由聲源與拍攝裝置4之距離ρ、聲源與所述拍攝光軸之間之偏轉角度θ及聲源與原點0連線在YOZ平面內之 投影與Y軸之間之夾角φ唯一確定。所述聲源之位置參數：聲源與拍攝裝置4之距離ρ、聲源與所述拍攝光軸之間之偏轉角度θ及聲源與原點0連線在YOZ平面內之投影與Y軸之間之夾角φ可採用陳列訊號處理技術(Array Signal Process,ASP)對不同聲源抵達檢測點之時間差進行計算之方法獲得，而所述聲源之強度可測量對應聲源所發出之聲音振幅獲得。以上確定聲源位置參數以及聲音強度之方法均為熟知之先前技術，此處不再贅述。

所述聲音檢測模組60對所接收之聲音信號進行檢測，如果所述聲音檢測模組60僅檢測到一個聲源之相關資訊，則直接將所述聲源之位置參數傳輸至所述對焦控制模組66。如果所述聲音檢測模組60檢測到兩個以上聲源之相關資訊，則將對應聲源之位置參數和聲音強度傳輸至選擇模組64。

所述設定模組62用於設定篩選所述聲源之選擇條件。

當所述聲音檢測模組60檢測到多個處於不同位置之聲源時，所述拍攝裝置4無法對所述聲源同時進行對焦，從而拍攝裝置4無法確定對哪一個聲源進行對焦。因此，需要根據聲源之相關資訊，如聲源之聲音強度、聲源相對拍攝裝置4之位置參數對所述聲源進行篩選以避免檢測到多個聲源時造成所述拍攝裝置4之對焦邏輯混亂。

所述設定模組62所設定之選擇條件分別關於聲音信號之強度、聲源與拍攝裝置之距離ρ以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ。

其中，聲音信號強度之選擇條件可為：選擇對最大聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇對最小聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇聲音強度等於一預設聲音強度值之聲音信號進行對焦。

聲源與拍攝裝置4之距離ρ之選擇條件可為：選擇對距離拍攝裝置4最遠之聲源進行對焦、選擇對距離拍攝裝置4最近之聲源進行對焦、選擇與拍攝裝置4之距離等於一預設之距離值ρ_o聲源進行對焦。

聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ之選擇條件可為：選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較大之光源進行對焦、選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較小之光源進行對焦、選擇與拍攝光軸之間之偏轉角度等於一預設之角度值θ_o之光源進行對焦。

所述設定模組62還設定有運用所述選擇條件之優先順序別。例如：當所設定之優先順序別依次為聲音強度、聲源與拍攝裝置4之距離ρ及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ時，所述選擇模組64則會先根據關於聲音強度 之選擇條件對聲源進行篩選。如果根據聲音強度進行篩選後存在無法唯一確定之聲源，則根據關於聲源與拍攝裝置4之距離ρ之選擇條件對所述聲源進行第二次篩選。如果第二次篩選後仍存在無法唯一確定之聲源，則根據關於聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ之選擇條件對聲源進行第三次篩選。

所述選擇模組64依據設定模組62所設定之選擇條件及所述選擇條件之優先順序別篩選出需要被對焦之聲源。

如果所述選擇模組64對所述聲源進行篩選後可以唯一確定需要被對焦之聲源則將與所述需要被對焦之聲源相關之位置參數傳輸至對焦控制模組66。

如果所述選擇模組64根據關於聲音信號之強度、聲源與拍攝裝置距離ρ以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ之選擇條件進行篩選後仍無法無法唯一確定需要被對焦之聲源，則說明所述聲源位於以原點0為圓心，距離ρ為半徑之球體與以原心0為頂點，θ為半頂角之圓錐體相交之曲線上。因為所述聲源與拍攝裝置4之距離ρ相同，所以可以根據所述距離ρ調整好對焦鏡片42之對焦位置再令拍攝裝置4以偏轉角度θ繞X軸旋轉一周便可把所述聲源所在位置之影像狀況拍攝下來。因此，所述選擇模組64將所述聲源與拍攝裝置4之距離ρ 及所述聲源與拍攝光軸之偏轉角度θ傳輸至對焦控制模組66。

所述對焦控制模組66根據所接收到位置參數控制所述拍攝裝置4對所述需要被對焦之聲源進行對焦。

如圖3所示，本發明提供之對焦控制方法包括如下步驟。

步驟S801，提供一對焦控制系統2，其包括一拍攝裝置4及與所述拍攝裝置4相連接之對焦控制器6。

所述拍攝裝置4包括對焦機構40、對焦鏡片42及影像感測器44。所述對焦控制器6包括聲音檢測模組60、設定模組62、選擇模組64及對焦控制模組66。

步驟S802，藉由所述設定模組62設定篩選聲源之選擇條件及運用所述選擇條件之優先順序別。

所述設定模組62所設定之選擇條件分別關於聲音信號之強度、聲源與拍攝裝置距離ρ以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ。

其中，聲音信號強度之選擇條件可為：選擇對最大聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇對最小聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇聲音強度等於一預設聲音強度值之聲音信號進行對焦。

聲源與拍攝裝置4之距離ρ之選擇條件可為：選擇對距離拍攝裝置4最遠之聲源進行對焦、選擇對距離拍攝裝置 4最近之聲源進行對焦、選擇與拍攝裝置4之距離等於一預設之距離值ρ_o聲源進行對焦。

聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度θ之選擇條件可為：選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較大之光源進行對焦、選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較小之光源進行對焦、選擇與拍攝光軸之間之偏轉角度等於一預設之角度值θ_o之光源進行對焦。

所述選擇條件之優先順序別則根據實際運用之要求而設定，例如：當需要關注最大聲響時可將關於聲音強度之選擇條件之優先順序別設為最高，而當需要關注距離最近之聲響時可將關於聲源與拍攝裝置4距離ρ之選擇條件之優先順序別設為最高。

步驟S803，所述聲音檢測模組60接收拍攝環境周圍所產生之聲音信號，並檢測所接收之聲音信號之強度和聲源相對於拍攝裝置4之位置參數。

所述聲源相對於拍攝裝置4之位置參數包括聲源與拍攝裝置4之距離ρ、聲源與所述拍攝光軸之間之偏轉角度θ及聲源在YOZ平面內之投影與Y軸之間之夾角φ。

步驟S804，所述聲音檢測模組60判斷所接收之聲音信號之個數。

步驟S805，如果所述聲音檢測模組60僅接收到一個聲源之相關信息，則所述聲音檢測模組60將所述聲源相對於拍攝裝置4之位置參數直接傳輸至所述對焦控制模組66。所述對焦控制模組66根據所接收到之位置參數控制所述拍攝裝置4對該聲源進行對焦。

步驟S806，如果所述聲音檢測模組60檢測到兩個以上聲源之相關資訊，則將對應聲源之位置參數和聲音強度值傳輸至選擇模組64。

所述選擇模組64依據設定模組62所設定之選擇條件及所述選擇條件之優先順序別篩選出需要被對焦之聲源。

步驟S807，如果經過步驟S805之篩選後能夠唯一確定需要被對焦之聲源，則所述選擇模組64將需要被對焦之聲源所對應之位置參數傳輸至所述對焦控制模組66。所述對焦控制模組66根據需要被對焦之聲源之位置參數對所述聲源進行對焦。

步驟S808，如果經過步驟S805之篩選後仍無法篩選出唯一需要被對焦之聲源，則所述選擇模組64將對應聲源之位置參數傳輸至對焦控制模組66。所述對焦控制模組66根據所述聲源與拍攝裝置4之距離ρ調整拍攝裝置4之焦距，並控制拍攝裝置4以所述聲源與原拍攝光軸之間之偏轉角度θ繞原光軸旋轉一周以拍攝所述聲源。

與先前技術相比，本發明所提供之對焦控制系統和方法藉由設定關於聲音信號之強度及相對於拍攝裝置之位置 參數之選擇條件以控制拍攝裝置對符合選擇條件之聲源進行對角，從而實現根據拍攝環境中突然發出聲響之聲源進行自動對焦控制之功能。

最後應說明之係，以上實施方式僅用以說明本發明之技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域之普通技術人員應當理解，可以對本發明之技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案之精神和範圍。

2‧‧‧對焦控制系統

4‧‧‧拍攝裝置

40‧‧‧對焦機構

42‧‧‧對焦鏡片

44‧‧‧影像感測器

46‧‧‧轉動機構

6‧‧‧對焦控制器

60‧‧‧聲音檢測模組

62‧‧‧設定模組

64‧‧‧選擇模組

66‧‧‧對焦控制模組

圖1係本發明提供之對焦控制系統之硬體架構圖。

圖2係圖1中之對焦控制系統對聲源進行定位之球座標XYZ之示意圖。

圖3係本發明提供之對焦控制方法之流程圖。

2‧‧‧對焦控制系統

4‧‧‧拍攝裝置

40‧‧‧對焦機構

42‧‧‧對焦鏡片

44‧‧‧影像感測器

46‧‧‧轉動機構

6‧‧‧對焦控制器

60‧‧‧聲音檢測模組

62‧‧‧設定模組

64‧‧‧選擇模組

66‧‧‧對焦控制模組

Claims (14)

1. 一種對焦控制系統，其包括用於拍攝影像之拍攝裝置，其改進在於，所述對焦控制系統還包括設置在所述拍攝裝置上且與所述拍攝裝置電連接之對焦控制器，所述對焦控制器包括：聲音檢測模組，用於對所接收到之聲源所發出的聲音信號進行檢測，以判斷聲音信號之個數並確定所述聲音信號所對應之聲源相對於拍攝裝置之位置參數及其對應之聲音強度；設定模組，用於設定篩選所述聲源之選擇條件及運用所述選擇條件之優先順序別；選擇模組，用於根據由所述設定模組所設定之選擇條件篩選出需要被對焦之聲源；對焦控制模組，用於控制所述拍攝裝置對需要被對焦之聲源進行對焦。
2. 如申請專利範圍第1項所述之對焦控制系統，其中，所述設定模組所設定之選擇條件包括聲音信號之強度之選擇條件、聲源與拍攝裝置距離之選擇條件以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度之選擇條件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之對焦控制系統，其中，聲音信號強度之選擇條件為：選擇對最大聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇對最小聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇聲音強度等於一預設聲音強度值之聲音信號進行對焦。
4. 如申請專利範圍第2項所述之對焦控制系統，其中，聲源與拍攝裝置距離之選擇條件為：選擇對距離拍攝裝置最遠 之聲源進行對焦、選擇對距離拍攝裝置最近之聲源進行對焦、選擇與拍攝裝置之距離等於一預設之距離值之聲源進行對焦。
5. 如申請專利範圍第2項所述之對焦控制系統，其中，聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度之選擇條件為：選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較大之光源進行對焦、選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較小之光源進行對焦、選擇與拍攝光軸之間之偏轉角度等於一預設之角度值之光源進行對焦。
6. 如申請專利範圍第1項所述之對焦控制系統，其中，所述拍攝裝置包括變焦機構、對焦鏡片及影像感測器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之對焦控制系統，其中，以所述拍攝裝置所處之位置為原點，所述拍攝光軸指向被攝物之方向為X軸之正方向建立一球座標系XYZ，所述聲源相對於拍攝裝置之位置參數包括聲源與拍攝裝置之距離、聲源與所述拍攝光軸之間之偏轉角度及聲源與原點連線在YOZ平面內之投影與Y軸之間之夾角。
8. 一種對焦控制方法，該對焦控制方法包括如下步驟：設定篩選聲源之選擇條件及運用所述選擇條件之優先順序別；檢測所接收到之聲源所發出的聲音信號以確定每個聲源相對於拍攝裝置之位置參數及每個聲源之聲音強度；判斷所檢測到之聲音信號之個數；如果所述檢測之聲音信號為兩個以上，則根據預先設定之選擇條件篩選出需要被對焦之聲源；根據需要被對焦之聲源之位置參數來對所述聲源進行對焦。
9. 如申請專利範圍第8項所述之對焦控制方法，其中，如果所述檢測到之聲音信號之個數為一個，則根據該聲音信號所對應聲源之位置參數來對該聲源進行對焦。
10. 如申請專利範圍第8項所述之對焦控制方法，其中，根據預先設定之選擇條件確定所要對焦之聲源之步驟具體包括：分別根據預先設定之關於聲音強度之選擇條件、聲源與拍攝裝置距離之選擇條件以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度之選擇條件篩選出需要對焦之聲源。
11. 如申請專利範圍第10項所述之對焦控制方法，其中，有關聲音信號強度之選擇條件為：選擇對最大聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇對最小聲音強度之聲音信號進行對焦、選擇聲音強度等於一預設聲音強度值之聲音信號進行對焦。
12. 如申請專利範圍第10項所述之對焦控制方法，其中，有關聲源與拍攝裝置距離之選擇條件為：選擇對距離拍攝裝置最遠之聲源進行對焦、選擇對距離拍攝裝置最近之聲源進行對焦、選擇與拍攝裝置之距離等於一預設之距離值之聲源進行對焦。
13. 如申請專利範圍第10項所述之對焦控制方法，其中，有關聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度之選擇條件為：選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較大之光源進行對焦、選擇對與拍攝光軸之間之偏轉角度較小之光源進行對焦、選擇與拍攝光軸之間之偏轉角度等於一預設之角度值之光源進行對焦。
14. 如申請專利範圍第10項所述之對焦控制方法，其中，如果 根據有關聲音信號、聲源與拍攝裝置距離以及聲源與拍攝光軸之間之偏轉角度之選擇條件仍無法篩選出唯一需要被對焦之聲源，則根據所述聲源與拍攝裝置之距離調整拍攝裝置之焦距，並控制拍攝裝置以所述聲源與原拍攝光軸之間之偏轉角度繞原拍攝光軸旋轉一周以拍攝所述聲源。