专利名称：影像撷取装置及其自动对焦方法
技术领域：
本发明涉及摄影技术，尤其涉及一种影像撷取装置及其自动对焦方法。
背景技术：
在图像的拍摄过程中，相机或者摄像机与被摄物之间的距离经常是变动的，因此常会因超出景深范围而导致图像模糊。为了使图像保持清晰，就必须在取景过程中改变镜头的焦点位置，使图像保持清晰。这种调节焦点位置的过程称为聚焦或对焦。
自动对焦技术如今已被广泛应用在相机、摄像机以及影像扫描等取像领域。它使得取像系统能根据物体的远近，自动调整镜头中对焦镜群的位置，使物体清晰的成像在成像平面上。
目前相机采用的对焦技术大多是针对被摄画面的中心区域进行对焦，当在一个画面中主要拍摄物为多个时，则会导致其中不在中心区域的被摄物的像可能很不清晰。为解决上述问题，目前有些相机采用了多点或多区域的对焦方式，即可对被摄画面中的多个位置同时进行对焦，并拍摄得到所述多个位置同时具有较佳清晰度的照片。然而，目前相机中所述多个位置一般在画面中的位置都是相对固定的，例如分别位于画面的中心及四个角上。如此，当使用者欲拍摄的多个物体不在所述区域时，会出现某些物体的像不清晰的现象。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够由使用者手动选择对焦区域或对焦点的影像撷取装置及其自动对焦方法。
一种影像撷取装置，其包括镜头、影像感测器、影像处理单元、微处理器、驱动机构及输入装置。所述输入装置用于在一欲拍摄画面中选择自动对焦区域并设置该画面中各区域的对焦权重。所述影像感测器用于针对镜头移动到的多个位置分别获取欲拍摄画面的多幅图像。所述影像处理单元用于提取所述每幅图像的图像数据。所述微处理器根据所述图像数据及选择的自动对焦区域和该画面中各区域的对焦权重得到每幅图像的评价值，并根据所述多幅图像的多个评价值及对应的多个镜头位置得到具有最大评价值的图像对应的镜头的相对位置。所述驱动机构用于移动镜头。
一种影像撷取装置的自动对焦方法，该方法包括以下步骤(a)在欲拍摄画面中选择自动对焦区域，并给画面中每个对焦区域设置一个对焦权重；(b)移动镜头到一相对位置，并在该相对位置得到一幅图像；(c)根据所述选择的自动对焦区域及每个对焦区域的对焦权重计算出该幅图像的评价值；(d)存储所述评价值及相应的镜头的相对位置；(e)重复所述步骤(b)(d)，获取多幅图像，根据所述多幅图像对应的多个评价值及多个镜头的相对位置得到具有最大评价值的图像对应的镜头的相对位置，并确定为拍摄位置；及(f)移动镜头到所述拍摄位置。
与现有技术相比，所述影像撷取装置可在其所欲拍摄画面的整个画面内任意选择对焦区域，从而可避免使用者欲拍摄的物体不在对焦区域内，另外，所述影像撷取装置采用的自动对焦方法，可以让使用者自行设置主要拍摄区域与次要拍摄区域，从而能够拍摄出最符合使用者要求的图像。
图1是本发明实施例提供的一种影像撷取装置的功能模块图。
图2是本发明实施例提供的对一种拍摄画面选择对焦区域后的示意图。
图3是本发明实施例提供的一种自动对焦评价值曲线图。
图4是本发明实施例提供的一种自动对焦方法流程图。
具体实施例方式 下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种影像撷取装置100的功能模块图。所述影像撷取装置100包括镜头10、影像感测器20、A/D转换器30、影像处理单元40、微处理器50、驱动机构60、存储器70及输入装置80。该影像撷取装置100具体可为数码相机、数码摄像机或具有摄像头的手机等。
所述镜头10可为变焦镜头或定焦镜头，其用于将被摄画面成像到影像感测器20上。
所述影像感测器20用于获取被摄画面的图像，并输出一电信号。所述影像感测器20设于镜头10的像侧，其可以是电荷耦合器件或互补式金属氧化物半导体。所述影像感测器20可采用陶瓷引线芯片载体封装(Ceramic Leaded Chip Carrier，CLCC)，塑料引线芯片载体封装(Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC)或芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)。
所述A/D转换器30用于将影像感测器20输出的电信号转换为数字信号，以便于对该信号的后续处理。
所述影像处理单元40可根据所述A/D转换器30输出的电信号，输出一系列对应于被摄画面图像的图像数据。本实施例中，所述影像处理单元40可根据所述A/D转换器30输出的电信号输出对应被摄画面图像各个像素点的亮度值Y。所述每个像素点的亮度值Y可通过公式1求出，该公式(1)如下 Y＝0.299·R+0.587·G+0.114·B(1) 所述R、G、B分别对应所述像素点的红绿蓝三色分量。所述每个像素点的亮度值Y也可仅用该点的G分量作为亮度的近似值，即Y＝G。可以理解，所述亮度值Y，也可根据其他方法定义。
所述输入装置80用于在自动对焦开始前选择自动对焦区域，该输入装置80可为按钮形式或触摸屏形式。优选地，为使得影像撷取装置100的操作更直观，所述输入装置80采用触摸屏形式，即通过将影像撷取装置100用于预览拍摄画面的显示屏设置为触摸屏，使得使用者可在触摸屏上直接选择对焦区域。所述对焦区域可通过在触摸屏上画圈或画矩形框等方式进行选择。当输入装置80选择的对焦区域为多个时，且该多个对焦区域有主次之分，则优选地，还可通过输入装置80对所述多个对焦区域设置不同的对焦权重。请参阅图2，本实施例中，欲拍摄一具有两花朵11和12的植物的图像，且重点在于拍摄两个花朵11和12，而该两个花朵11和12中又以花朵11为主要对焦对像。为此，在所述花朵11所在区域设置权重为5，花朵12所在区域设置权重为3，其他区域设置权重为1。可以理解，所述权重的具体值可根据需要而定，如所述其他区域的权重也可为0，所述两个花朵11和12所在区域的权重也可相应改变。所述输入装置80选择的自动对焦区域及设置的权重将会存储到存储器70中。
所述微处理器50接收所述影像处理单元40输出的图像数据，并求出对应于所述图像的评价值，且将该评价值及获取该图像时镜头10的相对位置存入存储器70中。当影像感测器20获取的图像达到一定数量时，所述存储器70中即可存储有一定数量的评价值及其对应的镜头10的相对位置，根据上述数据可得出一具有最大评价值及其对应的镜头10的相对位置。具体地，图像中各个区域的评价值Q等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加，所述n值可为1，2，3等，如公式(2)所示 Q＝∑(|Xi|)n(2) 其中i为像素点，Xi为该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值。所述相邻像素点可为该像素点在上下左右方向相邻的一个像素点。当然，可以理解，所述评价值Q可设为该区域中每个像素点亮度与多个相邻像素点的平均亮度差值的绝对值的n次方的累加。所述整个图像的评价值T等于各个区域的评价值Q与该区域权重Z相乘后的累加，如公式(3)所示 T＝∑Qj·Zj(3) 其中j为区域，Qj为该区域的评价值，Zj为该区域的权重。当影像感测器20获取的图像达到一定数量时，所述存储器70中即会存储有一定数量的评价值及其对应的镜头10的相对位置，然后以镜头10的相对位置为横坐标，以评价值为纵坐标，绘制出一条相对位置曲线，如图3所示。然后判断相对位置曲线峰值处的镜头10相对位置A为最佳对焦位置，设置镜头10拍摄位置等于最佳对焦位置。所述图像数量为影像撷取装置100内部设定的一常数，主要用于保证能够计算得到一个较准确的最佳对焦位置。本实施例中，所述一定数量具体可为7、8、9等等，用于准确绘制所述相对位置曲线，当然所述图像的数量越多越利于准确判断最佳对焦位置。
所述驱动机构60用于在影像撷取装置100对焦时，驱动镜头10移动，以及在微处理器50得到镜头10的最佳对焦位置后，移动镜头10到所述位置。
下面具体介绍所述影像撷取装置100的自动对焦方法，该自动对焦方法包括以下步骤，请参阅图4。
步骤S31选择自动对焦区域，并给画面中每个对焦区域设置一个对焦权重。优选地，仅对选择的自动对焦区域设置权重，所述画面中的其他区域可内部设置一个默认的权重，以便于节省对焦初始化的时间。
步骤S32移动镜头10到一相对位置，并在该相对位置得到一幅图像。
步骤S33根据所述选择的自动对焦区域及每个对焦区域的对焦权重计算出该幅图像的评价值。
步骤S34存储所述评价值及相应的镜头10的相对位置。
步骤S35判断获得的图像是否达到一定数量。若否，则改变镜头10的相对位置并重复所述步骤S32到步骤S34。
步骤S36当所述获取得图像达到一定数量时，根据所述多幅图像对应的多个评价值及多个镜头10的相对位置得到具有最大评价值的镜头10的相对位置，并确定为拍摄位置。
步骤S37移动镜头10到所述拍摄位置，从而完成对焦。
所述影像撷取装置可在其所欲拍摄画面的整个画面内任意选择对焦区域，从而可避免使用者欲拍摄的物体不在对焦区域内，另外，所述影像撷取装置采用的自动对焦方法，可以让使用者自行设置主要拍摄区域与次要拍摄区域，从而能够拍摄出最符合使用者要求的图像。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种影像撷取装置的自动对焦方法，其包括以下步骤
(a)在欲拍摄画面中选择自动对焦区域，并给画面中每个对焦区域设置一个对焦权重；
(b)移动镜头到一相对位置，并在该相对位置得到一幅图像；
(c)根据所述选择的自动对焦区域及每个对焦区域的对焦权重计算出该幅图像的评价值；
(d)存储所述评价值及相应的镜头的相对位置；
(e)重复所述步骤(b)(d)，获取多幅图像，根据所述多幅图像对应的多个评价值及多个镜头的相对位置得到具有最大评价值的图像对应的镜头的相对位置，并确定为拍摄位置；及
(f)移动镜头到所述拍摄位置。
2.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述选择的自动对焦区域为多个，该多个自动对焦区域的权重不同。
3.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述画面中选择的自动对焦区域以外的区域的权重为零。
4.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述对焦区域为矩形或圆形。
5.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述图像的评价值等于该图像中各个区域的评价值与该区域权重相乘后的累加，所述各个区域的评价值等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
6.如权利要求1所述的自动对焦方法，其特征在于，所述图像的评价值等于该图像中各个区域的评价值与该区域权重相乘后的累加，所述各个区域的评价值等于该区域中每个像素点亮度与多个相邻像素点平均亮度的差值的绝对值的n次方的累加。
7.如权利要求5或6中所述的自动对焦方法，其特征在于，所述n值为1、2或3。
8.一种影像撷取装置，其包括镜头、影像感测器、影像处理单元、微处理器、驱动机构及输入装置，所述输入装置用于在一欲拍摄画面中选择自动对焦区域并设置该画面中各区域的对焦权重，所述影像感测器用于针对镜头移动到的多个位置分别获取欲拍摄画面的多幅图像，所述影像处理单元用于提取所述每幅图像的图像数据，所述微处理器根据所述图像数据及选择的自动对焦区域和该画面中各区域的对焦权重得到每幅图像的评价值，并根据所述多幅图像的多个评价值及对应的多个镜头位置得到具有最大评价值的图像对应的镜头的相对位置，所述驱动机构用于移动镜头。
9.如权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，所述图像的评价值等于该图像中各个区域的评价值与该区域权重相乘后的累加，所述各个区域的评价值等于该区域中每个像素点与其相邻像素点之间的亮度差值的绝对值的n次方的累加。
10.如权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，所述图像的评价值等于该图像中各个区域的评价值与该区域权重相乘后的累加，所述各个区域的评价值等于该区域中每个像素点亮度与多个相邻像素点平均亮度的差值的绝对值的n次方的累加。
全文摘要
本发明涉及一种影像撷取装置的自动对焦方法，该方法包括以下步骤(a)在欲拍摄画面中选择自动对焦区域，并给画面中每个对焦区域设置一个对焦权重；(b)移动镜头到一相对位置，并在该相对位置得到一幅图像；(c)根据所述选择的自动对焦区域及每个对焦区域的对焦权重计算出该幅图像的评价值；(d)存储所述评价值及相应的镜头的相对位置；(e)重复所述步骤(b)-(d)，获取多幅图像，根据所述多幅图像对应的多个评价值及多个镜头的相对位置得到具有最大评价值的图像对应的镜头的相对位置，并确定为拍摄位置；及(f)移动镜头到所述拍摄位置。另外，本发明还提供了一种采用所述自动对焦方法的影像撷取装置。
文档编号H04N5/232GK101408709SQ200710201989
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月10日 优先权日2007年10月10日
发明者王威仁, 郑诗宝 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司