影像捕获设备及其快速对焦方法技术

本发明专利技术提供一种影像捕获设备及其快速对焦方法。影像捕获设备包括镜头、影像传感器、镜头控制电路及对焦电路。快速对焦方法由镜头控制电路控制镜头移动以由影像传感器拍摄影像，由对焦电路计算所拍摄影像在第一及第二尺度下的对焦值相对于镜头移动步数的第一及第二曲线。然后，由对焦电路将第一曲线与第二曲线的对焦值相除以获得特征曲线，并依据特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置。最后，由镜头控制电路控制镜头移动至波谷对应的移动步数，再移动至第一曲线或第二曲线的波峰对应的移动步数以完成对焦。本发明专利技术的影像捕获设备及其快速对焦方法可提高对焦速度，且可避免镜头来回移动造成影像变化而影响用户的拍摄体验。

Image capture device and its fast focusing method

The invention provides an image capturing device and a fast focusing method thereof. Image capture equipment includes lens, image sensor, lens control circuit and focus circuit. The fast focusing method is used by the lens control circuit to control the lens movement to capture the image by the image sensor, and the first and two curves of the focus value of the photographed image at the first and two scales relative to the number of moving steps of the lens are calculated by the focus circuit. Then, the focus value of the first curve and the second curve is divided by the focus circuit to obtain the characteristic curve, and the position of the wave valley is estimated according to the position of the wave peak and the saddle point in the characteristic curve. Finally, the lens control circuit controls the movement of the lens to the corresponding moving step of the trough, and then moves to the number of moving steps corresponding to the wave peak of the first or second curves to complete the focus. The image capture device of the invention and the fast focusing method can improve the focus speed, and avoid the motion of the lens to cause image change and affect the user's shooting experience.

【技术实现步骤摘要】
影像捕获设备及其快速对焦方法
本专利技术涉及一种影像捕获设备及方法，且特别涉及一种影像捕获设备及其快速对焦方法。
技术介绍
随着影像撷取技术的日益进步，数字相机的像素大幅增加，但相机尺寸则相对缩小，而可配置在手机、平板计算机等可携式电子装置上，让用户能够随时随地拍摄影像。为方便用户快速拍摄清晰影像，可携式电子装置上的相机一般均配备有自动对焦(AutoFocus，AF)功能，其可在用户启用相机的同时，即主动侦测相机视野范围内的对象并自动移动镜头以对焦于对象。借此，可省去使用者手动对焦所花费的时间。一般传统的对焦方式，都赖以影像本身的对比程度(ContrastBasedAutoFocusing，CBAF)来决定最佳对焦位置，而影像对比的计算方式有很多种，常使用的不外乎Tenengrad函数、小波(wavelet)、高斯微分(Gaussianderivative)、拉普拉斯转换(laplactransform)、有限脉冲响应(FiniteImpulseResponse，FIR)滤波器、无限脉冲响应(InfiniteImpulseResponse，IIR)滤波器等方式，其中较为广泛使用的是以FIR/IIR形式算出影像的对比值，当作寻找最佳对焦位置的依据。然而，无论使用哪一种影像对比计算方式，都会因为参考区域的限制，使得算出的影像对比值无法充分反映出影像的清晰度。此时可使用多尺度的影像对比值来辅助影像对焦，即针对不同尺度的影像，施以相同或不同的滤波器去萃取出不同尺度影像的对比值，以利后续对焦模块快速地找到最佳对焦位置。一般的对焦策略多施以爬山机制，在不同的对焦距离(位置)上，根据影像对比值的变化，决定爬山的策略。图1是已知相机对焦爬山机制的示意图，此爬山机制约可分三段：第一段是施以大步数的跨越方式，快速到达山脚下(此时邻近对焦位置上的影像对比值稍有变化)；第二阶段是中步伐爬山(此时影像对比值会持续地增加，此表示对焦位置离最佳对焦距离越来越近)；第三段是越过山头后(此时影像对比值突然变小，结束原有的上升趋势，此表示对焦位置已经过头，超越最佳对焦位置)，此时须以小步伐往回退，以移动到山顶，最终到达最佳的对焦位置。现有的爬山机制因无法避免上述三阶段的过程，无法有效减少对焦时间，且在超过山头而逐步往回退到山顶的过程中，影像将出现模糊、清楚、模糊、清楚的变化，导致使用者有不好的拍摄体验。
技术实现思路
本专利技术提供一种影像捕获设备及其快速对焦方法，可加快相机的对焦速度，给用户提供良好的拍摄体验。本专利技术的一种影像捕获设备的快速对焦方法，其中影像捕获设备包括镜头、影像传感器、镜头控制电路及对焦电路。此方法由镜头控制电路控制镜头移动以拍摄影像。接着，由对焦电路计算影像传感器所拍摄影像在第一尺度下的对焦值相对于镜头移动步数的第一曲线以及在第二尺度下的对焦值相对于镜头移动步数的第二曲线。然后，由对焦电路将第一曲线与第二曲线的对焦值相除以获得特征曲线，并依据特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置。最后，由镜头控制电路控制镜头移动至波谷对应的移动步数，再移动至第一曲线或第二曲线的波峰对应的移动步数以完成对焦。在本专利技术的一实施例中，所述由对焦电路计算影像传感器所拍摄影像在第一尺度下的对焦值相对于镜头的移动步数的第一曲线的步骤包括利用影像对比算法计算第一尺度的该影像中多个像素的对比值，以及计算影像中位于对焦框内的像素的对比值的幂次方的总和作为影像在第一尺度下的对焦值。在本专利技术的一实施例中，所述由对焦电路计算影像传感器所拍摄影像在第二尺度下的对焦值相对于镜头的移动步数的第二曲线的步骤包括利用影像对比算法计算第二尺度的影像中多个像素的对比值，以及计算影像中位于对焦框内的像素的对比值的幂次方的总和作为影像在第二尺度下的对焦值。在本专利技术的一实施例中，所述依据特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置的步骤包括在镜头移动拍摄影像的过程中，计算特征曲线的斜率的变化，当斜率转变为零时，判断到达特征曲线的波峰，而当斜率由零转变为极大值时，判断到达特征曲线的鞍点，并计算波峰与鞍点对应的移动步数之间的距离，由此鞍点对应的移动步数向前加上距离以估测波谷的位置。在本专利技术的一实施例中，所述由镜头控制电路控制镜头移动至波谷对应的移动步数，再移动至第一曲线或第二曲线的波峰对应的移动步数以完成对焦的步骤包括由镜头控制电路控制镜头以第一速度移动至波谷对应的移动步数，以及由镜头控制电路控制镜头以第二速度移动至第一曲线或第二曲线的波峰对应的移动步数，其中第二速度小于第一速度。本专利技术的一种影像捕获设备，其包括镜头、影像传感器、镜头控制电路及对焦电路。影像传感器耦接镜头，用以拍摄影像。镜头控制电路耦接镜头，用以控制镜头移动以拍摄影像。对焦电路耦接影像传感器及镜头控制电路，用以计算影像传感器所拍摄影像在第一尺度下的对焦值相对于镜头移动步数的第一曲线以及在第二尺度下的对焦值相对于镜头移动步数的第二曲线，将第一曲线与第二曲线的对焦值相除以获得特征曲线，并依据此特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置。其中，镜头控制电路控制镜头移动至对焦电路所估测的波谷对应的移动步数，再移动至第一曲线或第二曲线的波峰对应的移动步数以完成对焦。在本专利技术的一实施例中，所述的对焦电路包括利用影像对比算法计算第一尺度的影像中多个像素的对比值，以及计算影像中位于对焦框内的像素的对比值的幂次方的总和作为影像在第一尺度下的对焦值。在本专利技术的一实施例中，所述的对焦电路包括利用影像对比算法计算第二尺度的该影像中多个像素的对比值，以及计算影像中位于对焦框内的像素的对比值的幂次方的总和作为影像在第二尺度下的对焦值。在本专利技术的一实施例中，所述的对焦电路包括在镜头移动拍摄影像的过程中，计算特征曲线的斜率的变化，其中当斜率转变为零时，判断到达特征曲线的波峰，而当斜率由零转变为极大值时，判断到达特征曲线的鞍点，并计算波峰与鞍点对应的移动步数之间的距离，由鞍点对应的移动步数向前加上距离以估测波谷的位置。在本专利技术的一实施例中，所述的第二尺度的长、宽为第一尺度的长、宽的分数。基于上述，本专利技术的影像捕获设备及其快速对焦方法，借由计算不用尺度影像的对焦值曲线并将其相除以获得特征曲线，从此特征曲线中观察波峰及鞍点，利用其间距离来等距离估测波谷的位置，从而将镜头一步移动到波谷所对应的对焦位置，最后再施以小步搜寻而完成对焦。借此，可提高对焦速度，且可避免镜头来回移动造成影像变化而影响用户的拍摄体验。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。附图说明图1是已知相机对焦爬山机制的示意图；图2是依照本专利技术一实施例所显示的影像捕获设备的方块图；图3是依照本专利技术一实施例所显示的影像捕获设备的快速对焦方法的流程图；图4A是依照本专利技术一实施例所显示的第一尺度影像的对焦值随移动步数变化的曲线；图4B是依照本专利技术一实施例所显示的第二尺度影像的对焦值随移动步数变化的曲线；图4C是依照本专利技术一实施例所显示的对焦值FV2及对焦值FV1的比值的曲线。附图标记说明：20：影像捕获设备22：镜头24：影像传感器26：镜头控制电路28：对焦电路FV1、FV2：对焦值曲线SFV：对焦值比值曲线P1、P4：波峰P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种影像捕获设备的快速对焦方法，其特征在于，所述影像捕获设备包括镜头、影像传感器、镜头控制电路及对焦电路，所述方法包括下列步骤：由所述镜头控制电路控制所述镜头移动以由所述影像传感器拍摄影像；由所述对焦电路计算所拍摄的所述影像在第一尺度下的对焦值相对于所述镜头的移动步数的第一曲线以及在第二尺度下的所述对焦值相对于所述镜头的所述移动步数的第二曲线；由所述对焦电路将所述第一曲线与所述第二曲线的所述对焦值相除以获得特征曲线，并依据所述特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置；以及由所述镜头控制电路控制所述镜头移动至所述波谷对应的所述移动步数，再移动至所述第一曲线或所述第二曲线的波峰对应的所述移动步数以完成对焦。

【技术特征摘要】
1.一种影像捕获设备的快速对焦方法，其特征在于，所述影像捕获设备包括镜头、影像传感器、镜头控制电路及对焦电路，所述方法包括下列步骤：由所述镜头控制电路控制所述镜头移动以由所述影像传感器拍摄影像；由所述对焦电路计算所拍摄的所述影像在第一尺度下的对焦值相对于所述镜头的移动步数的第一曲线以及在第二尺度下的所述对焦值相对于所述镜头的所述移动步数的第二曲线；由所述对焦电路将所述第一曲线与所述第二曲线的所述对焦值相除以获得特征曲线，并依据所述特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置；以及由所述镜头控制电路控制所述镜头移动至所述波谷对应的所述移动步数，再移动至所述第一曲线或所述第二曲线的波峰对应的所述移动步数以完成对焦。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述对焦电路计算所述影像传感器所拍摄的所述影像在所述第一尺度下的所述对焦值相对于所述镜头的移动步数的所述第一曲线的步骤包括：利用影像对比算法计算所述第一尺度的所述影像中多个像素的对比值；以及计算所述影像中位于对焦框内的所述像素的对比值的幂次方的总和作为所述影像在所述第一尺度下的所述对焦值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述对焦电路计算所述影像传感器所拍摄的所述影像在所述第二尺度下的所述对焦值相对于所述镜头的移动步数的所述第二曲线的步骤包括：利用影像对比算法计算所述第二尺度的所述影像中多个像素的对比值；以及计算所述影像中位于对焦框内的所述像素的对比值的幂次方的总和作为所述影像在所述第二尺度下的所述对焦值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二尺度的长、宽为所述第一尺度的长、宽的分数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述特征曲线中出现的波峰与鞍点的位置，估测波谷的位置的步骤包括：在所述镜头移动拍摄所述影像的过程中，计算所述特征曲线的斜率的变化；当所述斜率转变为零时，判断到达所述特征曲线的所述波峰；当所述斜率由零转变为极大值时，判断到达所述特征曲线的所述鞍点，并计算所述波峰与所述鞍点对应的所述移动步数之间的距离，由所述鞍点对应的所述移动步数向前加上所述距离以估测所述波谷的位置。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述镜头控制电路控制所述镜头移动至所述波谷对应的所述移动步数，再移动至所述第一曲线或所述第二曲线的波峰对应的所述移动步数以完成对焦的步骤包括：由所述镜头控制电路控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运锦，刘亚帆，张文彦，
申请(专利权)人：聚晶半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71