TWI424247B - 對焦方法及攝像裝置 - Google Patents

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Description

對焦方法及攝像裝置
本發明係關於一種對焦方法及攝像裝置，特別是一種快速及精確之對焦方法及攝像裝置。
在現有的技術中，相機的S0連續對焦作法是在鏡頭現在的位置以及稍近和稍遠位置分別去計算代表清晰程度的對比值，如果中間位置的對比值最高則認為最清晰的位置在掃瞄的範圍內，則採用數學的多項式逼近方法找出最清晰的位置，如果出現在近端或遠端則往對比值大的方向移動直到對比值下降，同樣採用數學的多項式逼近方法找出最清晰的位置，當找到最清晰的位置後，最清晰位置的對比值會被記錄下來以確定場景有沒有變化，如果發現變化則重新啟動S0連續對焦之程序，如果沒有則保持收斂不做動作。
然而，以現有的技術無論間距的使用是使用較大的間距或是較小的間距，都有其缺失；較大的間距造成不穩定的晃動感及對焦的精準度會產生問題；較小的間距則會導致慢速的連續對焦，特別是場景由很遠處移到非常近端時，由於鏡頭每一個取樣點必須消耗擷取frame的時間，在鏡頭行程很長的時候，使用較小的間距將消耗許多時間。
因此，有必要提供一種對焦方法及攝像裝置，以改善先前技術所存在之缺失。
本發明之主要目的係在提供一種對焦方法及攝像裝置，以達到縮減S0連續對焦的時間之效果。
為達成上述之目的，本發明之對焦方法包括下列步驟：偵測變焦鏡頭之起始位置；藉由變焦鏡頭擷取起始位置之影像資訊、第一位置之影像資訊及第二位置之影像資訊，其中第一位置係相對於起始位置並遠離攝像裝置，第二位置係相對於起始位置並接近攝像裝置；判斷起始位置之影像資訊、第一位置之影像資訊及第二位置之影像資訊之中，何者之影像資訊之對比值最高；若起始位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由變焦鏡頭根據起始位置找出正確對焦位置；若第一位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由變焦鏡頭以相對於第一位置且以非等距之對焦距離間隔遠離攝像裝置以找出正確對焦位置；以及若第二位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由變焦鏡頭以相對於第二位置且以非等距之對焦距離間隔接近攝像裝置以找出正確對焦位置。
為達成上述之目的，本發明之攝像裝置包括變焦鏡頭、影像分析模組、對焦距離提供模組及處理模組；其中變焦鏡頭用以擷取複數位置之影像資訊；影像分析模組用以分析複數位置之影像資訊之對比值；對焦距離提供模組用以提供非等距及固定距離之對焦距離間隔；處理模組係電性連接變焦鏡頭、影像分析模組及對焦距離提供模組；藉此，處理模組控制變焦鏡頭在進行對焦作動時，變焦鏡頭先以非等距之對焦距離間隔以擷取複數位置之影像資訊，影像分析模組判斷當某各位置之影像資訊之對比值係上升後，首先下降之位置之影像資訊係概略對焦位置；接著再根據概略對焦位置以等距之對焦距離間隔找出正確對焦位置。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下請先參考圖1關於本發明之攝像裝置之一實施例之架構示意圖。
如圖1所示，本發明之攝像裝置1包括變焦鏡頭10、影像分析模組20、對焦距離提供模組30、演算法模組40及處理模組50；其中變焦鏡頭10用以擷取複數位置之影像資訊；影像分析模組20用以分析複數位置之影像資訊之對比值；對焦距離提供模組30用以提供非等距及固定距離之對焦距離間隔；處理模組50係電性連接變焦鏡頭10、影像分析模組20、對焦距離提供模組30及演算法模組40，且處理模組50係用以控制上述各裝置或模組之運作。
如圖2所示，在本發明之一實施例中，本發明之攝像裝置1係數位相機，但本發明不以此為限，舉例來說，攝像裝置1亦可為數位攝影機、照相手機或具有拍照功能的個人數位助理(personal digital assistant,PDA)或其他具有拍照功能的可攜式電子裝置等。
以下即以圖1及圖2所示的本發明之攝像裝置1為例，詳細說明本發明之對焦方法之各個步驟，但須注意的是，只要能達成本發明之目的，本發明之方法並不以應用在圖1及圖2所示的攝像裝置1為限。須注意的是，在本發明之一實施例中，攝像裝置1係使用S0連續對焦模式進行對焦作動，但本發明不以應用於連續對焦模式為限。
請一併參考圖1至圖4關於本發明之對焦方法之一實施例，其中圖3及圖4係關於本發明之對焦方法之一實施例之步驟流程圖。
如圖3所示，本發明首先進行步驟S701：判斷是否存在正確對焦位置及正確對焦位置是否未改變。
在本發明之一實施例中，正確對焦位置係指變焦鏡頭10可擷取一場景之最清晰影像之對焦位置，在本發明之一實施例中，處理模組50在進行連續對焦模式前，判斷變焦鏡頭10是否已取得場景之正確對焦位置。
若不存在正確對焦位置或因攝像裝置1移動或是整個場景改變而使正確對焦位置改變，則進行步驟S702：偵測變焦鏡頭之起始位置。
如圖2所示，在本發明之一實施例中，處理模組50偵測變焦鏡頭10之起始位置P0，其中起始位置P0係指變焦鏡頭10在未進行連續對焦模式前之位置。
接著進行步驟S703：擷取起始位置之影像資訊、第一位置之影像資訊及第二位置之影像資訊。
在本發明之一實施例中，藉由變焦鏡頭10擷取起始位置P0之影像資訊、第一位置P1之影像資訊及第二位置P2之影像資訊，其中第一位置係P1相對於起始位置P0並遠離攝像裝置1之位置，第二位置P2係相對於起始位置P0並接近攝像裝置1之位置。
接著進行步驟S704：判斷起始位置之影像資訊、第一位置之影像資訊及第二位置之影像資訊之中，何者之影像資訊之對比值最高。
在本發明之一實施例中，影像分析模組20用以分析起始位置P0之影像資訊、第一位置P1之影像資訊及第二位置P2之影像資訊之中，何者之影像資訊之對比值最高。在本發明之一實施例中，影像分析模組20以對比值代表場景之影像之清晰程度，對比值越高，代表越清晰，但本發明不以此為限。
如圖4所示，若起始位置P0之影像資訊之對比值係最高，則進行步驟S705：擷取該位置之前之複數相鄰位置之影像資訊。
在本發明之一實施例中，若起始位置P0之影像資訊之對比值係最高，起始位置P0即為概略對焦位置，則變焦鏡頭10擷取在起始位置P0之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距固定距離，此固定距離係依據變焦鏡頭10之製造廠商而定，但本發明不以此為限。舉例來說，固定距離亦可為使用者自行設定。
最後進行步驟S706：使用演算法計算各相鄰位置之影像資訊並找出正確對焦位置。
在本發明之一實施例中，演算法模組40用以提供演算法並計算出正確對焦位置，其中演算法包括數學的多項式逼近方法，將各相鄰位置之影像資訊之距離與對比值代入演算法，以得到最清晰之正確對焦位置，由於利用以演算法獲得最清晰之正確對焦位置已經在相關技術領域中被廣泛使用，且並非本發明所要改進之重點所在，故在此不再贅述其詳細的計算原理。
如圖3所示，在本發明之一實施例中，若第一位置P1之影像資訊之對比值係最高，則進行步驟S707：擷取第三位置之影像資訊。
如圖2所示，在本發明之一實施例中，若第一位置P1之影像資訊之對比值係最高，則藉由變焦鏡頭10擷取第三位置P3之影像資訊，其中第三位置P3係遠離攝像裝置1，並相對於第一位置P1相距一移動距離。
接著進行步驟S708：判斷第三位置之影像資訊之對比值是否下降。
在本發明之一實施例中，影像分析模組20用以判斷第三位置P3之影像資訊之對比值是否比第一位置P1之影像資訊之對比值低。
若第三位置P3之影像資訊之對比值下降，則進行步驟S705：擷取該位置之前之複數相鄰位置之影像資訊。
在本發明之一實施例中，若第三位置P3之影像資訊之對比值下降，此代表正確對焦位置係位在第三位置P3及第一位置P1之間，第三位置P3即為概略對焦位置，則變焦鏡頭10擷取在第三位置P3之前之複數相鄰位置之影像資訊，進一步地來說，變焦鏡頭10擷取在第三位置P3及第一位置P1之間之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距固定距離，此固定距離係依據變焦鏡頭10之製造廠商而定，但本發明不以此為限。
在本發明之一實施例中，若第三位置P3之影像資訊之對比值係升高，則進行步驟S709：將第一位置P1設為起始位置P0，第三位置P3設為第一位置P1，並改變移動距離。
在本發明之一實施例中，若第三位置P3之影像資訊之對比值係升高，則代表正確對焦位置係位在離第三位置P3之更遠處，處理模組50將第一位置P1設為起始位置P0，第三位置P3設為第一位置P1，且新的第三位置P3與新的第一位置P1相距之移動距離係增加一等差距離或一等比距離，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，進行本發明之步驟S709後，接著重覆步驟S707。
在本發明之一實施例中，若第二位置P2之影像資訊之對比值係最高，則進行步驟S710：擷取第四位置之影像資訊。
在本發明之一實施例中，若第二位置P2之影像資訊之對比值係最高，則藉由變焦鏡頭10擷取第四位置P4之影像資訊，其中第四位置P4係接近攝像裝置1，並相對於第二位置P2相距一移動距離。
接著進行步驟S711：判斷第四位置之影像資訊之對比值是否下降。
在本發明之一實施例中，影像分析模組20用以判斷第四位置P4之影像資訊之對比值是否比第二位置P2之影像資訊之對比值低。
若第四位置P4之影像資訊之對比值下降，則進行步驟S705：擷取該位置之前之複數相鄰位置之影像資訊。
在本發明之一實施例中，若第四位置P4之影像資訊之對比值下降，此代表正確對焦位置係位在第四位置P4及二位置P2之間，第四位置P4即為概略對焦位置，則變焦鏡頭10擷取在第四位置P4之前之複數相鄰位置之影像資訊，進一步地來說，變焦鏡頭10擷取在第四位置P4及二位置P2之間之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距固定距離，此固定距離係依據變焦鏡頭10之製造廠商而定，但本發明不以此為限。
在本發明之一實施例中，若第四位置P4之影像資訊之對比值係升高，則進行步驟S712：將第二位置P2設為起始位置P0，第四位置P4設為第二位置P2，並改變移動距離。
在本發明之一實施例中，若第四位置P4之影像資訊之對比值係升高，則代表正確對焦位置係位在離第四位置P4與攝像裝置1之間，處理模組50將第二位置P2設為起始位置P0，第四位置P4設為第二位置P2，且新的第四位置P4與新的第二位置P相距之移動距離係增加一等差距離或一等比距離，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，進行本發明之步驟S712後，接著重覆步驟S710。
藉由本發明之對焦方法及攝像裝置，攝像裝置係先以非等距之對焦距離間隔以擷取複數位置之影像資訊，並得到一概略對焦位置，再根據概略對焦位置以等距之對焦距離間隔以找出正確對焦位置；由於非等距之對焦距離間隔係以等差距離或等比距離增加，因此可快速找到概略對焦位置，接著再以等距之對焦距離間隔以找到精準之正確對焦位置，可解決在先前技術中，對焦距離間隔皆為使用固定間距而產生變焦鏡頭之對焦時間過久的缺失。
綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1‧‧‧攝像裝置
10‧‧‧變焦鏡頭
20‧‧‧影像分析模組
30‧‧‧對焦距離提供模組
40‧‧‧演算法模組
50‧‧‧處理模組
P0‧‧‧起始位置
P1‧‧‧第一位置
P2‧‧‧第二位置
P3‧‧‧第三位置
P4‧‧‧第四位置
圖1關於本發明之攝像裝置之一實施例之架構示意圖。
圖2係本發明之攝像裝置之一實施例之示意圖。
圖3及圖4關於本發明之對焦方法之一實施例之步驟流程圖。
1．．．攝像裝置
10．．．變焦鏡頭
20．．．影像分析模組
30．．．對焦距離提供模組
40．．．演算法模組
50．．．處理模組

Claims (12)

  1. 一種對焦方法，用於具有一變焦鏡頭之一攝像裝置，該方法包括下列步驟：(a)偵測該變焦鏡頭之一起始位置，其中該起始位置係指該變焦鏡頭在未進行一連續對焦模式前之位置；(b)藉由該變焦鏡頭擷取該起始位置之影像資訊、一第一位置之影像資訊及一第二位置之影像資訊，其中該第一位置係相對於該起始位置並遠離該攝像裝置之位置，該第二位置係相對於該起始位置並接近該攝像裝置之位置；(c)判斷該起始位置之影像資訊、該第一位置之影像資訊及該第二位置之影像資訊之中，何者之影像資訊之對比值最高；(d)若該起始位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由該變焦鏡頭根據該起始位置找出一正確對焦位置；以及(e)若該第一位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由該變焦鏡頭以相對於該第一位置且以一非等距之對焦距離間隔遠離該攝像裝置以找出該正確對焦位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之對焦方法，其中在步驟(b)中，該第一位置係相對於該起始位置並遠離該攝像裝置，且該第二位置係相對於該起始位置並接近該攝像裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之對焦方法，其中步驟(e)更包括下列步驟： (f)若該第一位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由該變焦鏡頭擷取一第三位置之影像資訊，其中該第三位置係遠離該攝像裝置，並相對於該第一位置相距一移動距離；(g)判斷該第三位置之影像資訊之對比值是否下降；(h)若該第三位置之影像資訊之對比值係下降，則根據該第三位置找出該正確對焦位置；其中步驟(h)包括下列步驟：(o)藉由該變焦鏡頭擷取該第三位置之前之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距一固定距離；以及(p)使用一演算法計算各相鄰位置之影像資訊並找出該正確對焦位置；以及(i)若該第三位置之影像資訊之對比值係升高，則將該第一位置設為該起始位置，該第三位置設為該第一位置，並重複步驟(f)，其中該移動距離係增加一等差距離或一等比距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之對焦方法，其中步驟(c)之後，更包括步驟(j)：若該第二位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由該變焦鏡頭以相對於該第二位置且以該非等距之對焦距離間隔接近該攝像裝置以找出該正確對焦位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之對焦方法，其中步驟(j)更包括下列步驟： (k)若該第二位置之影像資訊之對比值係最高，則藉由該變焦鏡頭擷取一第四位置之影像資訊，其中該第四位置係接近該攝像裝置，並相對於該第二位置相距一移動距離；(l)判斷該第四位置之影像資訊之對比值是否下降；(m)若該第四位置之影像資訊之對比值係下降，則根據該第四位置找出該正確對焦位置；其中步驟(m)包括下列步驟：(q)藉由該變焦鏡頭擷取該第四位置之前之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距一固定距離；以及(r)使用一演算法計算各相鄰位置之影像資訊並找出該正確對焦位置；以及(n)若該第三位置之影像資訊之對比值係升高，則將該第二位置設為該起始位置，該第四位置設為該第二位置，並重複步驟(k)，其中該移動距離係增加一等差距離或一等比距離。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之對焦方法，其中在步驟(a)前，更包括下列步驟：(s)判斷是否存在該正確對焦位置及該正確對焦位置是否未改變；以及(t)若不存在該正確對焦位置或該正確對焦位置係改變，則進行步驟(a)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之對焦方法，其中該方法係用於一S0連續對焦模式。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之對焦方法，其中該攝像裝置係包括一數位相機、一數位攝影機、一照相手機或一個人數位助理(personal digital assistant,PDA)。
  9. 一種攝像裝置，包括：一變焦鏡頭，用以擷取複數位置之影像資訊；一影像分析模組，用以分析該複數位置之影像資訊之對比值；一對焦距離提供模組，用以提供一非等距及一固定距離之對焦距離間隔；以及一處理模組，係電性連接該變焦鏡頭、該影像分析模組及該對焦距離提供模組；藉此，該處理模組控制該變焦鏡頭在進行一對焦作動時，該變焦鏡頭先以該非等距之對焦距離間隔以擷取複數位置之影像資訊，該影像分析模組判斷當各位置之影像資訊之對比值係上升後，首先下降之該位置之影像資訊係一概略對焦位置；接著再根據該概略對焦位置以該等距之對焦距離間隔找出一正確對焦位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置，其中該攝像裝置係更包括：一演算法模組，係電性連接該處理模組，該演算法模組用以提供一演算法並計算出一正確對焦位置；其中，該變焦鏡頭擷取該概略對焦位置之前之複數相鄰位置之影像資訊，其中各相鄰位置實質上係相距該固定距離，藉此，該處理模組係控制該演算法模組並根據該 演算法及各相鄰位置之影像資訊並找出該正確對焦位置。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置，其中該攝像裝置係使用一S0連續對焦模式。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之攝像裝置，其中該攝像裝置係包括一數位相機、一數位攝影機、一照相手機或一個人數位助理(personal digital assistant,PDA)。
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