CN100594418C - 影像撷取装置、其对焦方法以及影像对比值的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种影像撷取装置、其对焦方法以及影像对比值的确定方法。首先，根据镜头在感光组件上产生的影像的对比值以执行自动对焦，其中影像对比值的确定包含：选取影像的一区域；确定此区域上的每一组邻近像素的亮度差绝对值；以及根据所得亮度差绝对值的分布决定一特定亮度差绝对值作为此影像的对比值，该分布情况通过亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的笔数的对应关系得到。

Description

影像撷取装置、其对焦方法以及影像对比值的确定方法

技术领域

本发明有关于影像处理技术，且特别有关于一种影像撷取装置、其对焦方法以及影像对比值的确定方法。

背景技术

相机的自动对焦功能可以藉助于测距装置测量物相对于镜头的位置，据以调整镜距以对焦。被动式自动对焦的数字相机不需要测距装置，而是利用镜头撷取的数字化影像，以频域转换后的值作为清晰度的关键值，据以改变镜头焦距或是物距，藉以寻找关键值的最大值以呈现最清晰的画面。

而对焦点的搜寻法，正是目前被动式自动对焦的发展课题。现今研发数字相机皆使用专门的数字讯号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)，在DSP内部皆有包含侦测是否成功完成对焦的硬件。但是，此对焦方法仍有缺点。举例来说，例如对焦物为一根头发时，DSP一般的确定方式是把画面中的像素(Pixel)亮度值两两相减之后取平均值或累加作为对比值，但这却会把头发周围像素亮度相减所得的对比值平均，使像素亮度差异大者在对比值中的比重减轻，而无法准确的对焦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供影像撷取装置、其对焦方法以及影像对比值的确定方法。

基于上述目的，本发明提供一种影像撷取装置，包含：一感光组件，用以转换光束为电子讯号；一镜头，用以在上述感光组件上呈像；一处理器，根据在上述感光组件上产生的一影像的对比值以执行自动对焦，其中上述处理器选取上述影像的一区域，确定上述区域上的每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值，并根据上述确定所得亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的分布情况决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值，该分布情况通过亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的笔数的对应关系得到。

本发明所述的影像撷取装置，其中，上述处理器统计所得的所有上述亮度差绝对值中该数值相同的笔数，其中上述分布包含亮度差绝对值对应亮度差绝对值相同的笔数，上述处理器从上述所有亮度差绝对值的最大值往最小值，开始累加上述亮度差绝对值相同的笔数，以及当累加的总笔数加入一第一亮度差绝对值的笔数后等于或大于一预定数目，上述影像的对比值为该第一亮度差绝对值，其中所述累加的总笔数与所述第一亮度差绝对值均针对同一亮度差绝对值。

本发明所述的影像撷取装置，其中，获得上述亮度差绝对值相同的笔数还包含：上述处理器每确定出上述区域上一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即立即对该亮度差绝对值予以分类；以及待上述处理器确定完上述区域上每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即可同时获得上述亮度差绝对值相同的笔数。

根据本发明的影像撷取装置，其对焦方法包含：根据一镜头在一感光组件上产生的影像的对比值以执行自动对焦；在上述自动对焦过程中，利用一利用整个影像的对焦方法搜寻上述影像的最佳对比值；以及当搜寻上述影像的最佳对比值失败时，自动以一利用部分影像的对焦方法搜寻上述影像的最佳对比值。

本发明所述的对焦方法，其中，上述利用整个影像的对焦方法及上述利用部分影像的对焦方法分别选取上述影像的不同区域以确定上述影像的对比值。

本发明所述的对焦方法，其中，上述利用部分影像的对焦方法从上述影像的一区域中的相邻像素的亮度差绝对值分布中，决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值。

本发明所述的对焦方法，其中，上述利用整个影像的对焦方法选取的影像范围为A，上述利用部分影像的对焦方法选取的影像范围为B，且上述区域的范围B不等同于上述影像的范围A。

根据本发明，所述影像对比值的确定方法，包含：根据一镜头在一感光组件上产生一影像，其中上述影像范围为A；选取上述影像的一区域，其中上述区域范围为B；确定上述区域上的每一组邻近像素的亮度差绝对值；以及根据上述确定所得一亮度差绝对值的分布决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值，该分布情况通过亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的笔数的对应关系得到。

本发明所述的影像对比值的确定方法，其中，上述区域的范围B不大于上述影像的范围A。

本发明所述的影像对比值的确定方法，还包含：统计确定所得的所有上述亮度差绝对值中数值相同的笔数，以获得上述分布，其中上述分布包含亮度差绝对值对应亮度差绝对值相同的笔数；从上述所有亮度差绝对值的最大值往最小值，开始累加亮度差绝对值相同的笔数；以及当累加的总笔数加入一第一亮度差绝对值的笔数后等于或大于一预定数目，上述影像的对比值为该第一亮度差绝对值，其中所述累加的总笔数与所述第一亮度差绝对值均针对同一亮度差绝对值。

本发明所述的影像对比值的确定方法，其中，获得上述亮度差绝对值相同的笔数还包含：每确定出上述区域上一组邻近像素的亮度差绝对值后，立即对该亮度差绝对值予以分类；以及待确定完上述区域上每一组邻近像素的亮度差绝对值后，即可同时获得上述亮度差绝对值相同的笔数。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举详尽实施例并配合所附图式做详细说明。

附图说明

图1：显示一影像撷取装置实施例的结构方块图；

图2：显示对焦方法实施例的流程图；

图3：显示对焦方法实施例的流程图；

图4：显示一被动对焦的影像；

图5：显示第二对焦方法实施例的流程图；

图6：显示图4的影像其中一影像区域的像素分布；

图7：显示对比值的决定流程图；以及

图8：显示亮度差绝对值对应亮度差绝对值相同的笔数分布。

具体实施方式

以下揭示一种对比值的确定方法、使用上述方法的影像撷取装置及对焦方法。须要了解的是，以下各实体及步骤的配置只是用以举例，而可以被调整。

在图1的影像撷取装置100中，处理器1耦接记忆体2、感光组件4、输入装置6、镜头8及控制单元9。处理器1为数字讯号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)。控制单元9可以整合在处理器1之中。

感光组件4可以由互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-OxideSemiconductor，简称CMOS)或电荷耦合组件(Charge-Coupled Device，简称CCD)构成。感光组件4从镜头8接收光束，藉以转换为电子讯号作为影像资料。

控制单元9耦接于对焦装置91，并根据处理器1提供的影像信息驱动对焦装置91，藉以自动调整镜头8或感光组件4的位置，以达到对焦的目的。控制单元9根据输入装置6状态激活自动对焦。输入装置6可以包含影像撷取系统100上的快门释放钮或外接式的激活控制装置。

镜头8可以由各种不同的镜头来实作。光束透过镜头8在感光组件4上呈像。举例来说，镜头8可以由数镜片组成，对焦装置91可以包含驱动对焦镜片81的位置的机械部件。

参照图2，处理器1移动对焦镜片81的位置，并根据镜头8在感光组件4上产生的影像的对比值以执行自动对焦。处理器1可以用不同方法进行对焦。

在自动对焦过程中，处理器1先利用第一方法进行对焦，以搜寻影像的最佳对比值(步骤S2)，并判别是否成功找到最佳对比值(步骤S4)。当成功找到最佳对比值时，处理器1结束对焦作业。当搜寻影像的最佳对比值失败时，处理器1自动以第二方法搜寻上述影像的最佳对比值(步骤S6)，其中第二方法不等同于第一方法。

第一方法及第二方法可以分别取影像的不同区域以确定影像的对比值。举例来说，第一方法以整个影像作确定；第二方法则取整个影像的中间1/25的矩形区域以确定影像的对比值，其中第二方法所选取的矩形区域的长宽分别为整个影像的长宽的1/5倍。须要了解的是，实作上第二方法所取的区域可以是不同形状不同大小，也可以在上述影像的不同位置区域。

参照图3，处理器1在对焦镜片81的可移动范围内移动对焦镜片81(步骤S10)。对焦镜片81在每一位置时都会在感光组件4上形成一对应影像(步骤S12)。处理器1确定每一对应影像的对比值(步骤S14)，找出具有最佳对比值的影像(步骤S16)，并将对焦镜片81移至该影像对应的位置(步骤S18)。以此方式，处理器1根据在感光组件4上产生的影像的对比值以执行自动对焦。此对焦方法可优选利用台湾专利申请标题为“自动对焦方法及使用上述方法之影像撷取装置”的说明书揭示的技术。以较大的精度单位移动对焦镜片81，以求出较佳对比值及其对应位置。利用较佳对比值及其对应位置以及另外二笔数据(该对应位置前后有二位置及其二笔对比值)以内差方式求出绝对最佳对比值对应的位置。并将对焦镜片81移至该位置。

图4显示对焦镜片81在一特定位置时，于感光组件4上的呈现影像200(步骤S12)。影像区域201为影像200的中间1/25的矩形区域。在上述第二方法中，处理器1可以从影像200中取影像区域201，再从影像区域201中相邻像素的亮度差绝对值分布中，决定一特定亮度差绝对值作为影像的对比值，详述如下。

参照图5，处理器1取得影像200的影像区域201(步骤S20)，确定影像区域201上的每一组邻近像素的亮度差绝对值，并记录已累积的笔数(步骤S22)。处理器1经由确定取得此影像区域201内亮度差绝对值的分布(步骤S24)。并根据此分布，决定一特定亮度差绝对值作为影像200的对比值(步骤S26)。

以下举例来说明获得亮度差绝对值的分布的方法。影像200可以符合贝尔图样(Bayer pattern)，其亮度差绝对值的分布可经由确定影像区域201中的每组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值，并以处理器1分类、统计而得。如图6所示，像素v1、v3及v5同为红色像素，而像素v2及v4同为绿色像素。处理器1确定像素v1及v3的亮度差绝对值，并以该数值予以分类；确定像素v2及v4的亮度差绝对值，并以该数值予以分类；确定像素v3及v5的亮度差绝对值，并以该数值予以分类….等。如此，待确定完影像区域201中的每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即可同时获得亮度差绝对值的分布。

更进一步地说明，处理器1将影像区域201中相邻且同色的像素亮度值两两相减后取绝对值，再将此亮度差绝对值记录到一数组pixelsAF[]中。数组pixelsAF[]中的元素pixelsAF[0]至pixelsAF[255]的初始值设为0；并以Abs(x，y)函数表示两相邻且同色像素x及y的亮度差绝对值。参照图7，处理器1取得一组两相邻且同色像素x及y(步骤S30)；确定像素x及y的亮度差绝对值Abs(x，y)(步骤S32)。若Abs(x，y)的值为K(K为正整数)，处理器1将pixelsAF[K]的值加1(步骤S34)。例如在影像区域201中若存在一组两相邻且同色像素v1及v3的亮度差绝对值Abs(v1，v3)为255时，将元素pixelsAF[255]的值加1；若一组两相邻且同色像素v2及v4的亮度差绝对值Abs(v2，v4)为230时，将元素pixelsAF[230]的值加1。

处理器1判别像素x及y是否为影像区域201中最后一组相邻且同色的两像素(步骤S36)。如否，则再取影像区域201中另一组两相邻且同色像素(再回到步骤S30)；如是，则执行下一步骤S38。完成上述确定后，即可立即获知绝对值Abs(x，y)相同的笔数，例如若像素亮度差绝对值Abs(x，y)＝255的有2笔，则纪录pixelsAF[255]＝2，若像素亮度差绝对值Abs(x，y)＝254的有4笔，则纪录pixelsAF[254]＝4，如此即可获得如第8图的统计图，即亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的笔数分布300。

最后，依图8所示的结果，处理器1将亮度差绝对值由最大值往最小值累加亮度差绝对值相同的笔数。最初处理器1先预设初始化总笔数Sum＝0，当累加的总笔数Sum加入一亮度差绝对值相同的笔数后等于或大于一预定数目P时，处理器1即设定影像200的对比值为该亮度差绝对值。从实验得知，预定数目P设定为10较佳，故此处预定数目P＝10，并预设变量i＝255(步骤S38)；接着执行累加，Sum＝Sum+pixelsAF[i](步骤S40)；处理器1判定是否Sum≥P(步骤S42)。如否，处理器1将变量i的值减1(步骤S44)，接着继续累加(再回到步骤S40)；如是，处理器1则设定影像200的对比值为变量i的值(步骤S46)。例如若此时变量i的值为253，处理器1即设定影像200的对比值为253。

运用上述方法，可再统计数个不同位置的对比值而找出最大值，最后再驱动对焦镜片81到对应此最大值的位置，以完成对焦。

上述方法以影像的区域确定对比值，其中对比值不是以平均运算求得，而是确定两相邻且同色像素的实际亮度差绝对值，并统计该区域中所有亮度差绝对值的分布情形而得。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，均不脱离本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种影像撷取装置，其特征在于，所述影像撷取装置包含：

一感光组件，用以转换光束为电子讯号；

一镜头，用以在上述感光组件上成像；

一处理器，根据在上述感光组件上产生的一影像的对比值以执行自动对焦，其中上述处理器选取上述影像的一区域，确定上述区域上的每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值，并根据上述确定所得亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的分布情况决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值，该分布情况通过亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的笔数的对应关系得到。

2.如权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，上述处理器统计所得的所有上述亮度差绝对值中该数值相同的笔数，其中上述分布包含亮度差绝对值对应亮度差绝对值相同的笔数，上述处理器从上述所有亮度差绝对值的最大值往最小值，开始累加上述亮度差绝对值相同的笔数，以及当累加的总笔数加入一第一亮度差绝对值的笔数后等于或大于一预定数目，上述影像的对比值为该第一亮度差绝对值，其中所述累加的总笔数与所述第一亮度差绝对值均针对同一亮度差绝对值。

3.如权利要求2所述的影像撷取装置，其特征在于，获得上述亮度差绝对值相同的笔数还包含：

上述处理器每确定出上述区域上一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即立即对该亮度差绝对值予以分类；以及

待上述处理器确定完上述区域上每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即可同时获得上述亮度差绝对值相同的笔数。

4.一种如权利要求1所述影像撷取装置的对焦方法，其特征在于，所述对焦方法包含：

根据一镜头在一感光组件上产生的影像的对比值以执行自动对焦；

在上述自动对焦过程中，利用一利用整个影像的对焦方法搜寻上述影像的对比值；以及

当搜寻上述影像的对比值失败时，自动以一利用部分影像的对焦方法搜寻上述影像的对比值。

5.如权利要求4所述的对焦方法，其特征在于，上述利用部分影像的对焦方法从上述影像的一区域中的两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值分布中，决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值。

6.如权利要求5所述的对焦方法，其特征在于，上述利用整个影像的对焦方法选取的影像范围为A，上述利用部分影像的对焦方法选取的影像范围为B，且上述区域的范围B不等同于上述影像的范围A。

7.一种影像对比值的确定方法，其特征在于，该方法包含：

根据一镜头在一感光组件上产生的一影像，其中上述影像范围为A；

选取上述影像的一区域，其中上述区域范围为B；

确定上述区域上的每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值；以及

根据上述确定所得一亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的分布情况决定一特定亮度差绝对值作为上述影像的对比值，该分布情况通过亮度差绝对值与亮度差绝对值相同的同色且相邻像素的笔数的对应关系得到。

8.如权利要求7所述的影像对比值的确定方法，其特征在于，上述区域的范围B不大于上述影像的范围A。

9.如权利要求7所述的影像对比值的确定方法，其特征在于，所述影像对比值的确定方法还包含：

统计确定所得的所有上述亮度差绝对值中数值相同的笔数，以获得上述分布，其中上述分布包含亮度差绝对值对应亮度差绝对值相同的笔数；

从上述所有亮度差绝对值的最大值往最小值，开始累加亮度差绝对值相同的笔数；以及

当累加的总笔数加入一第一亮度差绝对值的笔数后等于或大于一预定数目，上述影像的对比值为该第一亮度差绝对值；

其中所述累加的总笔数与所述第一亮度差绝对值均针对同一亮度差绝对值。

10.如权利要求9所述的影像对比值的确定方法，其特征在于，获得上述亮度差绝对值相同的笔数还包含：

每确定出上述区域上一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，立即对该亮度差绝对值予以分类；以及

待确定完上述区域上每一组两颜色相同且相邻像素的亮度差绝对值后，即可同时获得上述亮度差绝对值相同的笔数。

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