TWI407179B - 影像自動對焦方法 - Google Patents

Description

影像自動對焦方法

本發明係關於一種影像自動對焦的方法，尤指一種藉由計算模糊面積總合的方式，進而達到自動對焦的效果，其概應隸屬於影像對焦之技術領域範疇。

按，由於目前自動光學檢測系統自動對焦的部分極為重要，尤其在進行高精密光學量測時往往需要高精度檢測設備，因此自動對焦是影像檢測設備的重要功能之一，其中利用自動對焦系統係可改善手動方式對焦所產生的誤差，進而提升影像量測精度，既有自動對焦的方式，主要係可分為主動式與被動式兩種，其中主動式的對焦方法必須藉由一測距裝置，方可對於物件與鏡頭間的位置及距離進行量測，藉以調整鏡距而進行對焦，而被動式的對焦方法不需設置測距裝置，其係藉由擷取數位影像的方式，並透過運算及分析該影像清晰度的方式來達成對焦的效果；然而，既有被動式對焦方法雖可在沒有測距裝置的情況下，透過影像擷取、運算及分析影像清晰度的方式進行影像對焦，但既有被動式對焦方法於運用時，需經由複雜的運算後，方可計算出該影像的清晰度，不僅耗費撰寫程式所需的時間，且亦會增加運算所需的時間，而無法快速地對於影像進行對焦，誠有加以改進之處。

因此，本發明人有鑑於上述既有自動對焦方法於實際使用上的不足與問題，特經過不斷的研究與試驗，終於發展出一種能改進現有缺失之本發明。

本發明之主要目的係在於一種影像自動對焦的方法，其主要係利用計算數位影像的模糊區域面積作為清晰度的指標，此種對焦方式僅需對於待測物與背景的模糊邊緣進行運算，此種對焦方法不需複雜的運算，因此可降低自動對焦時所需的運算時間，進而達到快速對焦之目的者。

為達到上述目的，本發明係提供一種影像自動對焦方法，其操作步驟係包括如下所示：

(a)影像擷取：於待測物的後方設置一光源，使待測物及背景分別呈現一黑色區域及一白色區域，並透過一影像擷取裝置進行影像擷取；

(b)影像處理及計算：將所擷取影像之黑色區域與背景白色區域的像素去除，並計算位於黑色區域及白色區域間模糊區域(灰階區域)的面積總合，即可作為對焦清晰度的指標；以及

(c)資料分析：紀錄每個位置的模糊區域(灰階區域)的面積總合，並尋找白色區域及黑色區域間最小的模糊區域面積值，即可得到最佳的對焦位置。

較佳地，在去除白色區域及黑色區域之像素時，其係藉由黑色閥值(T _B )與白色閥值(T _W )的計算方式進行去除，其中黑色閥值為，而白色閥值為其中M 、N 為影像尺寸大小，I _B (x ,y )為黑色區域的像素灰階值，I _W (x ,y )為白色區域的像素灰階值，而C 為閥值補償係數。

較佳地，在判斷對焦清晰度時，係利用一臨界值化影像g (x ,y )來判別模糊區域的像素，以萃取出影像中高頻訊號，其中該臨界值化影像，其中I (x ,y )為影像像素(x ,y )的灰階值，並將臨界值化影像g (x ,y )進行加總，即可得一對焦清晰度值，其中i 為鏡頭位置。

較佳地，在資料分析的步驟中，係藉由分析最小的對焦清晰度值(Min [S (i )])，來尋找最佳的對焦位置。

藉由上述之技術手段，本發明影像自動對焦方法，係可透過計算及紀錄背景及待測物間模糊區域(灰階區域)面積的大小，進而尋找出最小的對焦清晰度值(Min [S (i )])，即可得到最佳的對焦位置，藉以提供一快速對焦之影像自動對焦方法者。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，玆進一步以圖式(如第一圖所示)所示的較佳實施例，詳細說明如后：本發明之影像自動對焦方法，其主要係以計算待測物與背景之間模糊面積的方式，快速地分析出該待測物在該位置的清晰度，藉以提供一快速對焦的效果，其操作步驟包括如下：影像擷取：於待測物的後方設置一光源，使待測物及背景如第二圖所示分別呈現一黑色區域及一白色區域，並透過一影像擷取裝置進行影像擷取；影像處理及計算：將所擷取的影像進行處理，其係利用黑色閥值(T _B )與白色閥值(T _W )的計算方式，將影像背景與待測物的像素去除，其方程式係分別為：，，其中M 、N 為影像尺寸大小，I _B (x ,y )為黑色區域的像素灰階值，I _W (x ,y )為白色區域的像素灰階值，而C 為閥值補償係數，其中模糊區域(灰階區域)的面積總和係將黑色區域與白色區域的像素值去除，並紀錄黑色區域與白色區域邊界模糊區域的灰階像素值及其總和，即可作為對焦清晰度的指標，其中利用臨界值化影像g (x ,y )判別模糊區域像素，以萃取出影像中高頻訊號，該臨界值化影像，其中I (x ,y )為影像像素(x ,y )的灰階值；將上述的臨界值化影像g (x ,y )進行加總，即可得對焦清晰度值，其中i 為鏡頭位置；以及資料分析：如第三及四圖所示，紀錄每個位置的對焦清晰度S (i )值，並尋找最小的對焦清晰度值(Min [S (i )])，其中該最小值的對焦清晰度值即表示黑色區域及白色區域間的模糊區域的面積最小，即可如第五圖所示得到最佳的對焦位置(S(8)=480)。

藉由上述之技術手段，本發明影像自動對焦方法，係透過計算及紀錄背景及待測物間模糊區域(灰階區域)面積大小的方式，進而尋找出最小的對焦清晰度值(Min [S (i )])，即可得到最佳的對焦位置，藉以提供一快速對焦之影像自動對焦方法者。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

第一圖係本發明影像自動對焦方法之操作流程圖。

第二圖係本發明影像自動對焦方法影像擷取之示意圖。

第三圖係本發明影像自動對焦方法的模糊區域面積與鏡頭位置之曲線關係圖。

第四圖係本發明影像自動對焦方法實際量測後模糊區域面積與鏡頭位置之曲線關係圖。

第五圖係本發明影像自動對焦方法於不同鏡頭位置所擷取的影像示意圖。

Claims (4)

1. 一種影像自動對焦方法，其係包含有以下之操作步驟：(a)影像擷取：於待測物的後方設置一光源，並透過一影像擷取裝置朝向該光源而對該待測物與其背景進行影像擷取，使該待測物及其背景分別呈現一黑色區域及一白色區域，以取得一具黑色區域及白色區域之影像；(b)影像處理及計算：在去除背景及待測物之像素時，其係藉由黑色閥值(T _B )與白色閥值(T _W )的計算方式，將所擷取影像之黑色區域與白色區域的像素進行去除，並計算位於黑色區域及白色區域間模糊區域(灰階區域)的面積總合，即可作為對焦清晰度的指標；以及(c)資料分析：紀錄每個位置的模糊區域(灰階區域)的面積總合，並尋找背景及待測物間最小的模糊區域面積值，即可得到最佳的對焦位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像自動對焦方法，其中黑色閥值為，而白色閥值為，其中M 、N 為影像尺寸大小，I _B (x ,y )為黑色區域的像素灰階值，I _W (x ,y )為白色區域的像素灰階值，而C 為閥值補償係數。
3. 如申請專利範圍第2項所述之影像自動對焦方 法，其中在判斷對焦清晰度時，係利用一臨界值化影像g (x ,y )來判別模糊區域的像素，以萃取出影像中高頻訊號，其中該臨界值化影像其中I (x ,y )為影像像素(x ,y )的灰階值，並將臨界值化影像g (x ,y )進行加總，即可得一對焦清晰度值，其中i 為鏡頭位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之影像自動對焦方法，其中在資料分析的步驟中，係藉由分析最小的對焦清晰度值(Min [S (i )])，來尋找最佳的對焦位置。