对焦评价装置、摄像装置及程序的制作方法
【专利摘要】对焦评价装置的区域设定部在彩色图像中设定包含多个块的对焦评价区域。边沿检测部从各个块分别检测每个颜色成分的边沿。块选出部从多个块中选出应用于对焦评价的评价对象块。对焦判定部利用有轴上色差的两个颜色成分中的边沿的模糊宽度的差，对每个评价对像块求出对焦判定值。对焦评价部统合各个评价对像块中的对焦判定值，评价对焦评价区域中的被摄体像的对焦状态。
【专利说明】对焦评价装置、摄像装置及程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对焦评价装置、摄像装置及程序。
【背景技术】
[0002]以往已知有下述自动聚焦装置:利用光的色差检测出透镜的焦点位置偏离，根据检测结果进行焦点调整，修正各色光的模糊(作为一例参照日本特开平6-138362号公报)
【发明内容】
[0003]发明要解决的问题
[0004]但是，在现有的自动聚焦装置中，无法检测透镜的位置相对于对焦位置向光轴方向的哪个方向偏离，对焦状态的判定精度较低。
[0005]用于解决问题的手段
[0006]本发明的一个方式的对焦评价装置包括取得部、区域设定部、边沿检测部、块选出部、对焦判定部和对焦评价部。取得部取得由具有轴上色差的光学系统形成的被摄体像的彩色图像。区域设定部在彩色图像中设定包含多个块的对焦评价区域。边沿检测部从各个块分别检测每个颜色成分的边沿。块选出部从多个块中选出应用于对焦评价的评价对象块。对焦判定部利用有轴上色差的两个颜色成分中的边沿的模糊宽度的差，对每个评价对像块求出对焦判定值。对焦评价部统合各个评价对像块中的对焦判定值，评价对焦评价区域中的被摄体像的对焦状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是表示第I实施方式的电子相机的构成例的图。
[0008]图2是表示第I实施方式的电子相机的AF动作的例子的流程图。
[0009]图3是表示对焦评价区域的设定例的图。
[0010]图4是表示与图3对应的场景中的块类型的确定例的图。
[0011]图5是表示在两个颜色成分中边沿的梯度向相反方向倾斜的情况的图。
[0012]图6(a)是表示峰状的构造的例子的图，图6(b)是表示谷状的构造的例子的图。
[0013]图7(a)是表示颜色校正前的状态的图，图7(b)是表示颜色校正后的状态的图。
[0014]图8(a)?(C)是表示对焦判定的概要的图。
[0015]图9是表示与图4对应的场景中的评价对象块的选出例的图。
[0016]图10是表示与图9对应的场景中的对焦评价区域的对焦评价的例子的图。
[0017]图11是表示第2实施方式的对焦评价装置的构成例的图。
[0018]图12是表示第2实施方式的对焦评价装置的动作例的流程图。
【具体实施方式】
[0019]<第I实施方式的说明>[0020]图1是表示作为对焦评价装置及摄像装置的一例的第I实施方式的电子相机的构成例的图。
[0021]电子相机11包括摄影光学系统12、摄像部13、相机微机14、第I存储器15、第2存储器16、记录I/F 17、显示部18和操作部19。摄像部13、第I存储器15、第2存储器16、记录I/F 17、显示部18、操作部19分别与相机微机14连接。
[0022]摄影光学系统12由包括用于AF (Auto Focus/自动调焦)的聚焦透镜)、变焦透镜在内的多个透镜构成。在图1中为了方便而用I枚透镜表示摄影光学系统12。另外，也可以使摄影光学系统12相对于电子相机11的主体能够更换。
[0023]摄像部13是对通过摄影光学系统12成像的被摄体像进行摄像(摄影)的模块。例如，摄像部13包括:进行光电变换的摄像元件；进行模拟信号处理的模拟前端电路；以及进行A/D变换和数字信号处理的数字前端电路。并且，摄像部13将通过摄像获得的图像信号输出到相机微机14。
[0024]在此，在摄像部13的摄像元件的各像素中，按照公知的拜耳排列配置有红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的彩色滤波器。因此，摄像元件的各像素通过彩色滤波器的颜色分解而输出与各个颜色对应的图像信号。从而，摄像部13在摄像时能够取得彩色的图像。
[0025]此外，在电子相机11的摄影模式中，摄像部13根据用户的摄影指示，拍摄伴随向非易失性记录介质记录的记录用的静止图像。此外，摄像部13在静止图像的摄影待机时也每隔预定间隔拍摄观测用的图像(取景图像)。
[0026]相机微机14是统括性地控制电子相机11的动作的处理器。例如，在摄影模式中，根据用户的摄影指示而使摄像部13拍摄记录用的静止图像。此外，相机微机14对于从摄像部13取得的图像的数据，实施颜色插补、白平衡校正、灰度变换、颜色变换、轮廓增强等图像处理。
[0027]进而，相机微机14通过程序的执行而作为区域设定部21、边沿检测部22、块选出部23、对焦判定部24、对焦评价部25发挥作用(对于区域设定部21、边沿检测部22、块选出部23、对焦判定部24、对焦评价部25的动作在下文进行说明)。
[0028]第I存储器15是暂时存储图像的数据的存储器，例如由作为易失性存储介质的SDRAM构成。此外，第2存储器16是存储相机微机14所执行的程序、各种数据的存储器，例如由闪存等非易失性存储器构成。
[0029]记录I/F 17具有用于连接非易失性存储介质26的连接器。并且，记录I/F 17对与连接器连接的存储介质26执行图像的数据的写入/读入。上述存储介质26例如为硬盘、内置有半导体存储器的存储卡。另外，在图1中作为存储介质26的一例而图示了存储卡。
[0030]显示部18是显示各种图像的显示装置(液晶监视器或有机EL监视器等)。例如，显示部18通过相机微机14的控制而进行取景图像的动画显示(取景器显示)、静止图像的重放显示。
[0031]操作部19包括受理用户的各种操作的多个开关(例如电源按钮、释放按钮、变焦按钮、十字键、确定按钮、重放按钮、删除按钮等)。
[0032]以下说明第I实施方式的电子相机的AF动作的例子。
[0033]在本实施方式中，相机微机14在从摄像部13开始取景图像的输入后，执行AF处理，在取景图像的显示过程中持续进行调焦。从而，电子相机11在取景图像的显示过程中总是进行AF控制。
[0034]在从摄像部13取得的帧为以RGB色度图表示的彩色图像的情况下，根据RGB各色成分的轴上色差的不同，各色成分在光轴上的对焦位置不同。若着眼于在光轴上的对焦位置的前后在边沿区域的各色成分中模糊宽度w的大小关系发生逆转这一点，可知能够基于两色间的边沿的模糊宽度W的差(Aw)来判定当前的对焦状态。并且，若判定出当前的AF透镜的位置从对焦位置向光轴方向的哪个方向偏离，电子相机11就能够执行AF控制。
[0035]在此，在一般的电子相机的光学系统或摄像元件的情况下，上述各色成分的模糊宽度具有几个像素至几十个像素单位的宽度，与此相对，两色间的模糊宽度的差则仅为其十分之一至百分之一左右。即，相对于仅能通过像素单位进行的模糊宽度的测定误差，上述模糊宽度的差很小，因此难以直接根据模糊宽度的测定结果来高精度地求出模糊宽度的差Aw0因此，本实施方式的电子相机通过以下的方法来进行对焦状态的判定。
[0036]图2是表示第I实施方式的电子相机的AF动作的例子的流程图。图2的处理对应于摄影模式的起动而由相机微机14开始。
[0037]在此，在图2的说明中，以在R、G间存在轴上色差为前提，以求出色差R-G下的模糊宽度的差Awm的例子为中心进行说明。根据色差R-G算出的Awm在前对焦侧为正值，在后对焦侧为负值。另外，在前对焦和后对焦下正负的关系相反的情况下，使用根据色差G-R算出的AWe_K即可。另外，R、G间以及G、B间当然也可以用同样的方法进行判定。
[0038]步骤#101:相机微机14驱动摄像部13而开始取景图像的摄像。之后，每隔预定间隔逐次生成取景图像。
[0039]此外，摄影模 式下的相机微机14使显示部18动画显示取景图像。因此，用户能够参照显示部18的取景图像来进行用于确定摄影构图的成帧(framing)。
[0040]步骤#102:相机微机14从摄像部13取得处理对象的彩色图像(取景图像)。并且，相机微机14对处理对象的彩色对象，执行用于降低噪声的平滑化处理、用于校正边沿的方向依赖性的分辨率校正等前处理。另外，相机微机14也可以仅对处理对象的彩色图像中的后述的对焦评价区域局部地实施#102的前处理。
[0041]另外,在本说明书中,用R(x, y)、G(x, y)、B(x, y)分别标记彩色图像的坐标(x,y)下的RGB像素值。
[0042]步骤#103:区域设定部21在处理对象的彩色图像的一部分设定进行对焦评价的区域(对焦评价区域)。上述对焦评价区域通过矩形的块而被区域分割成栅格状。作为一例，各个块的像素尺寸为BL0CK_SIZEXBL0CK_SIZE的像素数(例如8X8像素)。另外，在图3中示出对焦评价区域的设定例。
[0043]步骤#104:边沿检测部22对各块分别检测像素的各颜色成分的边沿(图像的梯度成分)。并且，边沿检测部22根据块内的像素的梯度量，按类型对各块进行分类。
[0044]在此，设块的坐标为(U，V)时，所关注的块(U，V)中包含的像素的集合BL可以用公式⑴表示。
[0045][数学式I]
[0046]xl=u X BL0CK_SIZE, x2= (u+1)XBL0CK_SIZE_1
[0047]yl=vXBL0CK_SIZE, Y2= (v+1) XBL0CK_SIZE_1
[0048]BL= {(x，y) I xl ≤ X ≤ x2 Π yl ≤ y ≤ y2}[0049]…(I)
[0050]此外，各像素的R成分的水平方向梯度(dxR(x，y))及垂直方向梯度(dyR(x，y))、和各像素的G成分的水平方向梯度(dxG(x, y))及垂直方向梯度(dyG(x, y))可以通过公式⑵求出。
[0051 ] dxR(x, y) = (R(x+1，y) -R(x_l, y))/2
[0052]dyR(x,y) = (R(x, y+1) -R(x, y-1) )/2 …(2)
[0053]dxG (x, y) = (G (x+1, y)_G(x_l，y)) /2
[0054]dyG(x, y) = (G(x, y+1)-G(x, y-l))/2
[0055]此外，块内的R、G像素的平均值(RB1[K;k(u，v), GBlock(u, v))、其水平方向梯度和(dxRBlock(u, v) > dxGBlock(u, v))及垂直方向梯度和(dyRB1[K；k(u，v) > dyGBlock(u, v))可以通过公式(3)求出。
[0056][数学式3]
【权利要求】
1.一种对焦评价装置，包括: 取得部，取得由具有轴上色差的光学系统形成的被摄体像的彩色图像； 区域设定部，在上述彩色图像中设定包含多个块的对焦评价区域； 边沿检测部，从各个块分别检测每个颜色成分的边沿； 块选出部，从多个上述块中选出应用于对焦评价的评价对象块； 对焦判定部，利用有轴上色差的两个颜色成分中的上述边沿的模糊宽度的差，对每个上述评价对像块求出对焦判定值；和 对焦评价部，统合各个上述评价对像块中的对焦判定值，评价上述对焦评价区域中的上述被摄体像的对焦状态。
2.根据权利要求1所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部分选与被摄体像的边沿对应的第I块和与被摄体像的平坦部对应的第2块，并将上述第I块中在边沿的梯度方向相邻的块的至少一方为上述第2块的第I块作为上述评价对像块选出。
3.根据权利要求1或2所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部当在相邻的上述评价对像块之间边沿在相同方向连续时，将多个上述评价对像块成组化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部对于有轴上色差的两个颜色成分将边沿的梯度向相同方向倾斜的块作为上述评价对像块选出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部将在边沿的部分含有凹凸的构造的块排除而选出上述评价对像块。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部将在边沿产生的对比度的差为阈值以上的块作为上述评价对像块选出。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的对焦评价装置，其中， 上述块选出部将边沿的长度小于阈值的块作为上述评价对像块选出。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部将基于不同颜色成分的组合的对焦判定值以及不同块尺寸下的对焦判定值的至少一方加权相加，来评价上述对焦评价区域中的上述被摄体像的对焦状态。
9.根据权利要求8所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部在边沿处的对比度的差越大时，越是增大上述评价对像块中的加权的值。
10.根据权利要求8所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部在边沿的模糊宽度越小时，越是增大上述评价对象块中的加权的值。
11.根据权利要求8所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部根据取得了上述彩色图像时的摄影光学系统的变焦位置，确定上述评价对像块中的加权的值。
12.根据权利要求8所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部当在上述边沿的梯度方向上相邻的块的至少一方求出模糊宽度的差的两个颜色成分的色差低于阈值时，增大上述评价对像块中的加权的值。
13.根据权利要求8所述的对焦评价装置，其中， 上述对焦评价部在上述评价对像块中的被摄体的移动矢量越大时，越是减小上述评价对像块中的加权的值。
14.一种摄像装置，包括: 摄像部，对由具有轴上色差的光学系统形成的被摄体像进行摄像；和 权利要求1至13中任一项所述的对焦评价装置。
15.一种程序，使计算机执行以下的处理: 取得由具有轴上色差的光学系统形成的被摄体像的彩色图像； 在上述 彩色图像中设定包含多个块的对焦评价区域； 从各个块分别检测每个颜色成分的边沿； 从多个上述块中选出应用于对焦评价的评价对象块； 利用有轴上色差的两个颜色成分中的上述边沿的模糊宽度的差，对每个上述评价对像块求出对焦判定值；和 统合各个上述评价对像块中的对焦判定值，评价上述对焦评价区域中的上述被摄体像的对焦状态。
【文档编号】G02B7/28GK103765276SQ201280042875
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】河合笃史 申请人:株式会社尼康