专利名称：评估自动聚焦最少有效采样点的方法
技术领域：
本发明是关于评估自动聚焦有效采样点的方法，尤其是关于评估影像提取装置自动聚焦所用采样点的方法。
背景技术：
数码相机、照相手机等产品已经是非常普及的照相设备，数码相机必须聚焦在正确的物体上以获得良好的照相质量，因此，自动聚焦的方法对数码相机而言是很重要的。
一般的自动聚焦大致分为主动式自动聚焦(Active auto focus)及被动式自动聚焦(passive auto focus)。由于主动式自动聚焦需要额外设置光发射器及接收器，增加了数码相机的成本，因此一般数码相机都使用被动式自动聚焦。
请参阅图1，其为被动式自动聚焦的流程图。在被动式自动聚焦方法中，将镜头移动到不同聚焦位置(即不同的镜头位置或是步数，其为影像采样点(sampling steps)，并依据在每一镜头位置所获得的清晰度值(FocusValue)，来决定影像的清晰或是模糊程度。如图1所示，数码相机将镜头移动到一个位置后取得影像数据(步骤101)，接着计算影像的清晰度值(步骤102)，再来判断是否已获得最大的清晰度值(步骤103)，如未获得最大清晰度值，则将镜头移到下一个镜头位置重复自动聚焦程序(步骤104)，如已获得最大清晰度值则结束自动聚焦程序。
由图1可知，被动式自动聚焦主要由两部分组成，第一部分是计算清晰度值，第二部分是聚焦物的搜寻。
已有一些关于自动聚焦的搜寻方法，例如全域搜寻法(GlobalSearch)，登山式搜寻法(Hill-Climbing Search)，以及二位搜寻法(BinarySearch)。有效的搜寻方法需要考虑到搜寻所需要的时间，或镜头的次数以及搜寻的正确性。太多的搜寻时间会降低自动聚焦的效率，镜头移动的次数过多会消耗相机的电池电量，但搜寻范围太少则可能影响搜寻的正确性。
例如，全域搜寻法是记录镜头每移动一步(或是每移动一最小采样单位)所获得的影像，之后再取出具有最大清晰度的镜头位置，并移动镜头到最大清晰度位置完成自动聚焦。全域搜寻法的搜寻一定能找对最大清晰度影像，因此结果是所有方法中最正确的，但是所需要的搜寻时间及移动镜头的次数是最多的，所以最消耗时间。又例如二位搜寻法的速度比全域搜寻法快，但产生的影像噪声易造成清晰度最大值的判断，而且镜头来回移动的次数多，易产生机械方面的碰撞及缩短相机寿命。以上的已知方法各有其优缺点，使用者可以依据实际的需求选择不同的方法使用。
还有固定聚焦位置搜寻技术，也就是设定固定的几个聚焦位置，例如在30cm，50cm，1m，2m，3m等位置，为采样点，仅在这些采样点判断清晰度的大小，如此可节省搜寻时间及相机电池的电量。但是每个镜头的特性不一，固定位置的采样点对某些镜头而言可能会产生无法准确聚焦的问题。
发明内容
本发明的目的在提供一种评估自动聚焦有效采样点的方法，能有效决定采样点并减少自动聚焦所需的搜寻时间。
在一较佳实施例中，本发明提供一种评估自动聚焦有效采样点的方法，用以获得一影像提取装置自动聚焦用的多个有效采样点，该影像提取装置具有一镜头，该方法包括(a).取得一聚焦测试图在某一个测试位置的最大清晰度值FVa以及对应FVa的镜头步数Sa；(b).依据一模糊百分比值TH取得对应该测试位置的景深边界步数Sb；(c).搜寻该景深边界步数Sb所对应的聚焦测试图的另一测试位置，并计算该聚焦测试图在该另一位置的最大清晰度值FVb；(d).依据该模糊百分比值TH取得对应该另一测试位置的另一景深边界步数Sc；以及(e).重复步骤(c)，(d)；其中该Sa，Sb以及Sc为该有效采样点。
在该较佳实施例中，影像提取装置是数码相机。
优选地，影像提取装置的镜头具有一有效焦距范围，该有效焦距范围是从一无限远程至一近端，且该测试位置位于该有效焦距范围内。
优选地，步骤(b)的景深边界步数Sb对应一清晰度值FV’，且FV’/FVa大于或等于TH。
优选地，步骤(d)的另一景深边界步数Sc对应一清晰度值FV”，且FV”/FVb大于或等于TH。
根据本发明的技术方案，能有效地取得最少但最有效的采样点，从而减少自动聚焦所需的搜寻时间。
图1是被动式自动聚焦流程图。
图2是清晰度值与镜头移动步数的曲线图。
图3是本发明影像提取装置与聚焦测试图的相对位置图。
图4(a)-(c)是本发明在不同物距时的聚焦曲线图。
其中，附图标记说明如下D景深范围10聚焦测试图20影像提取装置30镜头DI无限远程DN近端A、B、C聚焦测试图位置FV1-FV6清晰度值S1-S4镜头步数具体实施方式
本发明是利用影像提取装置，如数码相机，利用光学上景深(depth offield)的特性来评估有效采样点，以减少自动聚焦的搜寻时间。
请参阅图2，其为已知清晰度值(Focus value，FV)与镜头移动步数的曲线图，其中横轴为镜头移动步数，纵轴为对应的清晰度值。如图2所示，在镜头移动到第30步时有一最大清晰度值，但由于光学组件具有景深的特性，亦即物体在景深范围D内所获得的影像可被视为清晰，因此在第25步至第35步之间所对应的景深范围D内所获得的清晰度值都代表可接受的清晰影像。也就是说，在范围D内共具有11个步数，依据已知的全域搜寻方法，镜头必须要搜寻此11个步数的每一步数的清晰度值，也就是必须要搜寻11次。但因为景深的特性，属于景深范围内的镜头步数将不必被一一被搜寻，而仅取出景深范围内具有最大清晰度值的一个步数为代表性的搜寻步数即可。
请参照图3，其为本发明方法所使用的聚焦测试图与影像提取装置的相对位置示意图。如图3所示，该图表示了聚焦测试图10，影像提取装置20以及设置于影像提取装置20内的镜头30。其中影像提取装置20具有一有效聚焦范围，此有效聚焦范围，如本领域的技术人员所知，是从一无限远程DI至一近端DN之间的距离，而聚焦测试图10用以依据本方法每一步骤的需求而在该有效聚焦范围内移动来寻求有效采样点。
请参阅图4(a)，4(b)，4(c)，其为本发明方法在不同物距时的焦距曲线图，其中横轴为镜头移动步数，纵轴为对应的清晰度值。以下将以图四(a)-(c)详细说明本发明方法的操作步骤。
请参照图4(a)，4(b)，4(c)，其分别表示聚焦物在物距A，B，C位置的焦距曲线图。在图4(a)中，先将聚焦测试图10放置于A位置。聚焦测试图10所在的位置可以从影像提取装置20的无限远程的聚焦位置开始。接着可由全域搜寻得知该聚焦测试图位于该A位置的一最大清晰度值FV1以及对应FV1的镜头步数S1。接着使镜头30逐步往前移动，并计算镜头30每移动一步所对应的清晰度值。举例而言，镜头30依序移动至镜头步数S1.1，S1.2，S1.3，S1.4以及S2，其中对应镜头步数的清晰度值分别为FV1.1，FV1.2，FV1.3，FV1.4与FV2。
本发明方法需预先计算一个模糊百分比值TH，例如0.94。此模糊百分比值TH是为了寻找每一测试位置的景深边界所设定的一个数值。特别说明的是，每一评估者可自行决定此数值的大小，例如依据影像提取装置本身的影像特性，光学镜片特性及清晰度函数(sharpness function)等等因素，来决定TH的大小。
如果目前镜头步数(FV1.1，FV1.2，FV1.3，FV1.4与FV2)所对应的清晰度值和最大清晰度值FV1的比值(亦即FV1.1/FV1，FV1.2/FV1，FV1.3/FV1，FV1.4/FV1，FV2/FV1)大于TH，则表示该镜头步数是处于景深的范围内，如果该比值小于TH，则表示该镜头步数已经脱离该测试位置A的景深范围。因此我们取得该比值大于等于TH时的步数，在图4(a)中为S2，做为该测试位置A的景深边界。
请参照图4(b)，接着移动聚焦测试图10，并以全域搜寻法找出对应景深边界S2的测试位置，在图4(b)中为位置B。接着重复图4(a)的步骤，因此可获得测试图10在位置B的最大清晰度值FV3以及景深边界S3。同样地，景深边界S3所对应的清晰度值FV4与FV3的比值FV4/FV3大于等于TH。
请参照图4(c)，再移动聚焦测试图10，并以全域搜寻法找出对应于景深边界S3的测试位置。在图4(c)中，此位置为C。接着重复图4(a)的步骤，因此可获得在位置C的最大清晰度值FV5以及景深边界S4。景深边界S4所对应的清晰度值FV6与FV5的比值FV6/FV5大于等于TH。
以此类推，直到聚焦测试图30从无限远程DI被移动到近端DN为止。当这些评估步骤结束之后，即可获得有效采样点S1，S2，S3，S4等等。
当评估出有效聚焦点之后，影像提取装置20在自动聚焦时，可以仅针对这些有效聚焦点进行搜寻，因此节省了搜寻所需的时间。
由以上的描述可以理解，本发明方法利用景深的特性，将景深范围内的多数采样点忽略，而只取其中清晰度最大的镜头步数为采样点，有效地取得最少但最有效的采样点，不但减少自动聚焦所需的搜寻时间，也兼顾了搜寻的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围，而本发明技术思想可广泛地应用于其它类似测试系统上，因此所有其它未脱离本发明精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的申请专利范围内。
权利要求
1.一种评估自动聚焦有效采样点的方法，用以获得一个影像提取装置自动聚焦所用的多个有效采样点，该影像提取装置具有一镜头，其特征在于该方法包括(a).取得一个聚焦测试图在某一个测试位置的最大清晰度值FVa以及对应FVa的一个镜头步数Sa；(b).依据一模糊百分比值TH取得对应该测试位置的景深边界步数Sb；(c).搜寻该景深边界步数Sb所对应的聚焦测试图的另一测试位置，并计算该聚焦测试图在该另一位置的最大清晰度值FVb；(d).依据该模糊百分比值TH取得对应该另一测试位置的另一景深边界步数Sc；以及(e).重复步骤(c)，(d)；其中Sa，Sb以及Sc为所述有效采样点。
2.如权利要求1所述的评估自动聚焦有效采样点的方法，其特征在于该影像提取装置是数码相机。
3.如权利要求1所述的评估自动聚焦有效采样点的方法，其特征在于该影像提取装置的该镜头具有一个有效焦距范围，该有效焦距范围是从一无限远程至一近端，且该测试位置位于该有效焦距范围内。
4.如权利要求1所述的评估自动聚焦有效采样点的方法，其特征在于步骤(b)的该景深边界步数Sb对应一清晰度值FV’，且FV’/FVa大于或等于TH。
5.如权利要求1所述的评估自动聚焦有效采样点的方法，其特征在于步骤(d)的该另一景深边界步数Sc对应一清晰度值FV”，且FV”/FVb大于或等于TH。
全文摘要
本发明是关于一种评估自动聚焦有效采样点的方法。本发明利用景深的特性，取得聚焦测试图在某一个测试位置的最大清晰度值，依据一个模糊百分比值取得对应该测试位置的一个景深边界步数，仅取出景深范围内具有最大清晰度值的步数，搜寻该景深边界步数所对应的聚焦测试图的另一测试位置，并计算其最大清晰度值，以此类推。由此通过将景深范围内的多数采样点忽略而只取其中具代表性的步数为采样点，而有效地取得最少但最有效的采样点，从而减少自动聚焦所需的搜寻时间。
文档编号H04N5/225GK101071251SQ200610081790
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者徐纬 申请人:致伸科技股份有限公司