专利名称：具有两种工作模式的图像捕捉系统和方法
具有两种工作模式的图像捕捉系统和方法本发明涉及(静止或运动)图像捕捉数字系统，例如照相机、摄像机、照相电话 (能捕捉图像的移动电话)、扫描仪、传真机、内窥镜、监视摄像机、玩具、个人助理、电脑、热感照相机、超声诊断仪、IRM(核磁共振)成像系统、X射线成像设备等等。其通常包括含有多个光敏元件的传感器，以及使光线向传感器对焦的光学系统。 所述光敏元件被称为像素，能把接收到的光线量转变为数字值。传感器可例如是CCD电荷耦合检测器(Charged Coupled Device，电荷耦合器件)、CM0S (互补金属氧化物半导体)器件、CID (Charge Induced Device,电荷感应器件)、 IRCCD (红外 CCD)，ICCD (增强 CCD)，EBCCD (Electron Bombarded CCD，电子轰击 CCD)， MIS (Metal Insulator Semiconductor，金属绝缘体半导体)器件、APS (Active Pixel Sensor，有源像素传感器)、QWIP (Quantum Well Infrared Photodetectors，量子阱红外光电检测器)、MPQ(Multi_Puits Quantiques,多量子阱)器件、对光谱和/或其它电磁频谱敏感的传感器，或其它传感器。其可以被连接在拜耳滤波器上，从而获得彩色图像。某些所述传感器可包括数百万像素，目前被使用来计算传感器像素的单位是兆像素。更确切地，本发明涉及的问题是需通过所述图像捕捉系统获取锐利的图像。已知图像捕捉系统包括光学系统、数字图像传感器以及自动对焦模块。光学系统是指包括一个或者多个元件尤其是透镜、反射镜和/或折射元件的光学系统。自动对焦模块包括适合调整系统的对焦，从而获得锐利的图像的自动对焦功能。对焦操作旨在使从光学系统出来的光线汇聚于图像传感器处。汇聚是指使在图像传感器处所获得的图像斑点的尺寸最小化。通常，通过连续的迭代确定所述对焦遍历所述自动对焦模块可访问的各种配置， 并对所述配置分别测量锐度，例如当涉及彩色图像时，可测量绿色成分。注意，在本文件中，“色彩成分”和“色彩”对应相同的概念。然而，使用自动对焦模块存在两主要的缺点用来确定最优配置的时间可能较长 (该时间被称为“对焦延时”)，以及，尤其在用来进行移动时产生的电能消耗较大。在图5上示出了现有技术下带有自动对焦组件的传感系统的耗电量在点Jl和 Kl之间的曲线11代表当系统在设于无限远的对象和近处对象之间进行对焦的情况下，根据失焦值得到的电强度值。点JI对应于零失焦(无限远的对象)而点Kl对应于最大失焦 (近处对象)。该图是作为举例给出的。失焦-耗电量关系可以根据所使用的自动对焦模块类型而发生变化。此外，正是所述原因，在大部分的照相手机中，当使用者在预显示模式中(也就是当图像仅在低分辨率例如最大320像素X400像素下被捕捉时(把图像所含像素的数量称为分辨率)，即在使用者以更大分辨率真正启动图像捕捉之前)使用照相手机时，未启动自动对焦模块(对无限远的对象，其固定不变)。自动对焦模块仅在使用者启动图像捕捉时才被启动。因此理论上不会知道该图像捕捉得到的图像是否会模糊。
因此需要有一种能获得锐利图像同时使耗能和对焦延时最小化的方法。为此，按照第一方面，本发明提出被配置为捕捉至少一个场景图像的数字图像捕捉系统，所述系统包括光学系统、传感器、被配置为调整系统对焦的自动对焦模块以及数字
处理装置。该系统被配置为估算代表在场景的被捕捉到的至少一个初始图像的至少一个区域上的锐度的值，自动对焦模块被配置为以系统的预定对焦来捕捉所述初始图像。系统还被配置为至少根据代表所估算的锐度的值在第一模式和第二模式之中挑选工作模式。在第一模式中，使用自动对焦模块来调整系统的对焦，从而捕捉所述场景的更锐利的图像，而在第二模式中，所捕捉的初始图像或另一图像经由数字处理装置处理，所述另一图像是以系统的所述预定对焦捕捉的。通过在适合时使用数字处理单元，以及对确实需改进锐度的情况保留对自动对焦模块的使用，所述系统能改善由捕捉系统提供的图像的锐度，并减少延时和所需的能耗。对焦调整通常借助于以下手段实现借助致动器(音圈技术、步进马达、压电装置、MEMS (微机电系统)，USM(超声波马达)或其它装置)来移动光学系统和/或传感器， 或者使光学系统内部的元件发生移动，还可以使用能改变构成光学系统的元件的形状和/ 或位置的液体透镜或任何其它类型的电、机械和/或磁装置，从而使传感器位于所捕捉场景的图像对焦平面内。液晶相位调制装置(DPLC)的使用是通过改变光学系统特性来调整对焦的另一示例。本发明包括设置自动对焦模块，从而以系统的预定对焦捕捉图像的步骤。预定对焦是指在未启动自动对焦模块时获得的对焦，并且最好是在所述预定对焦的所有位置，对焦都保持稳定，而不消耗电流或尽可能小地消耗电流。可以在自动对焦模块休止的状态或在改变对焦之后得到的状态下得到所述预定对焦。更好地，所述预定对焦可以是能允许以最大景深在无限远处获得锐利图像的超焦距对焦，或用来例如使第二模式下的景深最大化而确定的另一种对焦。所述预定对焦还取决于使用者对例如光学系统的孔径或焦距的调节或光学系统的孔径或焦距的自动调节。所述预定对焦还可以是在系统启动之后或在系统运作过程中，尤其在实施第一模式之后得到的任何位置。本发明使用图像处理装置。图像处理装置可以与传感器和光学系统合为一体或位于通过传输装置被连接到图像捕捉系统的独立设备中。把可输入一个或多个图像且在所述图像上进行处理的软件称为图像处理装置。所述处理尤其可以包括-计算被修正的图像，和/或-进行测量，和/或-组合多个图像，和/或-改善图像的保真度，和/或-改善图像主体的质量，和/或-在场景内探测物或人，和/或-在场景内加入物或人，和/或
-在场景内替换或改变物或人，和/或-抹去场景内的阴影，和/或-增加场景内的阴影，和/或-在图像数据库中搜索对象在一实施方式中，例如在捕捉初始图像之后捕捉所述另一图像。在一实施方式中，系统被配置为捕捉图像序列，且其还包括当以所述预定对焦或另一对焦捕捉至少一个随后的图像时，能根据代表从该随后的图像估算的锐度的值，在第一模式和第二模式之中选择工作模式的装置，在第二模式中，该随后的图像或所述另一图像经由数字处理装置被处理，所述另一图像是用与该随后的图像相同的对焦被捕捉的。在一实施方式中，在第二工作模式中，数字处理装置被配置为对初始图像、该随后的图像或被捕捉的所述另一图像施加改进锐度的数字图像处理，而无需使用自动对焦模块。在所述实施方式中，第一和第二工作模式被用来获得场景更锐利的图像。在一实施方式中，所述另一图像例如在捕捉初始图像之后被捕捉。在按照本发明的图像捕捉系统的一实施方式中，代表锐度的值根据以下被确定-初始图像上至少两色彩成分各自的锐度之间的关系；和/或-初始图像上至少两色彩成分各自的锐度之间的对比。所述装置可允许仅在对初始图像所实现的测量基础上选择工作模式。在一实施方式中，图像捕捉系统还被配置为在选择第一工作模式之后，根据以下选择对对焦的调整-根据初始图像确定的至少两色彩各自的锐度之间的关系；和/或-在初始图像的至少一个区域以及在至少一个色彩上的像散测量。所述装置由此能减少自动对焦功能所实施的必要迭代次数，且由此减少了所需的延时和能耗。在一实施方式中，图像捕捉系统还被配置为，在选择第二工作模式之后，在经由数字处理装置处理的图像的至少一个区域上，识别出较锐利的色彩成分和较不锐利的色彩成分，从而能根据较锐利的色彩的图像像素亮度，对较不锐利的色彩改变被处理图像的像素亮度。所述装置因此能经由数字处理轻松地改进被处理图像的锐度。按照第二方面，本发明提出用于包括光学系统、传感器和自动对焦模块以及数字处理装置的系统的图像捕捉方法，所述自动对焦模块用来调节该系统的对焦，该方法包括以下步骤-估算代表捕捉的场景的至少一个初始图像的至少一个区域上的锐度的值，所述自动对焦模块被设置用来以系统的预定对焦来捕捉所述初始图像；至少根据代表所估算的锐度的值，在第一模式和第二模式之中选择工作模式，其中，在第一模式中，使用所述自动对焦模块调整系统的对焦，以捕捉场景的更锐利的图像；且在第二模式中，被捕捉的初始图像经由数字处理装置被处理，另一图像以系统的所述预定对焦被捕捉。按照第三方面，本发明提出安装在图像捕捉系统的处理模块中的信息程序和/或电子部件，该图像捕捉系统被配置为捕捉场景的至少一个图像，且包括光学系统、传感器、 被配置为调整系统对焦的自动对焦模块，所述程序包括指令且/或所述部件包括电路，在通过所述处理模块执行程序和/或启动所述部件时，能实施按照本发明第二方面的方法的步骤。在阅读后面的说明时还可发现本发明的其它特征和优点。所述说明纯粹为示意性且需要参考附图阅读，附图中-
图1示出本发明一实施方式的图像捕捉系统1；-图2示出按照本发明的方法步骤；-图3示出对象的图像锐度根据不同的色彩成分以及根据对象和照相机之间的分开距离的变化；-图4示出了图像两色彩成分之间的相对锐度随图像失焦的变化；-图5示出带有标准自动对焦模块的现有技术的图像捕捉系统随失焦而变化的电消耗。-图6示出按照本发明图像捕捉系统的随失焦而变化的电消耗。图1示出本发明实施方式中的图像捕捉系统1，例如照相机。照相机1包括光学系统2、传感器3、自动对焦模块4和处理单元5。自动对焦模块4被配置为根据场景的图像进行自动对焦，在此处所考虑的情况下，例如可借助电机改变光学系统2和传感器3之间的距离(然而，也可以在本发明中实施如上描述的其它类型的对焦)。传感器3具备能把光子流转变为电信号的敏感元件。在所考虑的实施方式中，敏感元件具有三色感光性能。被捕捉的数字图像因此是分别包括三个色彩成分的彩色图像。注意，可考虑两种或更多的色彩来实施本发明。在此处描述的实施方式中，考虑被捕捉的图像包括蓝色成分Cl (波长基本介于 400和500nm之间)，绿色成分C2 (波长基本介于500和600nm)以及红色成分C3 (波长基本介于600和700nm之间)的情况。在其它实施方式中，为实施本发明，可以考虑其它成分(例如红外线、紫外线等等)和/或大于或等于二的任意数量的成分。在此可想到以下两点-首先，光学系统2的焦点是特定于每一种色彩的，从而使对应色彩Cl的焦点01 不同于对应另一色彩C2的焦点02。因此，在传感器处，由第二色彩构成的图像比由第一色彩构成的图像更不锐利或更锐利，由此降低了传感器所形成图像的整体锐度。-第二，光学系统针对某一波长的焦点可根据图像所表示的场景所在的距离而发生变化。图3示出所捕捉对象的色彩成分Cl、C2、C3的锐度根据光学系统2和待捕捉对象之间的距离d的变化。色彩成分C1、C2、C3例如分别对应蓝、绿、红成分。在横坐标上，列出距离d，而在纵坐标上，列出对象图像点的直径T。距离范围d被细分为三部分蓝色成分最锐利的部分是被称为“微距”的部分 Pl (通常小于60cm)，绿色成分比蓝色成分和红色成分更锐利的部分PII是被称为“肖像”的部分(通常介于60cm和^!之间)，而红色成分比蓝色成分和绿色成分更锐利的部分PIII是被称为“风景”的部分(通常大于4m)。注意，在色彩之间的所述特定对焦顺序仅以举例方式考虑。无论色彩之间的对焦顺序如何，都可以实施本发明，尤其在色彩反转系统中(例如可借助衍射对象实现)。考虑照相机1所捕捉的场景的彩色初始图像I，此时自动对焦模块4被固定为针对无限远或更远的对象(实际上，经常需要将自动对焦模块调节到超过无限远位置，从而即使存在引起失焦的热差和位置误差仍可保证无限远处的锐度)。照相机1被配置为实施参考图2描述的以下步骤。在步骤101中，处理单元5对在图像I中确定的区域Z进行至少一个锐度测量，自动对焦模块4被设置为以系统的预定对焦捕捉所述初始图像。在一实施方式中，为了进行该测量，光学系统在一开始被调整为超焦距，从而能利用第二模式(M》的最大景深。在一实施方式中，区域Z由整体图像I构成，在其它实施方式中。区域Z对应所选择的像素群。根据测得的锐度和尤其根据测得的锐度确定的选择规则R，处理单元5在模式Ml 和模式M2中选择一种工作模式。如果在步骤101中所选择的工作模式是M1，则在步骤102中，自动对焦模块4被启动，从而以改进的锐度获得场景的图像。这样，通过针对光学系统2和传感器3之间的间隔距离的每一次改变来计算针对光学系统2和传感器3之间的该间隔距离捕捉的场景图像的锐度的相应量度，实施对焦调整(例如光学系统2和传感器3之间的对应于最优锐度(或至少大于预定的最小阈值)的最优距离的调整)的迭代过程。如果在步骤101中所选择的工作模式是M2，则在步骤103中，通过处理单元5对被捕捉的场景的初始图像(或可能是另一图像)进行数字处理，以例如获得具有改善的锐度的场景图像，而无需使用自动对焦功能。以下详细描述不同步骤的内容。步骤101在步骤101由处理单元5对图像I的区域Z进行的锐度测量可以是对图像的整体测量，或相反，是根据单独考虑的色彩成分进行的测量。在步骤101的一实施方式中，对整体锐度进行测量且选择规则R例如对应于测得的锐度和预定阈值之间的对比。如果测得的锐度小于预定阈值，选择工作模式Ml。否则，选择工作模式M2。在步骤101的另一实施方式中，处理单元5对一种色彩成分进行锐度测量，且通过把锐度测量值与预定阈值比较，在模式Ml和M2中选择一种工作模式。在步骤101的另一实施方式中，处理单元对多个色彩成分进行锐度测量，且通过把锐度测量值与预定的相应阈值比较，在工作模式Ml和M2中选择一种模式。在步骤101 的另一实施方式中，处理单元分别沿着两不同方向中的每一个进行锐度测量，且通过比较锐度测量值，在工作模式Ml和M2中选择一种模式。在步骤101的另一实施方式中，处理单元5在至少两色彩成分之间进行相对锐度的测量。例如，该单元在蓝色成分和绿色成分之间确定哪个是图像I更锐利的色彩成分。随后，如果蓝色成分在蓝绿两成分之中更锐利，处理单元5将因此选择工作模式M1，否则选择工作模式M2。上面对于步骤101所考虑的实施方式对位于“微距”部分Pl内的被捕捉场景使用自动对焦模块4，而对于位于“肖像”部分PII和“风景”部分PIII内的被捕捉场景，则可仅使用数字处理单元而无需使用自动对焦模块4，两种模式Ml和M2之间的选择可简单地基于两色彩成分的锐度之间的比较。在其它实施方式中，例如对于“微距”部分和“肖像”部分，可选择模式Ml，而对于 “风景”部分可选择模式M2。在一实施方式中，当符合以下两种条件Condl和Cond2时，选择工作模式Ml Condl 场景位于微距区(例如，蓝色成分比绿色成分更锐利)；Cond2 蓝色成分的锐度还小于预定阈值。或者，条件Cond2可考虑两个或更多色彩成分之间的相对锐度，因此取决于多个色彩成分锐度之间的关系。在另一实施方式中，例如根据阈值与不同色彩成分锐度函数(例如，成分Cl和C3 之间的锐度的差除以成分C2的锐度)之间的比较选择工作模式。相对锐度测量值可以是一色彩成分的锐度测量值与另一色彩成分的锐度测量值之间的商或差的函数。一色彩成分相对于另一色彩成分的相对锐度测量值，比起图像的绝对锐度测量值是一优点，因为其更精确且不取决于所观测的场景的内容。实际上，在某些情况下，为了确定是否该设在模式Ml或M2时，绝对锐度不够可靠。例如，绝对锐度测量值完全可以在强反差场景(例如测试卡)中工作，而如果场景的内容很平滑，则是不可靠的。因此，更好的是使用存在纵向色差的光学系统(例如透镜)，从而可以实现一色彩成分相对于另一色彩成分的相对锐度测量，且获得不取决于被观察场景的更稳定的测量值。例如可结合以下描述的规则或使用其它规则来确定其它选择规则。此外，本发明的实施可使用各种公知的锐度测量方式，无论是按色彩成分的锐度还是整体锐度。锐度测量值为标量或矢量。例如，色彩的锐度可以对应于测量被称为BXU值的测量值，该BXU值是对模糊点面禾只的测量值，如发表在〈〈Proceedings of IEEE, International Conference of Image Processing, Singapore，2004》(IEEE论文集2004年新加坡图像处理国际会议)中， Jerome BUZZI 和 F6r6ric GUICHARD 的名为《Uniqueness of Blur Measure》(模糊测量的唯一性)的文章中所描述的。可根据图像斑点的变化或借助FTM(Fonction de Transfert de Modulation，调制传递函数)指示锐度，FTM是斑点图像的傅里叶变换的模。测量所述锐度的不同方法在众多教材和出版物中都有描述，例如由Al Bovik编辑并由Academic出版社出版的《Handbook of Image&Video Processing))(图像和视频处理手册)中的415到430页。在一实施方式中，色彩成分的锐度可通过梯度计算获得。例如，对各个或某些像素P，针对给定色彩成分C，进行对应于P的邻域中C的变化梯度的测量M，从而在数字图像的区域Z的像素上估算出锐度值。可通过以下计算获得该值对于给定色彩C，把像素P的邻域设为V(P)。把GM记为邻域V(P)上的梯度幅值平均值，而SM为GM和邻域V(P)上的梯度之间的差的幅度值的平均值。可通过同一色彩的两像素的亮度差的幅度来计算梯度。邻域V(P)中的梯度对应于涉及邻域V(P)中预定数量的像素对的梯度。代表具有颜色C的像素P的锐度的测量值M可由SM和GM之间的比确定。由此得到值 M (P，C)。因此，在带有标准自动对焦模块的图像捕捉设备中，必然需要启动自动对焦模块来确定图像是否锐利，这意味着需采集至少两图像才能对比其锐度，按照本发明的图像捕捉设备能通过捕捉的单幅图像来确定是否需要使用自动对焦模块。步骤102:在一实施方式中，当选择工作模式Ml时，处理单元5计算对焦调节定值，例如为了使用自动对焦功能而在光学系统2和传感器3之间执行的距离，并把该值提供给自动对焦模块4。该对焦调节定值的计算例如是根据在使用自动对焦模块之前进行的一个或多个锐度测量，例如步骤101中进行的锐度测量。例如，如图4所示，根据两色彩成分之间的相对锐度(此处是对照相机1建立的一曲线图，示出了色彩Cl的锐度和色彩C3的锐度之间的差值△被色彩C2的锐度除，以及反向差值)，可以从中推导出图像的失焦值，此失焦值代表在所考虑的改变要在传感器3和光学系统2之间实现的距离的情况下，要实施的对焦调节。该配置的效果在于加速由自动对焦模块4实施的迭代过程的收敛，且因此减少了所需的延时和能耗。在另一个实施方式中，可以使用像散与对焦的相关性，从而还能更进一步减少延时，尤其是当△值不再与焦距变化保持线性关系时。当在光学系统中存在像散时，图像斑点的形状取决于对焦。在图像斑点对称的对焦点两侧，一个方向相对于另一个方向更有利，其效果是在一个方向图像将较锐利，而在垂直方向，图像将较模糊。因此，根据图像中锐度的方向，可以把其与失焦相关联。对于完全未修正像散(其涉及大部分的光学系统)的对称系统，其将体现在像场中。在系统的光学设计阶段，可以在对像散和/或其方向的测量值与光学系统的失焦之间建立对应表。此外， 对于构成光学系统的光学元件具有较大轴线偏斜的光学系统，可以设计校准阶段，把在光轴(图像中心)方向上对像散和/或其方向的测量与失焦关联起来。这之所以可能，是因为当系统由彼此不对齐的元件构成时，在图像中心存在像散。此外，通过使用像散对失焦的测量对场景的内容相对不敏感，因为像散根据所考虑的色彩成分而不同，从而可以区别出来自光学系统的像散，且因此能够区分来自场景的、 不取决于色彩成分的失焦特性。步骤103在一实施方式中，当选择工作模式M2时，处理单元5进行初始图像I的数字处理而不使用自动对焦功能。所进行的数字处理可以为各种类型例如形状识别、白平衡调节、色调曲线调节、去矩阵化(dematricge)......在一实施方式中，数字处理对应于文献PCT/FR2006/050197所描述的处理，其被配置为通过在图像色彩中选择至少一个被称为“锐利色”的色彩成分，并使锐利色成分的锐度反映到至少另一不太锐利的色彩成分上，来改进该至少一个色彩成分的锐度。因此，可认为，上述例如选择工作模式M2的实施方式根据的是蓝色成分Cl的锐度小于绿色成分C2的锐度的判断。因此可在下一个步骤确定，在色彩成分C2和色彩成分C3之间哪个色彩成分锐度更高。确定的最锐利的色彩成分在以下被称为锐利色，而其它两色彩成分被称为待改进成分。在该示例中，CA、C0和CN分别是像素的亮度，其用灰度级来表征，且分别代表待改进成分和锐利色成分。按照以下类型的公式，通过使用滤波器F，把锐利色成分的锐度反映到待改进色彩成分的锐度上，CA = CN+F (CO-CN)由此获得的效果在于可抽出待改进色彩成分的高频部分，并用锐利色成分的高频取代之。一般地，滤波器F的特点在于去除其所作用的图像的细节。为此，可以使用线性低通(或中值)滤波器。还可以使用具有去除细节的特性的多种已知的非线性滤波器中的一种，例如中值滤波器。在该阶段，可以想到，针对图像的细节，人的视网膜对绿色具有特别高的敏感度， 由此光学系统的调节目的也通常旨在对该色彩在特定调整范围内获得改进的锐度(参考， 例如由 Addison Wesley 编辑的 Mark D. Fairchild 的著作《Color appearance models》的 30到33页)。因此，按照针对本发明的观察，得到的图像锐度不令人眼满意的光学装置对于其色彩中的一种，例如蓝或红，可以呈现令人满意的锐度，而对所述锐度令人满意的色彩，在考虑细节时人眼的敏感度较低。一般，对于聚焦在超焦距的光学系统，当考虑呈现一近处对象和一远处对象的图像时，使用绿色通常更有利于远处对象的锐度，而近处对象的锐度则通过考虑蓝色而获得改进。因此显得重要的是，可以根据两种色彩的相对锐度，按照不同的锐利色改进图像的各个区域。由此，在本发明的一实施方式中，把图像I分解为多个区域。随后相继考虑各个区域，对每一区域识别出最锐利的色彩。在一实施方式中，在所考虑的区域，把最锐利的色彩的锐度反映在其它色彩成分上。在另一实施方式，对图像施加全局校正，该全局校正是借助于加权系数计算的，例如，一种加权系数体现相关锐利色在各个区域上被作为锐利色识别出来的次数。这样的根据图像不同区域的特征进行的处理优于在现有技术的图像捕捉系统中使用的自动对焦模块。实际上，在具有位于不同距离处的对象的场景的情况下，现有技术的捕捉系统将仅对焦在对象之一上，而本发明可获得对所考虑的所有对象都锐利的图像。
在一实施方式中，通过执行程序由处理单元5实施步骤101、102和103中指出的上述处理。所述程序包括在由处理单元5的计算装置执行程序时，用于实施属于处理单元 5的步骤的指令。在所述的实施方式中，在被捕捉的初始图像I上进行选择模式M2之后改进锐度的步骤103。在另一实施方式中，步骤103的改进处理在一个或多个另外的图像上进行，例如在视频图像情况下，所述另外的图像是初始图像之后被捕捉的图像，所述另外的图像以预定对焦被捕捉。在视频图像捕捉的情况下，实施本发明带来特别有利的结果。实际上，源自自动对焦模块的迭代操作的延时在视频图像的情况下十分不利，尤其当被捕捉对象处于运动状态时，其还会在显示对焦图像时，引起对焦的振荡现象。本发明大大减少了在捕捉视频图像时为获得锐利图像遇到的振荡现象以及所需的延时时间。实际上，在可以选择工作模式M2时，其能大大减少自动对焦模块的使用，这在对象移动时显得特别重要。这一点是从稳定图像的意义上来说的。当先于自动对焦模块运用根据所进行的锐度测量值确定的预定对焦调节时，例如在以上展开步骤102的描述中所具体描述的，还能增加稳定。本发明也允许提高稳定图像操作的可靠性，稳定图像操作是通过使用数字和/或光学修正(例如移动透镜)来弥补光学/传感器系统的运动而非场景本身的运动导致的模糊。由于在模式Ml中可更快速地收敛，对锐利图像所作的稳定测量更为可靠。在模式 M2中，无需使用自动对焦模块，图像也很锐利，同样地，用于图像稳定的测量更可靠。因此，由于减少了延时，可更快地获得锐利图像且更可靠地进行稳定测量。在现有技术的自动对焦模块上，为达到较佳配置而使用的二分法导致振荡，导致较难以进行用于图像稳定的测量。图6图示了按照本发明的捕捉系统的耗电量点Jl和Kl之间的曲线L2代表当光学系统在无限远和给定的近处之间对焦时，电强度值随失焦值(Def)的变化。点Jl对应零失焦(无限远的对象)，点Kl对应最大失焦(近处对象)。由箭头指示的垂直虚线标记出从工作模式M2 (在该垂线左侧)到工作模式Ml (在该垂线右侧)的转变。因此，在工作模式Ml中，按照本发明的捕捉系统的耗电量等于现有技术系统对于相同的失焦的耗电量(见图5)。相反，在模式Ml中，得益于预先提供的对焦定值，曲线Ll 并未像现有技术那样为确定对焦位置而经过多次二分法迭代处理。对于模式2中所有失焦值，按照本发明的捕捉系统的耗电量等于现有技术的系统对于零失焦的耗电量，也就是最小耗电量。例如，在之前描述的工作模式M2对应肖像部分和风景部分，而工作模式Ml对应微距部分的实施方式中，对于距离系统介于无限远和约60cm之间的场景，产生所述最小耗电量，这对应于图像捕捉系统的大多数应用。 通过数字处理把更锐利色彩的锐度向一个或多个不够锐利的色彩传递，本发明因此能限制自动对焦模块仅在锐度的改进不令人满意的有限数量的情况下被使用，或者仅在恰当的情况下使用。本发明因此能在改进被捕捉图像锐度的同时限制耗电量和对焦延时。
在照相电话中，即使在预显示时也可以进行对焦。此外，在拍摄视频时，相继的图像也可以锐利(在之前这是不可能的，由于图像的快速更替，无法对每个视频图像通过自动对焦模块进行对焦)。
权利要求
1.图像捕捉系统(1)，被配置为捕捉场景的至少一个图像，所述系统包括光学系统 O)、传感器(3)、被配置为调整图像捕捉系统的对焦的自动对焦模块以及数字处理装置⑶，该图像捕捉系统被配置为估算代表在场景的被捕捉到的至少一个初始图像的至少一个区域上的锐度的值；所述自动对焦模块被配置为以图像捕捉系统的预定对焦来捕捉所述初始图像；所述图像捕捉系统还被配置为至少根据代表所估算的锐度的值，在第一模式(Ml)和第二模式(IC)之中挑选工作模式，其中，在第一模式(Ml)中，使用自动对焦模块来调整图像捕捉系统的对焦，以捕捉所述场景的更锐利的图像，在第二模式(M》中，所捕捉的初始图像或另一图像经由数字处理装置( 处理，所述另一图像是以图像捕捉系统的所述预定对焦捕捉的。
2.如权利要求1所述的图像捕捉系统，被配置为捕捉图像序列，还包括当以所述预定对焦或另一对焦捕捉至少一个随后的图像时，根据代表从该随后的图像估算的锐度的值， 在第一模式(Ml)和第二模式(Μ》之中选择工作模式的装置，在第二模式(M》中，该随后的图像或所捕捉的所述另一图像经由数字处理装置( 被处理，所述另一图像是用与该随后的图像相同的对焦被捕捉的。
3.如权利要求1或2所述的图像捕捉系统(1)，其中，在第二模式(M2)中，数字处理装置(5)对初始图像、该随后的图像或捕捉的所述另一图像施加改进锐度的数字图像处理， 而无需使用自动对焦模块。
4.如权利要求1到3之一所述的图像捕捉系统(1)，其中，代表锐度的值根据以下被确定-初始图像上至少两色彩成分(Cl，C2，C3)各自的锐度之间的关系；和/或 -初始图像上至少两色彩成分(C1，C2，C3)各自的锐度之间的对比。
5.如前述权利要求之一所述的图像捕捉系统(1)，被配置为在选择第一模式(Ml)之后，根据以下选择对对焦的调整-根据初始图像确定的至少两色彩成分(Cl，C2，C3)各自的锐度之间的关系；和/或 -在初始图像的至少一个区域以及在至少一个色彩上的像散测量。
6.如前述权利要求之一所述的图像捕捉系统(1)，还被配置为，在选择第二模式(M2) 之后，在经由数字处理装置处理的图像的至少一个区域上，识别出较锐利的色彩成分和较不锐利的色彩成分，从而根据较锐利的色彩成分的图像像素亮度，对较不锐利的色彩改变被处理图像的像素亮度。
7.用于包括光学系统O)、传感器(3)和自动对焦模块⑷以及数字处理装置(5)的图像捕捉系统(1)的图像捕捉方法，所述自动对焦模块用来调节该图像捕捉系统的对焦， 该方法包括以下步骤-估算代表捕捉的场景的至少一个初始图像的至少一个区域上的锐度的值，所述自动对焦模块被设置为以图像捕捉系统系统的预定对焦来捕捉所述初始图像；-至少根据代表所估算的锐度的值，在第一模式(Ml)和第二模式(IC)之中选择工作模式，其中，在第一模式(Ml)中，使用所述自动对焦模块(4)调整图像捕捉系统C3)的对焦， 以捕捉场景的更锐利的图像；且在第二模式(M》中，被捕捉的初始图像或者另一图像经由数字处理装置( 被处理， 所述另一图像是以图像捕捉系统的所述预定对焦被捕捉的。
8.如权利要求7所述的图像捕捉方法，被配置为捕捉图像序列，还包括当以所述预定对焦或另一对焦捕捉至少一个随后的图像时，根据代表从该随后的图像估算的锐度的值， 在第一模式(Ml)和第二模式(Μ》之中选择工作模式的装置，在第二模式(M》中，该随后的图像或所捕捉的所述另一图像经由数字处理装置( 被处理，所述另一图像是用与该随后的图像相同的对焦被捕捉的。
9.如权利要求7或8所述的图像捕捉方法，其中，在第二模式(IC)中，数字处理装置 (5)对初始图像、该随后的图像或捕捉的所述另一图像施加改进锐度的数字图像处理，而无需使用自动对焦模块。
10.如权利要求7到9之一所述的图像捕捉方法，其中，代表锐度的值根据以下被确定-初始图像上至少两色彩成分(Cl，C2，C3)各自的锐度之间的关系；和/或-初始图像上至少两色彩成分(C1，C2，C3)各自的锐度之间的对比。
11.如权利要求7到10之一所述的图像捕捉方法(1)，被配置为在选择第一模式(Ml) 之后，根据以下选择对对焦的调整-在初始图像上确定的至少两色彩成分(Cl，C2，C3)各自的锐度之间的关系；和/或-在初始图像的至少一个区域以及在至少一个色彩上的像散测量。
12.如权利要求7到11之一所述的图像捕捉方法，其中，在选择第二模式(M2)之后，在经由数字处理装置处理的图像的至少一个区域上，识别出较锐利的色彩成分和较不锐利的色彩成分，从而根据较锐利的色彩成分的图像像素亮度，对较不锐利的色彩改变被处理图像的像素亮度。
13.图像捕捉系统(1)的处理模块(5)中的信息程序和/或电子部件，该图像捕捉系统被配置为捕捉场景的至少一个图像，且包括光学系统O)、传感器(3)、被配置为调整图像捕捉系统的对焦的自动对焦模块，所述程序包括指令且/或所述部件包括电路，在通过所述处理模块执行程序和/或启动所述部件时，能实施按照权利要求7到12之一所述的方法的步骤。
全文摘要
图像捕捉系统(1)，被配置为捕捉场景的至少一个图像，所述系统包括光学系统(2)、传感器(3)、被配置为调整图像捕捉系统的对焦的自动对焦模块(4)以及数字处理装置(5)，该图像捕捉系统被配置为估算代表在场景的被捕捉到的至少一个初始图像的至少一个区域上的锐度的值；所述自动对焦模块被配置为以图像捕捉系统的预定对焦来捕捉所述初始图像；所述图像捕捉系统还被配置为至少根据代表所估算的锐度的值，在第一模式和第二模式之中挑选工作模式，其中，在第一模式中，使用自动对焦模块(4)来调整图像捕捉系统的对焦，以捕捉所述场景的更锐利的图像，在第二模式中，所捕捉的初始图像或另一图像经由数字处理装置(5)处理，所述另一图像是以图像捕捉系统的所述预定对焦捕捉的。
文档编号H04N9/64GK102550010SQ201080035183
公开日2012年7月4日 申请日期2010年8月6日 优先权日2009年8月10日
发明者吉兰·德沃, 布鲁诺·列日, 弗雷德里克·吉查德, 艾蒂安·克瑙尔, 雷日斯·泰西埃, 霍安-菲·阮 申请人:德克索实验室