图像捕捉方法和图像捕捉设备的制作方法

文档序号:2771174阅读:296来源:国知局
专利名称:图像捕捉方法和图像捕捉设备的制作方法
技术领域
本发明涉及用于通过从图像数据检测焦距来拍摄照片的图像捕捉方法,以及涉及图像捕捉设备。
背景技术
在如摄像机或电子静态照相机的常规图像捕捉设备中,通过提取所捕捉的图像数据的高频分量来将镜头聚焦。利用此聚焦方法,驱动镜头移到焦点时拍摄照片,对于每个镜头位置,提取图像数据的高频分量以计算反差(contrast)评估值(下文称为反差)。然后移动镜头位置,以便增加反差,并将最大反差位置设定为镜头聚焦的位置。
当对具有高频分量的拍摄主题(例如细条纹图案)拍摄照片时,如果镜头的聚焦位置处成像单元上形成的图像的频率分量超过尼奎斯特频率,则图像中出现熟称为龟纹(moire)的噪声,并且可能有图像质量下降的情况。如果使用光学低通滤光镜来抑制这种龟纹,则存在一个问题,即难以降低制造成本,在没有龟纹出现的情况下,该滤光镜将影响质量。
就此而言,因为过去结构往往不使用光学低通滤光镜来抑制龟纹,所以公知的是检测龟纹的出现,并且如果龟纹出现,则将成像镜头从聚焦位置移到位置偏移量(例如参考专利文档1)。确切地来说,利用这种结构,在从聚焦位置移动镜头的状态中,一般低频的反差较高频的反差仅轻微变化,并利用如下原理检测龟纹的出现作为龟纹出现的低区域频率的反差以类似于高频反差的方式变化。如果检测到龟纹,即如果低区域反差中的变化较高区域反差的变化大于预定值,则通过移动等将镜头从聚焦位置偏移,通过在光学上使成像单元上的图像模糊来抑制龟纹。
但是利用这种结构,仅当低区域反差的变化较高区域反差的变化大于预定值时,才指示龟纹检测和龟纹控制、即镜头移动量,有个问题,即就龟纹控制的范围来说,要顺利地处理摄影师的意图并不总是可能的。
再者,为了补偿变焦镜头中放大时焦点像面的位置偏移,公知有一种结构,用于在移动第一镜头执行放大时,在迫使第二镜头移动以使焦距从距焦位置偏移之后,再次将第二镜头朝焦距方向移动(例如参考专利文档2)。但是,此结构往往在一定景深内移动镜头,这无法抑制龟纹。
专利文档1日本专利申请号3247744(第3页,图4)专利文档2日本专利申请号2795439(第3页,图3,图16(D))发明内容利用相关技术的上文描述的结构,自动设置龟纹控制的范围,而不反映摄影师的意图,并存在一个问题,即不能响应摄影师的意图将镜头移到喜好的位置。
本发明则是着眼于该问题来构思的,本发明的目的是要提供一种可以有效地抑制龟纹的图像捕捉方法和图像捕捉设备。
本发明第一方面的图像捕捉方法包括如下步骤根据所获取的图像数据计算第一焦距,检测此第一焦距的图像数据中是否有龟纹,当第一焦距的图像数据中没有龟纹时将第一焦距设为图像捕捉焦距来进行图像捕捉,当第一焦距的图像数据中有龟纹时根据获取的图像数据计算指定的范围,以及通过将此指定的范围内的多个焦距设为图像捕捉焦距来进行相应的图像捕捉。
利用此结构,如果检测到龟纹,则通过自动按多个焦距拍摄照片来增加根据摄影师的意图拍摄图像照片的可能性。
本发明第二方面的图像捕捉方法与第一方面相同,其中在改变该光学系统的焦距的同时获取多个图像数据,从获取的多个图像数据获取高频分量评估值和低频分量评估值,所述高频分量评估值是相应的高频的反差评估值,所述低频分量评估值是低于高频的频率的低频分量的反差评估值,使用任何一个其中记录所述高频分量评估值的峰值的图像数据来计算第一焦距,检测此第一焦距的图像数据中是否有龟纹,以及当第一焦距的图像数据中没有龟纹时,通过将第一焦距设为图像捕捉焦距来进行图像捕捉,当第一焦距的图像数据中有龟纹时,将基于低频分量评估值的长度所对应的参考评估值与基于高频分量评估值的长度所对应的评估值比较,并通过使这些评估值匹配的点的焦距之间的距离设为指定的范围并将此指定的范围内的多个焦距设为曝光焦距来进行相应的曝光。
利用此结构,当检测到龟纹时,使用高频分量评估值和低频分量评估值根据情况设置所需的镜头移动范围,龟纹被抑制,并且通过对拍摄主题的良好聚焦来成像是可能的。
本发明第三方面的图像捕捉方法与第二方面相同,只是计算参考评估值包括,对于低频分量评估值的峰值与高频分量评估值的峰值吻合时的情况,计算每个图像数据的低频分量评估值与高频分量评估值的比例,以及还使用计算从高频分量评估值相对地减去低频分量评估值。
利用此结构,可以使用高频分量评估值和低频分量评估值容易地计算指定的范围。
第四方面的图像捕捉方法通过将如下三个点或三个以点的焦距设为曝光焦距来进行相应的曝光基于高频分量评估值的评估值与参考评估值匹配的情况中的两个点的焦距以及这两个点的焦距之间的至少一个点的焦距。
这使摄影师可以在充分抑制了龟纹的图像与对拍摄主题的聚焦赋予高于龟纹抑制的优先的图像之间进行选择,以及增加了能够根据摄影师的意图来拍摄照片的可能性。
利用本发明第五方面的图像捕捉方法,设置彼此相邻的多个图像检测区域;根据多个获取的图像数据,使用任何一个其中记录相应反差评估值的峰值的图像数据来对每个图像检测区域计算局部焦距,并且计算根据多个图像数据之间记录相应峰值的位置的移动的可靠性;以及响应所述可靠性和评估的值,从局部焦距和指定的焦距之间选择第一焦距。
利用此结构,为了计算记录反差评估峰值的图像数据位置之间的移动所对应的可靠性,从选择的对象中移除相对移动的拍摄主题的可靠性低的图像检测区域的局部焦距,而且使焦距检测精确成为可能。
利用本发明第六方面,根据曝光条件设置指定的范围和该指定的范围内的曝光次数。
利用此结构,可以将因龟纹效应导致的图像劣化纳入考虑来设置最小曝光次数,以及可以减少曝光时间。
本发明第七方面的曝光方法提供一种模式,用于在一次曝光操作中按多个焦距拍摄照片,以及在选择了此模式的情况中,通过将指定的范围内的多个焦距设为曝光焦距而不考虑有无龟纹来分别进行曝光。
利用此结构,可以根据用户意图而不考虑是否检测到龟纹来拍摄照片。
本发明第八方面的图像捕捉设备包括成像单元、用于使拍摄主题的图像在该成像单元上形成的光学系统、用于更改光学系统的焦距的光学系统驱动部件、用于处理从成像单元输出的图像数据并控制光学系统驱动部件的图像处理部件,其中图像处理部件根据获取的图像数据计算第一焦距,检测此第一焦距的图像数据中是否有龟纹,当第一焦距的图像数据中没有龟纹时,将第一焦距设为图像捕捉焦距,当第一焦距的图像数据中有龟纹时,根据获取的图像数据计算指定的范围,以及通过将此指定的范围内的多个焦距设为图像捕捉焦距来进行相应的图像捕捉。
利用此结构,如果检测到龟纹,则通过自动按多个焦距拍摄照片来增加根据摄影师的意图拍摄图像照片的可能性。
根据本发明,如果检测到龟纹,则可以通过自动按多个焦距拍摄照片来增加根据摄影师的意图拍摄图像照片的可能性。


图1示出本发明的图像捕捉设备的一个实施例的结构图;图2是详细示出该图像捕捉设备的图像处理电路的解释示意图;图3a和3b是不存在模糊时图像捕捉设备的操作的解释示意图,其中(a)是示出窗口与拍摄主题之间的关系的解释示意图,以及(b)是示出反差的评估值变化的解释示意图;图4是示出图像捕捉设备存在模糊时窗口与拍摄主题之间的关系的解释示意图;图5a-5c是示出存在模糊时图像捕捉设备的操作的解释示意图,其中(a)是示出窗口与拍摄主题之间的关系的解释示意图,以及(b)是示出窗口W4和W5的反差的评估值变化的解释示意图;以及(c)是示出窗口与拍摄主题之间的关系的解释示意图;图6是示出拍摄照片时图像捕捉设备的操作的流程图;图7是示出图像捕捉设备的聚焦处理操作的流程图;图8是示出图像捕捉设备的操作的流程图;图9是示出用于计算图像捕捉设备中获取的多个图像数据的操作的流程图;图10是示出图像捕捉设备的加权操作的流程图;图11是示出图像捕捉设备的焦距计算操作的流程图;图12是示出图像捕捉设备的龟纹处理操作的流程图;图13a-13d是示出图像捕捉设备的龟纹处理操作的解释示意图,其中(a)是高频分量评估值和低频分量评估值的处理之前的状态;(b)是将每个评估值归一化情况下的状态;(c)是应用偏移量以计算指定的范围的情况下的状态;以及(d)是在指定的范围内设置了曝光焦距的情况下的状态;以及图14示出本发明的图像捕捉设备的另一个实施例的操作的流程图。
具体实施例方式
在下文中,将参考附图描述本发明的图像捕捉焦距检测方法和图像捕捉设备的一个实施例。
在图1中,引用编号10是图像捕捉设备,而且该图像捕捉设备10是设有用于拍摄静态图片或动画的聚焦装置的数字摄影机,它包括设有镜头和光圈的光学系统11、作为成像单元的CCD 12、按顺序输入CCD 12的输出的模拟电路13、A/D转换器14、构成图像处理部件的图像处理电路15、作为存储部件的例如RAM等的存储器16、构成例如图像处理部件的控制部件的CPU 17、被CPU 17控制以用于驱动CCD 12的CCD驱动电路18、被CPU 17并构成光学系统驱动部件的电动机驱动电路19、构成用于向前和向后驱动光学系统11的聚焦镜头以改变焦距的光学系统驱动部件的电动机20、例如液晶显示器等的图像显示单元21、例如存储卡的图像存储媒体22等等,虽然附图中未示出,但是还包括机壳、例如捕捉按钮或切换开关的构成图像捕捉模式选择部件的操作部件、电源和输入/输出端子等。
CCD 12是电荷耦合装置类型的固定成像单元,它是采用电荷耦合装置的图像传感器,并设有在光接收面上以二维点阵形状按固定间距设置的大量像素。CPU 17是所说的微处理器,它执行系统控制。利用此实施例,CPU 17执行光学系统11的光圈控制和焦距放大控制(聚焦控制),具体来说通过电动机驱动电路19使用电动机20驱动光学系统11,即向前和向后改变单个或多个聚焦镜头的位置来执行聚焦控制。CPU 17还通过对CCD驱动电路18的控制、对模拟电路13的控制、对图像处理电路15的控制、对存储器16中存储的数据的控制、对图像显示单元21的控制以及向图像存储媒体22存储和从图像存储媒体22读取来执行CCD 12的驱动控制。存储器16由便宜的DRAM等构成,它用作CPU 17的程序区域、CPU 17和图像处理电路15的工作区域、对图像存储媒体22的输入缓冲器、用于图像显示单元21的视频缓冲器、以及用于其他图像数据的临时存储区域。
入射到CCD 12上的拍摄主题具有使用CPU 17通过控制光学系统11的光圈来调节的光强度。CCD 12由CCD驱动电路18驱动,将来自拍摄主题光的光电转换所得到的模拟视频信号输出到模拟电路13。CPU 17还通过CCD驱动电路18来执行对CCD 12的电子快门的控制。模拟电路13由相关的双采样电路和增益控制放大器构成,它执行消除从CCD 12输出的模拟视频信号中的噪声并放大图像信号。模拟电路13的增益控制放大器的放大电平也由CPU 17来控制。
模拟电路13的输出被输入到A/D转换器14,然后被A/D转换器14转换成数字视频。转换的视频信号原样地临时存储在存储器16中以等待处理(稍后将予以描述),或者输入到图像处理电路15并进行图像处理,然后经存储器16使用图像显示单元21来显示,或者根据用户的意图将动画或静态图像存储在存储媒体22中。处理之前已临时存储在存储器16中的图像数据也由CPU 17或图像处理电路15或二者来处理。
如图2所示,本实施例的图像处理电路15由区域确定电路31、作为反差检测部件的滤波器电路32、峰值确定电路33、峰值位置确定电路34、以及运算电路35构成。
确切地来说在预定镜头位置处,在光学系统11设为适合焦距的状态中,入射到光学系统11上的拍摄主题图像通过CCD 12,并被制作成图像信号,然后通过模拟电路13和A/D转换器14被转换成数字图像数据。从A/D转换器16输出的数字图像数据被存储在存储器16中,但是为了确定聚焦图像范围W,即图3等所示的用于聚焦的图像区域,由区域确定电路31执行区域确定处理。该聚焦图像范围W具有两个或两个以上图像检测区域,但是本文中将描述由窗口W1至W9构成的图像检测区域Wh的情况,并具有用于在每个窗口W1至W9中计算从光学系统11到拍摄主题T的焦距(下文称为拍摄主题焦距)的部件,即,在拍摄主题T的多个部分的范围中计算从光学系统11到拍摄主题T的焦距(下文称为拍摄主题焦距)部件。确切来说,为了检测聚焦图像范围W的每个窗口W1-W9的反差量级,由滤波器电路32除去高频分量等,然后为每个窗口W1-W9计算反差评估值。该滤波器电路32可以使用用于提取相当高频率的高频分量的高通滤波器(HPF)精确地提取图像数据反差,以便检测反差。
同样利用此实施例,为了检测龟纹,除了高通滤波器(HPF)外,滤波器电路32还设有低通滤波器(LPF)。如图13(a)所示,对于每个图像数据的每个窗口,使用高通滤波器提取高频分量,以便可以获取相当高反差的评估值(图13(a)所示的高频率分量评估值VH),同时,使用低通滤波器提取低频分量,以便可以获取较高频评估值构成相当低反差(图13(a)所示的低频分量评估值VL)的评估值。利用此结构,在将镜头从聚焦位置移动的状态下,一般低频的反差较高频的反差仅稍微改变,并利用如下原理检测龟纹的出现作为龟纹出现的低区域频率的反差以类似于高频的反差的方式变化。在下文中,将描述用于使用高通滤波器提取的高频分量来检测反差并设置第一焦距的结构。
利用此实施例,由峰值确定电路33对每个窗口W1-W9的图像,将来自每个水平滤波器电路32的计算的评估值中的最高评估值作为每个窗口W1-W9的评估值输出。同时,提供峰值位置确定电路34,以从构成正在计算的窗口W1-W9的起始点的位置开始计算图像数据上由峰值确定电路33获得最高评估值的位置(下文称为峰值位置)。这些峰值确定电路33和峰值位置确定电路34的输出即窗口W1-W9的每个水平线的反差评估值的峰值位置和存储峰值位置的峰值位置临时地保存在存储器16中。
作为运算部件的运算电路35在每个窗口W1-W9内将为CCD 12的每个水平线计算的峰值和峰值位置相加,输出每个窗口W1-W9求和的峰值和求和的峰值位置,这是水平方向上峰值位置的平均位置,然后将求和的峰值和求和的峰值位置作为每个窗口W1-W9的值传递到CPU 17。用于计算每个窗口W1-W9的求和的峰值的运算电路35可以配置为仅计算规定范围以上的峰值。
然后驱动光学系统11,镜头位置在设置的范围(驱动范围)内变化,将每个镜头位置的求和的峰值和求和的峰值位置输出并存储在存储器16中。还可以根据镜头放大、距离信息和用户指定的曝光条件将该驱动范围、即聚焦处理的多次曝光设为适合的值。在该驱动范围中,如下文所示,还可以在例如评估值大于图3(b)的预定值FVTHn的情况下使用评估值计算的结果来减少曝光次数并缩短聚焦时间。
在该驱动范围中,比较每个窗口W1-W9的峰值,如果有镜头的驱动方向的峰值,则将它设为每个窗口W1-W9的峰值。
然后可以估算该峰值附近的拍摄主题T上的聚焦。将根据该峰值估算的焦距设为每个窗口W1-W9的局部焦距。
本文中,在聚焦图像范围W中,因为设置了多个窗口W1-W9,所以有拍摄主题T正在移动靠近峰值的多个窗口,以及还有靠近峰值精确地捕捉拍摄主题T而不会模糊的窗口。
确切来说,在每个窗口W1-W9的局部焦距中,有一些具有高可靠性(有效)而有一些具有低可靠性(无效)。CPU 17使用峰值和峰值位置的计算结果来确定每个窗口W1-W9的可靠性,并在聚焦位置指定装置中执行加权。
例如,如果峰值位置的平均位置突然移动靠近局部焦距,或如果水平方向上相邻的窗口W1-W9的峰值位置的平均位置突然移动,则可以预测因拍摄主题T的移动而将出现模糊,并因此将窗口W1-W9的权重设得小。另一方面,如果峰值位置的平均位置没有多大变化,则确定拍摄主题T没有在移动,并不将权重设得更小。
并且,如果窗口的拍摄主题T的峰值位置移动到另一个窗口中,则峰值和峰值位置显著改变。因此,对于峰值和峰值位置显著改变的窗口,将权重设得小,即,降低可靠性,由此对捕捉拍摄主题T的窗口的局部焦距赋予优先。
因为在每个窗口W1-W9内沿水平方向评估反差峰值,所以如果有这些窗口W1-W9内的拍摄主题T的反差峰值,则评估值中没有变化,即使是拍摄主题T移动。
在峰值和峰值位置显著随镜头位置移动而改变的情况中,可能窗口内有许多噪声或没有反差,因此确定没有拍摄主题T,并将权重设得小。
还有预先设置,可以基于例如亮度数据、镜头放大等摄影条件根据图像数据评估值计算权重的范围。
CPU 17将评估值乘以每个窗口W1-W9的权重,以得到加权的评估值。
如果加权的评估值小于预定值,则作为确定部件的CPU 17使该评估值无效,并不再使用该值。
作为确定部件的CPU 17将每个镜头驱动位置的加权的评估值与反差处于最大处的最终聚焦位置相加。确切来说,如果将评估值计算的结果传递到CPU 17,则将每个窗口W1-W9中获取的评估值(求和的峰值和求和的峰值位置)相加,并将当前镜头位置处的拍摄主题的位置作为一个评估值来计算。当执行该计算时,如果将峰值位置除每个窗口W1-W9内的垂直线的数目,则可以发现峰值位置的重心。求和是通过减少从水平方向到边角的窗口中重心的大变化和重心移动的窗口评估值的加权来执行,以获取最终的评估值。
然后选择有效评估值中的最小局部拍摄主题距离,选择该局部拍摄主题距离作为焦距。确切来说,基于最终评估值的大小,CPU 17使用电动机驱动电路19和电动机20来指示光学系统11的镜头移到最终评估值为最大的位置。如果最终评估值中没有变化,则经电动机驱动电路19发出指令以停止电动机20。
因为此加权,可以避免因拍摄主题T的模糊导致的峰值的误选,这意味着即使采用具有多个区域的多个焦距计算,仍可以执行选择而不导致模糊。因此,可以使用对一般是有效的焦距给予优先的装置来正确地选择聚焦位置。
构成光学系统11的镜头的聚焦位置、即镜头聚焦在指定距离所在的位置因放大系数和光圈位置的变化而改变,以及还因支撑镜头的镜头筒的温度和位置误差等的条件而改变。除了聚焦位置的指定驱动范围外,还考虑因这些条件的变化而改变的量,光学系统11设有在短距离侧和长距离侧的可变可驱动范围、即超行程区域,以及将构成CPU 17的控制部件设为能够在该超行程区域中驱动镜头。
例如,如果当设计的摄影距离范围是从50cm到无限远时,镜头位置的改变总量是10mm,而且该改变量的最大整数值是1mm,在短距离侧和长距离侧分别提供1mm的超行程区域,并且镜头聚焦位置的总变化(即驱动范围)设为12mm(10+1+1)。通过以此方式提供超行程区域,因为可以在此超行程区域中驱动镜头位置,所以可以满足设计的摄影距离范围。
接下来,将参考图3至图13描述本实施例的自动聚焦操作和曝光操作。
利用此实施例,在执行自动聚焦时,如果检测到龟纹,则执行聚焦包围曝光(下文称为包围曝光),以在单个曝光操作中在多个焦距处执行图像数据的连续曝光,作为前提,为了达到精确聚焦,将图像数据分成多个窗口,即使拍摄主题中存在相机抖动,仍可以实现精确聚焦。
首先,在将图像数据分成多个窗口以实现精确聚焦的结构中,将参考图3描述不存在因相机抖动而导致模糊的情况中的操作。
利用此实施例,如图3(a)所示,聚焦图像范围W被设置在CCD 12的表面的中心,也将该聚焦图像范围沿水平方向分成三个区域并沿垂直方向分成三个区域,从而得到9个区域,即窗口W1-W9。可以适当地设置窗口的数量,只要有多个相邻区域即可。如果拍摄主题T没有模糊,则将其安排为使每个窗口W1-W9有足够的反差。
在图3(a)所示的状态中,图3(a)中的曲线Tc表示评估反差的结果。该示例示出在对使用具有由电动机20从近到远驱动的焦点的光学系统11拍摄的拍摄主题的多个图像数据进行评估的情况中,由评估值的求和得到的最大值,以及将理解拍摄主题距离Td是评估值的峰值P。
接下来,将参考图4至图6描述因相机抖动而导致拍摄主题模糊的情况中的操作。
首先,参考图4,将描述在具有多个区域的方法中因手抖动的拍摄主题移动而导致的模糊。
图4示出摄影时因手抖动而导致图像捕捉设备10相对于拍摄主题T相对移动的情况,并示出按从景S(H-1)到景S(H+1)的时间序列更改光学系统11的镜头位置的同时输入图像数据的聚焦图像。确切来说,在该状态下,如果出现拍摄主题移动或手抖动,对于景S(H-1)来说,例如在窗口W1中拍摄主题的反差大的部分移动到景S中的窗口W5中,并移动到景S(H+1)中的窗口W9。如果仅使用指定的窗口(例如窗口W1)来评估反差评估值,则在该状态下不会执行正确的评估。
图5也示出聚焦操作期间出现手抖动的情况。在图5(a)示出的情况中,聚焦范围W设为与图3(a)相同,但是存在因拍摄主题T从虚线T4所示的位置移动到实线T5所示的位置而导致的拍摄主题模糊,以及示出拍摄主题T的反差是例如从窗口W4到窗口W5的大移动的部分。在该拍摄主题从T4移动到T5期间,如果执行驱动光学系统11的镜头的聚焦操作,则由评估窗口W4的反差得到的评估值由曲线Tc4示出,如图5(b)所示,以及评估窗口W5的结果由曲线Tc5示出;如果以曲线Tc4是窗口W4的评估值为例,则不同于拍摄主题距离Td的位置Td4成为评估峰值P4,从而导致例如无法区别是否存在对应于每个距离的多个拍摄主题等的问题。
图5(c)也示出相对于窗口W1-W9移动的峰值位置。使用每个窗口W1-W9中沿水平方向的像素数量来确定拍摄主题T沿水平方向移动时的峰值位置的范围,其中峰值位置X1表示将图5(a)的窗口W4中的峰值位置的参考点设为A的情况,以及峰值位置X2表示将图5(a)的窗口W5中的峰值位置的参考点设为B的情况。当作为镜头位置的光学系统11的焦距设为N时,将靠近N的方向设为N-1,而远离的方向设为N+1。本文中,在光学系统11的镜头位置从N-1沿远离的方向移动到N+1的点处,峰值位置从窗口W4移动到窗口W5。在该状态中,因为峰值位置明显变化,所以即使聚焦操作期间也容易检测拍摄主题模糊。
但是,即使在出现此类型的图像模糊的情况中,只要反差大的部分没有跨多个窗口移动,例如涉及到窗口W9,则有一些窗口具有正确的评估值。因此,通过使用加权来减小与检测跨多个窗口的峰值位置变化部分同时改变的窗口的评估值,可以计算正确的评估值峰值位置。
接下来,将参考图6至图12的流程图描述检测到龟纹时自动执行包围摄影的曝光操作。图6示出整个曝光操作,图7示出执行上文描述的加权处理的聚焦控制方法的整个聚焦处理,以及图8至图12详细示出图7的聚焦处理的局部过程。
首先,将参考图6的流程图描述S1序列,它是用于拍摄静态图片的序列。该S1序列是将快门按下一半的状态的序列;首先,就用户是否将利用包围摄影而言,确认是否预先设置了它(步骤11);如果设置了包围摄影,则将标志(BL_FLG)设为1(BL_FLG=1)(步骤12);而如果未设置包围摄影,则将标志(BL_FLG)设为0(BL_FLG=0)(步骤13)。该标志(BL_FLG)在后续步骤中用于确定是否使用包围摄影。
接下来,执行曝光处理(步骤14)。该曝光处理执行用于聚焦的曝光控制,并且它是确定拍摄主题的最优曝光的控制的处理,并且主要确定快门速度和光圈,以及例如作为成像单元的CCD 21的增益的设置。
接下来,如图7的流程图所示,执行聚焦控制(步骤15)。就聚焦处理而言,利用此实施例,除了是正常曝光模式(即短距离优先模式)的正常模式外,摄影师还可以选择并设置长距离优先模式,摄影师可以使用称为远景模式或无限远模式的模式来指定摄影距离范围。确切来说,利用此结构,提供作为摄影模式选择部件的操作部件,它允许摄影师选择长距离优先模式或短距离优先模式,首先,如图7和图8所示,执行摄影模式的设置处理(步骤100)。
即当指定摄影距离范围时,首先作为聚焦条件,关联图像捕捉设备10的摄影模式,并且必须确定摄影距离范围附带镜头移动范围。如果图像捕捉设备10的摄影模式是正常模式,且距离是从50cm到无限远,则相应地设置了镜头驱动范围。同样地,如果图像捕捉设备10的摄影模式能够设为非正常模式的其他模式,例如远景模式(无限远模式)或微距模式,则提供允许摄影师指定摄影距离范围(即镜头驱动范围)的操作部件。
利用此聚焦处理,在确定最终焦距的方法中,摄影师操作图像捕捉设备10中提供的操作部件来选择摄影模式以设置短距离优先模式或长距离优先模式。如果图像捕捉设备10的摄影模式是长距离优先模式,则设置最远距离选择模式以驱动镜头,以便将摄影图像内的最远距离设为焦距。同样地,利用短距离优先模式,设置最短距离选择模式,以将与被拍摄的图像的最短距离设为焦距,并且通常使用的短距离优先摄影成为可能。
确切来说,图7所示的摄影模式设置处理(步骤100)首先确定摄影师是否确定了摄影距离范围(步骤151),如图8所示。然后,如果执行模式选择以选择摄影距离范围,则还确定是否选择了距离模式(步骤152),如果选择了距离模式,则设置最短距离选择模式(步骤153),而如果未选择距离模式,即在正常模式或微距模式的情况中,则设置最近距离选择模式(步骤154)。确切来说,根据摄影距离范围自动确定摄影模式是否对长距离给予优先。
另一方面,在步骤151,如果未检测到选择摄影距离范围的模式,则还确定是否选择了长距离优先模式(步骤155),如果摄影师选择了长距离优先模式,则设置最长距离选择模式(步骤153),而如果未选择距离模式,则选择最近距离选择模式(步骤154)。确切来说,确定可根据摄影师的意图以优先方式确定最终焦距的摄影模式。
在此曝光模式确定之后,使用标志(BL_FLG)来确定摄影师是否设置了包围摄影(步骤156);以及如果设置了包围摄影(BL_FLG=1),则设置摄影师指示的曝光次数(步骤157)。同样地,如果未设置包围摄影(BL_FLG=0),则在检测到龟纹的情况中,在此后,考虑摄影条件自动设置执行包围摄影的指示的曝光次数。本文中,使用因聚焦放大倍率(focus magnification)或光圈位置导致的变化所致的变化,并使用诸如支撑镜头的镜头筒的温度和空间方位差异之类的条件,在设计的摄影距离范围中给出摄影条件。
返回到图7,在聚焦处理的情况中,使用多个图像,但是在初始镜头位置或当前镜头位置处,执行一个屏幕的聚焦处理的图像捕捉,并获取聚焦图像范围W的图像数据(步骤101)。接下来,在捕捉的图像数据中,对每个聚焦图像范围的每个窗口W1-W9计算反差评估值(步骤102)。这些评估值是作为高频分量的反差评估值的高频分量评估值,以及作为低频分量的反差评估值的低频分量评估值;并且在这些评估值的计算中,使用高频分量将每个窗口W1-W9中所有线的峰值的第一个相加。接下来,为每个窗口W1-W9获取与所有线的峰值的相应参考位置的相对位置,将这些相对位置相加,并计算拍摄主题T的平均位置(步骤103)。确切地来说,利用该实施例,对此计算使用高频分量。然后计算曝光的次数N(步骤104),并直到完成N次曝光(步骤105),才执行摄影,若未完成N次曝光,则移动光学系统11的镜头(步骤106),即将镜头移动并且聚焦处理的图像捕捉重复N次(步骤101-106)并获取连续图像数据的评估值。
在步骤106中驱动镜头位置相对靠近拍摄主题T的距离的情况中,反差特征、拍摄主题T的主要特征充分反映在由步骤101中聚焦拍摄的图像数据在步骤103中计算的平均位置中。因此,具体来说当因手抖动而使拍摄主题在镜头位置靠近拍摄主题T的距离的窗口中移动时,峰值位置的平均位置改变。
现在将参考图9的流程图,描述聚焦操作(步骤104)时图像数据的曝光次数N的计算部分。
曝光次数N的此设置是要根据光学系统11的镜头的放大倍率或与要拍摄的拍摄主题T的距离信息或根据摄影师指定的摄影条件来改变曝光次数N以获取足够的必要图像数据。
首先,将图7的步骤103中计算的每个窗口W1-W9的高频分量的评估值FV(高频分量评估值VH)与指定的参考值FVth比较(步骤201);如果评估值Fv大于参考值FVT,则令N等于N0(步骤202)。还可以取消步骤201的处理,或根据聚焦放大倍率对N输入N0作为变量。同样地,在评估值FV小于或等于参考值FVTHn(步骤201)的情况中,并且因作为图像捕捉设备10的操作者的摄影师的设置而设置近距离摄影模式(步骤203),或如果聚焦放大倍率相对较大,例如2x或以上(步骤204),则对N输入N2(步骤205)。另一方面,在非上面所描述的那些情况的条件下,即在评估值FV小于或等于参考值FVTHn(步骤201)的情况中,不是近距离摄影(步骤203),并且聚焦放大倍率相对较小(例如小于2x),则对N输入N1(步骤206)。本文中,值N0、N1和N2具有如下关系N0<N1<N2;如果它是近距离摄影和聚焦放大倍率大,则将曝光次数设得大,精细设置光学系统11的镜头驱动的设置以允许精细评估,但是如果计算的评估值FV大于或等于指定的参考值FVTHn,或如果拍摄主题T靠近光学系统11,则将曝光次数N设得小,以便能够缩短聚焦时间。确切来说,通过提供部件来使用评估值以执行镜头驱动范围的选择性设置,可以缩减聚焦时间而不会降低聚焦精度。
如图7所示,为通过N次曝光获取的峰值位置的平均位置判断手抖动等,并计算每个窗口Wh(W1-W9)的可靠性的权重(步骤S111)。现在将参考图10的流程图描述使用该判断部件来计算权重。
利用此处理,首先,预先设置Kp=PTH(base)(步骤301),并且它是峰值平均位置移动量PTH的初始值;对于捕捉每个景的聚焦图像范围W中的每个窗口Wh,获取表示步骤102中计算的评估值中的最高评估值的单个或多个景S(h)Wh(步骤302)。
同样地,此峰值平均位置移动量PTH用作选择每个窗口Wh的权重的最终判断值,并且它是根据例如亮度、焦距等的摄影条件而变化的变量。
确切来说,在拍摄的景的亮度相对较高(步骤303)的情况中,因为快门速度相对较高,所以窗口Wh内的移动量往往较小。将峰值平均位置移动量PTH的百分比设为小于预先设置的初始值kP=PTH(base),即将乘以峰值平均位置移动量PTH的百分比K(L)设为例如,80%(步骤304)。另一方面,如果拍摄的景的亮度相对较低(步骤303),则将百分比K(L)设在100%(步骤305)。接下来,当与聚焦放大倍率低比较时,聚焦放大倍率相对较高(步骤306)时,有较大的相机抖动的可能性,所以将峰值平均位置移动量PTH的值的百分比设为小于预先设置的初始值PTH(base),即例如将乘以峰值平均位置移动量PTH的百分比K(L)设为80%,(步骤307)。另一方面,如果聚焦放大倍率相对较低(步骤306),则将百分比K(L)设在100%(步骤308)。
将预先设置的初始值PTH(base)乘以对应于亮度和聚焦放大倍率获得的百分比K(L)和K(f),以计算峰值平均位置移动量PTH作为拍摄的景中的最优判断值(步骤309)。确切来说,执行PTH=Kp×K(L)×K(f)的计算。本文已根据亮度和聚焦放大倍率计算了峰值平均位置移动量PTH,但是如果可以预先获得最优判断值,则可以使用峰值平均位置移动量的初始值PTH(base)作为峰值平均位置移动量PTH。
接下来,计算每个窗口Wh的可靠性;首先初始化作为加权量的加权系数(步骤310)。该加权系数表示为100%的比例,并初始化为例如100%。同时,设置变量m,使得可以将加权系数设为根据获得的峰值平均位置移动量PTH的变量。例如,如果加权系数设为四个等级,则m可以是4、3、2或1,且初始值是4。
当确定权重时,以可变方式将关于获得的峰值平均位置移动量的百分比设为使用变量m的峰值平均位置移动量PTH(m)(步骤311)。确切来说,通过将获得的峰值平均位置移动量PTH除以变量m来获得峰值平均位置移动量PTH(m)。
当景S(H)Wh中所示的峰值平均位置ΔPS(H)Wh与前一个景S(H-1)Wh中所示的峰值平均位置ΔPS(H-1)Wh之差的绝对值大于峰值平均位置移动量PTH(m)时,作为确定部件的CPU 17确定因为手抖动而使拍摄主题T已跨窗口W1-W9移动,或已影响评估值计算(步骤312)。当景S(H)Wh中所示的峰值平均位置ΔPS(H)Wh与下一个景S(H+1)Wh中所示的峰值平均位置ΔPS(H+1)Wh之差的绝对值大于峰值平均位置移动量PTH(m)时,确定部件确定因手抖动而使拍摄主题T已跨窗口W1-W9移动,或已影响评估值计算(步骤313)。另一方面,如果这些差的这两个绝对值小于或等于峰值平均位置移动量PTH(m),则确定不存在手抖动或未影响评估值计算,并且不降低该窗口Wh的加权系数。当变量m增加时,比较的峰值平均位置移动量PTH(m)减小,峰值平均位置移动量的判断变得困难,根据峰值平均位置移动量PTH(m)确定加权系数(步骤315)。然后,在步骤312或步骤313,如果这些差的绝对值的任一个大于设置的峰值平均位置移动量PTH(m),则确定存在手抖动,则降低该窗口Wh的权重,并且将加权系数降低到例如最大值的25%(步骤315)。然后通过每次从初始值4减去1重复该比较操作(步骤311-317),直到该变量变成0为止(步骤316),并且为每个变量确定权重(步骤314、315)。将最小加权系数设为例如25%,但是这并非限制,而是还可以设为最小值例如0%。同样地,将峰值平均位置移动量PTH(m)设为前一个步骤获得的峰值平均位置移动量的百分比,但是如果可能的话,还可以使用多个预定的最优确定值。
以此方式,通过提供多个确定参考来确定是否存在手抖动,可以将可靠性等级设为多个更精细划分的等级。
重复该操作(步骤301-318),直到为所有窗口W1-W9完成计算。使用此权重,可以将每个窗口W1-W9的可靠性量化为加权系数。
通过对与窗口S(H)Wh相邻的窗口执行上文描述的处理,可以确定是否存在对构成峰值的拍摄主题移动的任何影响,例如手抖动。确切来说,如图7所示。在计算每个窗口Wh的加权系数(可靠性)之后,首先将EvalFLG设为0(步骤112)。此后,在具有加权系数(即可靠性)为100%的窗口Wh的数量大于或等于预定值、例如50%的情况中(步骤113),或在相邻窗口Wh的可靠性大于或等于预定值、例如有100%窗口Wh的情况中(步骤114),确定该景中的拍摄主题T没有移动,并且比较评估值是否大于预定的确定值(步骤117)以确定它们有效还是无效,而不执行下文描述的评估权重。
另一方面,如果步骤113或步骤114的条件都不满足,则执行增加加权系数的计算处理,如下文所描述的。确切来说,在为每个窗口W1-W9计算加权系数之后,将获得的加权系数乘以每个窗口W1-W9的所有评估值,并且在每个评估值本身中反映评估值权重(步骤115)。同时,为了显示已经执行增加权重的计算处理,将EvalFLG设为1(步骤116)。
然后执行比较,以查看每个加权的评估值是否大于预定的确定值VTH(步骤117),并且对所有窗口W1-W9执行确定作为评估拍摄主题是有效的(步骤118)还是无效的(步骤119)的操作(步骤117-120)。
然后,如果多个窗口是有效的,则CPU 17对于已经视为有效的的窗口从多个聚焦位置(即局部聚焦位置)中执行焦距计算(步骤121),以获取焦距。
图11中详细地示出了步骤121的焦距计算。本文中,首先根据EvalFLG的状态确定是否已在评估值的计算中增加了权重(步骤501);如果有加权,则对每个距离增加那些评估值(步骤502),而如果没有加权,则不增加它们。根据这些评估值,获得峰值聚焦位置(峰值位置)(步骤503),下文将予以描述。基于图7的步骤100中确定的摄影模式,如果设置了驱动范围选择(步骤504),则在所有这些峰值聚焦位置都在设置的摄影距离范围之外(步骤505)的情况中,或所有峰值聚焦位置的可靠性都小于或等于指定的值、例如25%或更小(步骤506)的情况中,确定拍摄主题的计算是不可能的(步骤507)。在此情况中,根据步骤100中预先设置的摄影模式强制性地将指定的距离设为聚焦位置(焦点的位置)。本文中,因为摄影模式是最短距离选择模式或最长距离选择模式,所以在确定拍摄主题距离的计算是不可能的情况中,确定是否是最长距离选择模式(步骤507);在最长距离选择模式的情况中设置指定的距离1(步骤508),但是如果不是最长距离选择模式,则设置指定的距离2(步骤509)。本文中,指定的距离1设为比指定的距离2长的距离,(指定的距离1>指定的距离2)。然后确定焦距确定是不行的(步骤510)。
同样地,基于图7的步骤100中设置的摄影模式,即使未设置驱动范围选择(步骤504),在所有峰值聚焦位置的可靠性都小于或等于指定的值、例如25%或更小(步骤506)的情况中,确定拍摄主题距离的计算是不可能的(步骤507),并执行相同的处理(步骤508-510)。
另一方面,在步骤504-505,如果情况并非上文所描述的那些,即当设置了驱动范围选择(步骤504)时,有对应于通过设置的摄影模式提供的摄影模式的摄影距离范围中的至少一个峰值聚焦位置(步骤505),并且该设置的摄影距离范围内的峰值聚焦位置具有的可靠性大于指定的值、例如大于25%(步骤506),则确定拍摄主题距离的计算是可能的。然后,在由步骤100的摄影模式确定的选择模式内确定峰值位置时,如果它是最长距离选择模式(步骤511),则从有效的窗口W1-W9中选择具有最远峰值位置的局部聚焦位置,并将该位置设为聚焦位置(步骤512),而如果它不是最长距离选择模式(步骤511),即它是最短距离选择模式,则从有效窗口W1-W9中选择具有最近峰值位置的局部聚焦位置,并将该位置设为聚焦位置(步骤513)。然后确定焦距确定是可以的(步骤514)。
同样地,基于图7的步骤10中确定的摄影模式,即使未设置驱动范围选择(步骤504),如果至少有一个峰值聚焦位置具有的可靠性大于指定的值、例如具有大于25%的可靠性的峰值聚焦位置(步骤506),则确定拍摄主题距离的计算是可能的,并执行相同的处理(步骤511-514)。
接下来,现在将参考描述图13的原理和图12的流程图的解释示意图,描述图11的步骤503中获取峰值聚焦位置(峰值位置)的峰值距离计算的处理。
首先,使用标志(BL_FLG)确定摄影师是否设置了包围摄影(步骤600);如果未设置包围摄影(BL_FLG=0),则执行龟纹检测(步骤601)。此龟纹检测处理使用图7的步骤102中获得的作为高频分量评估值的高频分量反差评估值和作为低频分量评估值的低频分量反差评估值,检测每个图像区域(即每个窗口W1-W9)中是否出现龟纹。利用此龟纹检测方法,在将镜头从聚焦位置移动的状态下,一般低频的反差较高频的反差仅稍微改变,并利用如下原理检测龟纹的出现作为龟纹出现的低区域频率的反差以类似于高频的反差的方式变化。确切来说,当低频分量评估值中的变化量相对于高频分量评估值中的变化量超过固定百分比时,确定出现了龟纹。
在此龟纹检测过程中(步骤601),如果每个窗口W1-W9中都没有龟纹(步骤602),将作为使用高频分量评估值获得的第一焦距的高频峰值距离D1设为作为用于图像捕捉的焦距的峰值距离(步骤603),然后,处理11返回到图11的流程图。
另一方面,在检测到龟纹的情况中,即当每个窗口W1-W9中出现龟纹时(步骤602),或当在步骤600设置了包围摄影(BL_FLG=1)时,首先对每个窗口W1-W9的高频分量评估值和低频评估值执行下文描述的归一化(步骤604)。作为对获得的高频分量评估值VH和低频分量评估值VL的这种归一化(如图13(a)所示),分别获取高频分量评估值VH的峰值PVH(峰值位置P1a,距离D1)和低频分量评估值VL的峰值PV1(峰值位置P2a,距离D2),并执行计算,使得这两个峰值PVH和PVL变成相同的(Fvnormal),以获得例如每个摄影距离的评估值VH、VL的百分比,如图13(b)的图形所示,对每个摄影距离的低频分量评估值VL统一地乘以或加上一个值,以获得构成评估值的高频分量评估值VH1(峰值位置p1b)和低频分量评估值VL(峰值位置p2b)。然后,由于这种归一化,由拍摄主题的频率区域所导致的相对聚焦位置与评估值之间的关系变得可比较。
接下来,在所有低频分量评估值VL1(即对每个距离)中获取用于统一相减的值ΔFV,并且如图13(c)所示,使用该值ΔBFV从低频分量评估值VL1执行减法,然后获得作为参考评估值的低频分量评估值VL2(峰值位置P2c)(步骤605)。此值ΔFV是使用如下特征计算的聚焦放大倍率和光圈量、镜头固有的MTFΔ转移函数、或CCD分辨率、摄影条件、摄影模式和相机特征中的变化,或使用先前提供的数据表设置的。例如,如果例如高聚焦放大倍率或在开口端的光圈值是小的,因为景深小,由于即使聚焦位置与峰值位置有稍微移动,仍减少龟纹,所以可以设置相对较小的值作为值ΔFV。相反,如果例如低聚焦放大倍率或在放大端的光圈值是大的,因为景深大,由于如果聚焦位置与峰值位置没有显著移动,则龟纹未充分减少,所以必须设置相对较大的值作为值ΔFV。本文中,使用因聚焦放大倍率或光圈位置导致的变化所致的变化,以及使用例如支撑镜头的镜头筒的温度和空间方位差异等,在设计的摄影距离范围中提供摄影条件。
在基于低频分量评估值的参考评估值和基于高频分量评估值的评估值的计算方法中,即计算评估值的偏移分量以及减去低频分量评估值的方法中,还可以执行对低频分量评估值或从高频分量评估值相对减少的值的除法。可以结合低频分量评估值的计算或不执行低频分量评估值的计算,以加上或乘以高频分量评估值以执行导致相对增加的计算。
然后获得使用步骤605中设置的值ΔFV通过统一减法计算的低频分量评估值VL2的图形与高频分量评估值VH1的图形相交的两个点,即高频分量评估值的峰值位置P1b的近距离交叉点A和远距离端交叉点B(步骤606),并计算这两个交叉点的峰值距离,即焦距Da和焦距Db(步骤607)。确切来说,距离Da和距离Db之间的范围是图像捕捉设备10生成龟纹的范围,它构成确定为不适于摄影的范围的指定的范围。
为了执行在图8的步骤157或步骤158中预先设置的指示的曝光次数(j)的摄影,如图13(d)所示,对指定的范围(即焦距Da与Db之间的范围)执行运算操作EP(j),并进行划分,以便可以按相等的焦距间隔(包围摄影距离间隔)Δd拍摄照片。确切来说,将焦距Da和Db设为两端的曝光焦距d1和dj,并将峰值距离设为d1与dj之间的d2、d3、...、dn的曝光焦距(步骤608)。确切来说,为d1-dj计算包围曝光焦距。
在此焦距计算中,当有加权时,在步骤502将各个评估值相加,得到单个评估值,以及峰值位置构成包括多个评估值的重心,但是这并非限制,对于峰值位置还可以仅选择近距离窗口,以及在为每个窗口相加时,计算局部焦距并将该位置设为聚焦位置。同样地,当没有加权时,可以从具有有效评估值的窗口(W1至W9)中选择最近局部聚焦位置以提供聚焦位置。
然后,处理返回到图7的聚焦;在焦距计算完成(步骤121)之后,确定是否是包围摄影(步骤122)。如果未设置包围摄影(BL_FLG=0),则有一个作为曝光距离的最终聚焦位置,由此确定焦距确定是可以的还是不行的(步骤123)。如果焦距确定是可以的,则将作为计算的曝光焦距的峰值长度设为聚焦位置,并移动光学系统11的镜头(步骤124),而在焦距确定是不行的情况中,将光学系统11的镜头移到指定的距离1或指定的距离2,这是预先设置的指定的聚焦位置(步骤125),然后,处理返回到图6的S1序列。同样地,如果设置了包围摄影(BL_FLG=1),则不移动镜头,并且处理返回到图6的S1序列,同时保存每个计算的数据。
在此S1序列中,确定是否设置了包围摄影(步骤16);如果设置了包围摄影(BL_FLG=1),即如果摄影模式是包围摄影或已确定在上文描述的聚焦处理中有龟纹,则将镜头移到预先得到的多个焦距中最近的距离所对应的位置(步骤17);如果将快门按到底(步骤18),则执行摄影处理(步骤19)。利用此实施例,在计算的聚焦镜头位置靠近焦距处拍摄照片,但是还可以在计算的聚焦镜头位置远离焦距处拍摄照片。另一方面,如果未设置包围摄影(BL_FLG=0),则没有包围摄影,如果将快门按到底(步骤18),则在为图7的步骤124和125中设置的高频评估值的峰值位置的镜头位置处执行一次曝光处理(步骤19)。
接下来,检查所指示的曝光次数是否已完成(步骤21),但是如果未设置包围摄影,则曝光次数是一次,这意味着不重复处理,并且曝光处理完成。另一方面,如果设置了包围摄影,因为所指示的曝光次数多于一次,所以在曝光处理(步骤19)的第一次执行之后,将所指示的次数递减(步骤22),并重复从聚焦镜头的位置移动(步骤23),直到完成所指示的曝光次数(步骤21)以执行多次曝光。
以此方式,同时移动焦距来执行包围摄影以拍摄照片。
该S1序列是将快门按下一半的状态的序列,它主要是要执行曝光处理(步骤14)和聚焦处理(步骤15)。在将快门完全按下(步骤18)的状态中,执行静态图片的包围曝光,即执行曝光处理(步骤19)。同样地,在未将快门完全按下的状态中(步骤18)或已完成所指示的曝光次数的情况中(步骤21),此S1序列完成。
同样地,虽然附图中未示出,但是当S1序列完成时,如果快门按下一半,则保存聚焦镜头位置数据,直到再次完全按下快门为止,通过完全按下快门,可以执行包围摄影。
同样地,如果步骤18不允许曝光,则将镜头位置设为与摄影模式相符的预定位置。
当此包围摄影处理(步骤19)开始时,图像显示单元21上显示正在进行包围摄影的提示。也可以进行此提示显示直到完成曝光处理的第一次为止(步骤20),或可以连续显示直到整个S1序列完成之后为止。以此方式,可以通过向摄影师提示正在进行包围摄影以防止摄影师在摄影过程中意外地将图像捕捉设备10从拍摄主题移动。虽然附图中未示出,但是还可以提供例如扬声器的语音部件,并使用语音来执行提示,即在提示显示的同时还是有声音的。可以执行此语音提示来取代提示显示,或与提示显示同时进行。
以此方式,利用此实施例,在自动聚焦(AF)曝光时,即使摄影师预先设置了包围摄影,如果检测到龟纹,由于有配置在拍摄主题周围适合的预定范围中自动执行包围摄影,所以即使存在因龟纹导致的图像劣化,用户仍确认曝光后的图像和期望的图像,即可以从多个具有不同龟纹抑制度的图像中选择符合在可以容许龟纹图像的范围内聚焦的图像,由此可以在不担心龟纹的情况下拍摄照片;以及可以增加了能够容易地拍摄符合用户意图的照片的可能性。
可以根据评估值和摄影条件设置检测到龟纹时的包围摄影范围和包围摄影的曝光次数,这意味着可以将因龟纹效应导致的图像劣化纳入考虑来选择最小曝光次数,以及可以减少曝光时间。
就包围摄影的曝光次数而言,当检测到龟纹时,通过设置三个或三个以上焦距,包括对应于低频评估值VL2的图形与高频评估值VH1的图形相交的两个点的焦距(焦距Da和Db)以及对应于这两个点之间的至少一个点的焦距。对于用户来说可以从确定图形捕捉设备10可以足够检测到龟纹且龟纹抑制的范围稍微偏离该焦距的焦距处拍摄的图像和使用拍摄主题聚焦的焦距处拍摄的图像中选择图像,以及可以增加了能够获取期望的图像的可能性。
当摄影师预先设置了包围摄影时,可以根据此设置,通过不考虑是否有龟纹而按指定的距离间隔执行包围摄影来拍摄考虑到摄影师意图的照片。
利用上文描述的实施例,通过将指定的范围划分成相等的焦距间隔来执行包围摄影,但是此结构并非限制,而是还可以例如按使用光圈信息和拍摄主题的景深等计算的指定曝光长度间隔来执行包围摄影。
根据图像的高频分量和低频分量来计算检测到龟纹时设置的指定的范围,并将焦距的移动量自动设置到适合抑制龟纹所需的足够量,并且可以设为能够拍摄高质量图像的照片且没有龟纹的位置。
确切来说,存在用于从图像检测区域的局部焦距内检测高频分量和低频分量的评估值(参考图7的步骤102)的检测部件,并且存在用于从这些评估值中检测龟纹(参考图12的步骤601)的检测部件;在检测到龟纹的情况中,将每个频率分量的两个不同评估值(低频分量评估值和高频分量评估值)分别归一化到峰值。还存在用于根据摄影条件计算评估值的偏移量的部件,用于通过如下方式计算低频分量评估值与高频分量评估值的交点来作为指定的范围的界限从低频分量评估值减去该偏移量或将该偏移量加上高频分量评估值以得到归一化的评估值。
确切来说,设有龟纹检测部件,用于使用评估值以从多个捕捉的图像信号中检测高频分量和低频分量的反差,以便为每个图像信号获得的每个局部焦距检测龟纹;如果检测到龟纹,将高频分量评估值和低频分量评估值归一化到各自的峰值,并且在此二进制化中进行每个评估值的相对比较,标识高频分量评估值内的龟纹部分,由此,根据摄影条件计算低频分量评估值的偏移,并且通过从低频分量评估值减去该评估值偏移获得高频分量评估值与低频分量评估值的交点。然后将超出该交点的部分的评估值确定为包含多个龟纹图案,从而可以通过驱动镜头来减少龟纹,以便将局部聚焦与该交点的评估值部分对齐。
利用设有龟纹出现检测部件的图像捕捉设备,当检测到龟纹时,可以通过将摄影距离与作为拍摄主题评估值的峰值位置的聚焦位置偏移来减少龟纹,但是常规情况下没有明确用于专门计算该偏移量的结构,如果偏移量太小,则无法充分地抑制龟纹;如果偏移量太大,则得到与拍摄主题有聚焦偏移的图像数据。例如,在具有拍摄主题与聚焦位置的允许模糊圈来拍摄照片的结构中,仍有龟纹效应。同样地,在预定的偏移量的情况中,这对于要拍摄的主题来说可能不是最优偏移。
就此而言,利用此实施例,根据使用例如聚焦放大倍率和光圈量、镜头固有的MTF特征、CCD分辨率和摄影时所需的信息(例如图像捕捉设备10的特征)的摄影条件的实际评估值来计算摄影距离偏移量,并且由根据这些条件的计算处理获得评估值的相对偏移量,由此可以将摄影设置条件和拍摄主题条件均纳入考虑来设置足够的摄影距离偏移。
然后,如果要从多个图像区域中选择焦距,则从检测到龟纹所在的图像区域与未检测到龟纹所在的图像区域的混合中进行选择,但是在摄影模式是近距离优先模式,例如在已经检测到龟纹的图像区域中,选择近距离端的焦距;而在未检测到龟纹的图像区域中,选择评估值峰值位置,并且通过将来自这些选择的局部焦距中构成最近距离端的图像区域的聚焦位置(参考图11,步骤513)设为最终聚焦位置,可以设为将减少龟纹纳入考虑的位置。
同样地,从高频分量评估值和低频分量评估值的两个图形的交点获得利用此实施例计算的偏移量、即指定的范围,这意味着计算使用高频评估值的峰值距离的两个交点、即远距离端和近距离端的两个交点作为图像捕捉焦距的候选值,并且可以通过从包括根据摄影师设置的摄影模式等的这两个点的包围摄影所拍摄的图像内选择图像捕捉焦距以拍摄反映摄影师意图的照片。
同样地,根据摄影模式从多个图像区域选择焦距,并且在焦距范围内,可以将拍摄主题内能够有最高可靠性的近距离端或远距离端设为焦距。因此,即使在最终焦距处出现龟纹时,利用此实施例可以将焦距设置到较近距离端或较远距离端,并且可以获得进一步抑制拍摄主题中的龟纹出现的图像。
因为可以如上文描述的针对龟纹执行测量,并可以考虑拍摄主题来移除龟纹,所以无需使用光学滤光镜来抑制龟纹,可以提高未出现龟纹的状态时的图像质量,并且可以提供具有简单结构的成本有效的图像捕捉设备。
同样地,结合利用所获取的多个图像数据中的高频分量评估值和低频分量评估值来检测是否存在龟纹同时移动光学系统11的焦距,指定龟纹的范围,确切地说,指定镜头的偏移量,这意味着减少了CPU 17等的工作负荷,以及高速处理成为可能。
就检测构成龟纹检测和包围摄影的前提的第一焦距而言,设有部件用于从多个拍摄的图像检测区域内检测各个图像信号的反差评估值(A/D转换器14),设有部件(A/D转换器14和图像处理电路15)用于对多个图像检测区域的每一个执行聚焦处理的计算处理以及对从多个图像检测区域获得的反差评估值执行计算处理,以及设有部件用于通过对上文描述的选择和部件获得的每个图像信号的评估值执行加权处理来移动聚焦在拍摄主题上的镜头位置,
在自动聚焦装置中,即利用图像捕捉设备(例如数字相机或摄影机)中使用的图像数据的焦距检测方法中,将屏幕分成多个区域,并且在用于确定每个区域中的相应聚焦位置的方法的自动聚焦操作中,根据存储位置的图像数据上的反差评估值的峰值移动来计算可靠性。因此,从选择拍摄主题中移除在有拍摄主题的相对移动时可靠性低的图像检测区域的局部焦距,并且即使在因拍摄主题移动或手抖动而导致某个距离处损坏的景中,仍检测出模糊,并且仅使用最优数据来测量适合的距离,即精确地检测焦距并可以将光学系统11聚焦。
确切来说,在多个区域中计算各个评估值峰值的情况中,与仅将作为表示最高评估值的聚焦位置的局部聚焦位置设为聚焦位置的结构相比,使用评估值加权部件用于增加可靠性,移除因手抖动等导致的可靠性低的窗口获取的局部焦距,仅使用评估值允许的可靠性来执行确定,并且使用有效评估值中的最近局部焦距,提高精确聚焦的可能性,并且可以通过精确地确定聚焦位置来拍摄聚焦的照片。这对于其中光学系统11的变焦放大倍率高的高放大倍率型号特别有效。
同样地,在评估值的情况中,因噪声等影响而导致特定窗口内没有评估值或有效拍摄主题时或加权之前评估值本身低时,通过将该窗口设为无效,可以精确地检测焦距。
确切来说,在具有多个区域的多个焦距计算中,如果设为有效的近距离取得优先,则利用常规方法,如果因拍摄主题移动或手抖动而使错误的峰值处于比拍摄主题更近的距离,则无法将拍摄主题确定为聚焦位置,而是将错误的峰值确定为聚焦位置,其中可能导致无法正确设置聚焦位置,但是利用此实施例,即使因拍摄主题移动或手抖动而使错误的峰值处于近距离,仍检测出拍摄主题移动和手抖动,并且可以正确且适合地设置对仅使用最优数据的近距离给予优先的聚焦位置。
同样地,利用常规防范,通过更改图像检测区域来执行对拍摄主题的图像模糊和手抖动的补偿,并在更改图像检测区域之后再次执行焦点的评估,这要花时间计算聚焦位置,由此可能丧失拍照的时机,但是利用此实施例,因为仅根据预定图像检测区域提供的信息来计算聚焦位置,所以快速处理成为可能,并且可以产生大量拍照时机。
同样地,无需提高特殊单元(例如加速度传感器)来检测拍摄主题的图像模糊或手抖动,这简化了结构并使降低制造成本成为可能。
因为多个计算的拍摄主题距离的可靠性高,所以集成其他算法成为可能。
再者,因为在预定的图像检测区内获取评估值来计算聚焦位置,所以可能防止摄影师因要以非想要方式对拍摄主题聚焦而不适。
因为没有对因荧光灯等引起的闪烁的图像亮度变化的影响,图像评估值的峰值不变,所以可以曝光多个区域的每一个的可靠性而无需考虑评估值的量值。
根据此实施例,还使响应摄影师的意图在远距离端聚焦成为可能,这意味着,可以容易地拍摄符合摄影师意图地在远距离处聚焦的照片。确切来说,根据摄影距离范围,可以选择如下2种模式的其中之一,这意味着可以通过选择容易且精确地拍摄符合摄影师意图的照片。即利用正常摄影距离范围或为在长距离上拍摄而利用无限远模式的远景模式来拍摄照片的模式和利用远距离的近距离优先或近距离的远距离优先来拍摄照片同时将摄影距离范围设为镜头的整个摄影距离范围的模式。这些聚焦位置的确定使用在没有因拍摄主题从多个图像区域快速移动而导致的影响的情况下具有确定为能够有效评估的聚焦的数据,这意味着拍摄反映摄影师意图的照片成为可能。确切来说,将屏幕分成多个区域,在每个区域中确定各个聚焦位置的方法的自动聚焦操作中,对于因拍摄主题移动或手抖动而导致某个距离处损坏的景,检测出模糊,仅使用最优数据适合地测量距离,并可以将光学系统11聚焦,这意味着提高了长距离模式中的聚焦精度。
确切来说,在具有多个区域的多个焦距计算以及最终焦距确定中,在给予通常有效的焦距优先的情况中,利用常规方法,如果因拍摄主题移动或相机抖动而使错误的峰值处于比拍摄主题更近的距离,则无法将拍摄主题确定为聚焦位置,而是将错误的峰值确定为聚焦位置,并可能导致无法正确设置聚焦位置。同样地,在原意图不是在近距离处对拍摄主题进行拍摄而是在远距离处对拍摄主题进行拍摄的情况中,相反地因拍摄主题移动或手抖动而将近距离峰值错误地确定为聚焦位置,或将比摄影师以为的远距离更远距离端的峰值错误地确定为聚焦位置,这可能导致无法反映摄影师的意图。就此而言,根据本实施例,即使因拍摄主题移动或手抖动而使近距离或远距离处有错误的峰值,仍检测出拍摄主题移动和手抖动,仅使用正确的评估值来适合地执行确定,并且可以根据摄影模式利用近距离优先或远距离优先来设置正确的聚焦位置。
同样地,在摄影距离范围中,如果设置正常模式,则自动设置最长距离选择模式,如果摄影距离范围设为长距离,则自动设置最远距离选择模式,这意味着不将长距离模式中的摄影距离范围选择中的最近设为最终聚焦位置,可以将多个图像区域中的最远距离处的拍摄主题设为最终聚焦位置,并实现符合摄影师意图的摄影。
同样地,利用可以在整个摄影范围中选择远距离优先模式和近距离优先模式的结构,可以允许摄影师仅选择远距离优先模式,对于用户来说无需执行复杂的操作以通过目视估计预先确定摄影距离范围、即无论是微距区域还是正常区域,在评估可靠性之后,执行与精确的聚焦操作相关以确定最终聚焦距离,以便能够在符合摄影师意图的焦距处精确地拍摄照片。
还可以使用长距离优先模式甚至在非无限远的长距离处产生精确的聚焦。
而且,因为存在在多个区域中计算和评估各个拍摄主题距离的结构,所以即使在拍摄主题移动或背景模糊的情况中,仍可以减少错误操作的担心,并且即使在无法精确评估聚焦位置的恶劣条件的情况中,即当所有图像区域中使用反差的评估值均低时,无法获取有效的聚焦位置并无法确定范围的情况,因为根据摄影模式将指定距离设为焦距,而使反映摄影师意图的摄影成为可能。
同样地,使符合由近距离优先或长距离优先表示的摄影师意图成为可能,与用于自动识别相机以利用经验规则由图像连同近距离优先或远距离优先来确定焦距的结构相比,在摄影之前确认焦距在直观上是可能的,无需使用复杂的算法,也无需提供例如单镜头反射光学取景器或使用计算机组件的液晶显示屏的放大显示器的装置,这简化了结构并使降低制造成本成为可能。
因聚焦放大倍率的变化和光圈位置导致的变化,以及例如支撑镜头的镜头筒的温度和空间方位差异的条件,镜头的驱动范围在设计的摄影距离范围中有所变化。除了聚焦位置的指定驱动范围外,还考虑因这些条件的变化而改变的量,光学系统11设有在短距离端和长距离端的可变可驱动范围,即超行程区域,以及将构成CPU 17的控制部件设为能够在该超行程区域中驱动聚焦镜头的镜头。
在最长距离选择模式的情况中,聚焦的位置逼近镜头驱动范围的远距离端,即使将聚焦镜头部分的镜头驱动位置移到远距离端的超行程区域而使远距离端有方位差异,仍可以满足摄影距离范围,并且无论因温度或方位导致光学系统焦点中的偏移,都可以在近距离或远距离处实现精确聚焦。
同样地,在最短距离选择模式的情况中,聚焦的位置逼近镜头驱动范围的最短距离端,即使将聚焦镜头部分的镜头驱动位置移到近距离端的超行程区域而使近距离端有方位差异,仍可以满足摄影距离范围。
以此方式,对于近距离端和远距离端,都可以将焦点偏移量纳入考虑来拍摄照片,因为可以容易地满足设计的摄影距离范围,所以无需以机械或控制(软件)方式执行高精度距离补偿操作,并且降低制造成本成为可能。
同样地,利用上文描述的实施例,在获取多个位置的评估值的同时,跟踪光学系统11的操作,并且采用所说的爬山测量方法用于确定评估值上升之后向下拐的时间点上的峰值,但是如果拍摄主题模糊,则每个窗口内峰值位置移动,并移到相邻窗口W1-W9中。当拍摄主题T的反差的峰值部分从一个窗口移到另一个窗口时,该评估值的峰值也会陡峭地下降。通过减少对于先前捕捉和后续捕捉的景具有陡峭变化的评估值的窗口中的权重,消除手抖动的数据,并仅使用最优数据,这使正确测量距离和执行聚焦成为可能。
同样地,利用上文描述的实施例,将评估值的峰值位置相加,相对未聚焦的图像的峰值位置中有变化。给予变化大的峰值位置低权重,如果从开始峰值也低,则可以将评估值的权重设得小。
以此方式,对于每次移动光学系统11的镜头位置,测量相同窗口的评估值的峰值中的差,或测量相邻窗口的峰值位置的平均位置的移动量中的差,或二者兼有,因此测量该窗口的评估值的可靠性,并且增加可靠性成为可能。结果是,当确定最终聚焦位置时,如果从多个区域的聚焦位置中选择短距离,则可以提高手抖动或拍摄主题移动情况下范围的可靠性。
如上所述,即使存在拍摄主题模糊,也可以提高聚焦可靠性。
在上文描述的实施例中,响应摄影师选择摄影模式的操作,由于摄影师的操作或根据摄影师的操作由于控制部件的选择自动选择非最近的局部聚焦位置并直接设为聚焦位置,但是此结构并非限制,而是还可以例如使用设为有效的评估值中的最近的局部聚焦位置,即选择具有最近峰值的局部聚焦位置,并将该位置设为聚焦位置。在此情况中,可以省略用于选择远距离优先模式等的摄影模式选择功能,如图7和图11的步骤100所示,并且可以更改焦距计算的内容(步骤121),并执行图14所示的聚焦处理计算,而不是图11的结构。
本文中,首先根据EvalFLG的状态确定是否已在评估值的计算中增加了权重(步骤701);如果有加权,则对每个距离增加那些评估值(步骤702),而如果没有加权,则不增加它们。根据这些评估值,获得峰值聚焦位置(峰值位置)(步骤703),然后,如果这些峰值聚焦位置都在设置的摄影距离范围之外(步骤704),或所有峰值聚焦位置的可靠性都小于或等于指定的值、例如小于或等于25%(步骤705),则确定拍摄主题距离计算是不可能的,并强制性地将预定的指定的距离设为聚焦位置(焦点位置)(步骤706)。此时,确定焦距确定是不行的(步骤707)。
同样地,如果情况并非上文所描述的那些,即当设置的摄影范围中有至少一个峰值聚焦位置(峰值位置)(步骤704),并且该设置的摄影距离范围内的峰值聚焦位置具有的可靠性大于指定的值、例如大于25%时(步骤705),则确定拍摄主题距离的计算是可能的,则从有效的窗口W1-W9中选择具有最近峰值位置的局部聚焦位置,并将其位置设为聚焦位置(步骤708)。此时,确定焦距确定是可以的(步骤709)。
然后,根据该类型的焦距计算获得的焦距确定的结果(步骤707、709)(步骤121),如图7所示,执行焦距确定是可以的还是不行的确定(步骤122),如果是可以的话,则将作为计算的图像捕捉焦距的峰值距离设为聚焦位置,并移动光学系统11的镜头(步骤123),而如果是不行的话,则将光学系统11的镜头移到指定的距离1或指定的距离2,它们是预先设置的指定的聚焦位置(步骤124),以此方式,可以将镜头置于最终的聚焦位置。
在每个上文描述的实施例中,针对沿水平方向移动拍摄主题T所对应的结构来描述,作为对该结构的附加,或对于该结构本身,还可以沿垂直方向或对角线方向移动。
同样地,图1和图2所示的图像处理电路15可以由彼此相同的芯片构成,或可以CPU 17上运行的软件的形式来实现,并且通过简化这些结构来降低制造成本是可能的。图像处理电路15的滤波器电路32可以具有任何结构,只要它们能够检测反差即可。
范围确定方法不限于所说的爬山方法,完整地扫描自动聚焦装置的可移动范围也是可能的。
同样地,在将图9所示的加权过程应用于每个窗口的评估值之后,将多个相邻窗口求和也是可能的,或在对所选的多个窗口的评估值求和之后执行加权处理也是可能的。
同样地,在图7和图10所示的处理中,预先将峰值平均位置移动量PTH值和确定值VTH设成单个设置,但是从多个设置中选择也是可能的,并且它们可以根据评估值的大小,或光学系统11的信息的摄影条件、例如亮度信息、快门速度、聚焦放大倍率等来变化,可以选择最优值,或通过利用这些条件作为变量来执行计算并获得最优值来对景执行评估。
当使用闪光灯拍摄照片时,闪光灯发出与图像捕捉同步用于聚焦处理的光,通过获取每个景的图像数据,可以使用上文描述的焦距检测方法检测焦距。在使用闪光灯的结构中,响应焦距来控制闪光灯的发光,可以基于例如相机光圈和快门速度的进光量控制拍摄照片。
在上文描述的实施例中,如果焦距检测是不行的(步骤122),则将光学系统11的镜头移到预定的指定的聚焦位置(步骤124),但是还可以预先设置多个指定的聚焦位置,并响应摄影师的意图、即响应选择摄影模式的操作将光学系统11的镜头移到指定的聚焦位置的任一个。
利用上文描述的实施例,该结构使摄影师可以设置摄影距离范围和远距离优先模式的其中任何之一,但是也可以具有可设置仅其中之一的结构,并且可以简化结构和操作。
在抑制龟纹时,除了自动执行处理外,还可以通过使切换是否手动执行控制成为可能来反映摄影师的意图。
在检测是否存在龟纹时(图12和步骤601),CPU 17使用例如快速傅里叶变换(FFT)的方法在屏幕垂直方向上分析色差分量的空间频率分布,如果确认相对较高的频率色差分量中有指定量或以上的分量分布,则可以确定有出现龟纹的风险。
本发明可应用于例如数字相机或摄像机的图像捕捉设备。
权利要求
1.一种图像捕捉方法,包括如下步骤根据获取的图像数据计算第一焦距;检测此第一焦距的图像中是否有龟纹;当所述第一焦距的图像数据中没有龟纹时,将所述第一焦距设为图像捕捉焦距来进行图像捕捉;当所述第一焦距的图像数据中有龟纹时,根据获取的图像数据来计算指定的范围;以及通过将此指定的范围内的多个焦距设为图像捕捉焦距来进行相应的图像捕捉。
2.一种图像捕捉焦距检测方法,包括如下步骤在改变光学系统的焦距的同时获取多个图像数据;从获取的多个图像数据获取高频分量评估值和低频分量评估值,所述高频分量评估值是相应的高频的反差评估值,所述低频分量评估值是低于高频的频率的低频分量的反差评估值;使用任何一个其中记录所述高频分量评估值的峰值的图像数据来计算第一焦距;检测此第一焦距的图像数据中是否有龟纹;如果所述第一焦距的图像数据中没有龟纹,则将所述第一焦距设为图像捕捉焦距;以及当所述第一焦距的图像数据中有龟纹时,将基于所述低频分量评估值的长度所对应的参考评估值与基于所述高频分量评估值的长度所对应的评估值比较,并通过使这些评估值匹配的点的焦距之间的距离设为指定的范围并将此指定的范围内的多个焦距设为曝光焦距来进行相应的曝光。
3.如权利要求2所述的图像捕捉焦距检测方法,其特征在于,计算参考评估值包括,对于低频分量评估值的峰值与高频分量评估值的峰值吻合时的情况,计算每个图像数据的低频分量评估值与高频分量评估值的比例,以及还使用计算从高频分量评估值相对地减去低频分量评估值。
4.如权利要求2所述的图像捕捉方法,其特征在于,通过将如下三个点或三个以点的焦距设为曝光焦距来进行相应的曝光基于高频分量评估值的评估值与参考评估值匹配的情况中的两个点的焦距以及这两个点的焦距之间的至少一个点的焦距。
5.如权利要求2所述的图像捕捉焦距检测方法,其特征在于,还包括如下步骤设置彼此相邻的多个图像检测区域;根据多个获取的图像数据,使用任何一个其中记录相应反差评估值的峰值的图像数据来对每个图像检测区域计算局部焦距,并且计算根据所述多个图像数据之间记录相应峰值的位置的移动的可靠性;以及响应所述可靠性和评估的值,从所述局部焦距和指定的焦距之间选择第一焦距。
6.如权利要求1所述的图像捕捉方法,其特征在于,根据曝光条件设置指定的范围和此指定的范围内的曝光次数。
7.如权利要求2所述的图像捕捉方法,其特征在于,设有模式用于在一次曝光操作中按多个焦距拍摄照片,以及在选择了此模式的情况中,通过将所述指定的范围内的多个焦距设为曝光焦距而不考虑有无龟纹来分别进行曝光。
8.一种图像捕捉设备,包括用于使拍摄主题的图像在成像单元上形成的光学系统;用于更改所述光学系统的焦距的光学系统驱动部件;以及用于处理从所述成像单元输出的图像数据并控制所述光学系统驱动部件的图像处理部件,其中所述图像处理部件根据获取的图像数据计算第一焦距,检测此第一焦距的图像数据中是否有龟纹;当所述第一焦距的图像数据中没有龟纹时,将所述第一焦距设为图像捕捉焦距来进行图像捕捉;当所述第一焦距的图像数据中有龟纹时,根据获取的图像数据计算指定的范围;以及通过将此指定的范围内的多个焦距设为图像捕捉焦距来进行相应的图像捕捉。
全文摘要
一种图像捕捉方法,根据获取的图像数据计算第一焦距;检测第一焦距的图像数据中是否有龟纹,并在该第一焦距的图像数据中没有龟纹时,将第一焦距设为图像捕捉焦距来进行图像捕捉,当第一焦距的图像数据中有龟纹时,根据获取的图像数据计算指定的范围,以及通过将此指定的范围内的多个焦距设为图像捕捉焦距来进行相应的图像捕捉。
文档编号G02B7/36GK1977526SQ200580021578
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月29日 优先权日2004年6月30日
发明者K·卡奈, M·雅吉马 申请人:伊斯曼柯达公司
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