具有三角测量自动聚焦系统的数字照相机以及相关方法技术方案

具有三角测量自动聚焦系统（１０）的数字照相机包括光点束发射器（２０），其可被用来把光点（Ｐ１，Ｐ２）投射到在图像上被捕获的对象上，并且被用来以电子方式自动地确定对象到照相机的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般而言涉及数字照相机设备，并且可特别适合于包括数字照相;f几的移动电子设备。
技术介绍
许多数字静止图像和视频照相机利用了测量图像内容的对比度的 被动型自动聚焦系统。 一般而言，当把在同一个场景上再现的清晰图像 与模糊图像进行比较时，清晰图像包含来自高的空间频率的更多信息。 暗区与亮区之间的过渡越多，暗区与亮区之间的差别越大。估计图像之 间的图像内容的对比度可以给出清晰度的相对量度(measure)。常规的基于对比度的自动聚焦系统包括照相机透镜、用于改变透镜位置的聚焦 装置、成像传感器和数字信号处理器(DSP)。透镜被配置成移动到不 同的离散的聚焦位置，每个位置相应于特定的对象到照相机的距离。在 工作中，系统在自动聚焦过程期间把透镜移动到多个不同的位置。图像 在每个位置处被捕获，并且可以对每幅图像确定一个相对清晰度值。系 统然后把透镜移动到产生具有最大清晰度值的图像的位置。典型移动电话数字照相机把图像对比度技术用于自动聚焦。移动电 话照相机通过使用由在10-20个之间的聚焦步骤所实现的分辨率，可以 覆盖从约10cm到无穷大的焦距。这样的移动电话照相才几可以具有一个2 百万像素传感器和一个带有孔径fl:2.8的固定焦距透镜。这种类型的照 相机可以在日光或明亮的人工光下产生每秒约15-30幅图<象。可以相 信，使用这些设备的图像的自动聚焦动作相对较慢，并且会花费约1-2 秒来执行。子采样可被用来缩短这个时间。在子采样方法中，透镜在搜索过程 期间不移动到每个离散的位置。清晰度值可被插值，以便产生对于在实 际被采样的这些位置之间的位置的清晰度的估计。遗憾的是，虽然子采样可以缩短自动聚焦时间，但会引入精度的恶 化。另外，聚焦所花费的时间仍然相对较长，典型地约为l秒。这会使得难以通过使用子釆样技术对视频记录实现自动聚焦的良好跟踪。例 如，当主要对象移动得更靠近或更远离照相机时，系统可指示清晰度已 改变。然而，难以确定对象移动了多少和/或沿哪个方向移动。 一些相对 较复杂和精密的(相对较昂贵的)视频系统可以通过以非常小的步长来 回搜索透镜来解决这个问题。对于具有静止和/或视频记录能力的数字照相机而言，仍然需要提供 可选的经济的自动聚焦系统。
技术实现思路
本专利技术的 一 些实施例提供具有三角测量自动聚焦系统的数字照相 机。本专利技术的某些实施例提供结合了具有三角测量自动聚焦系统的数字 照相机的移动通信设备。本专利技术另外的 一些实施例针对在静止图像和/或视频记录模式下使数字照相机自动聚焦的方法。该方法包括(a)把至少一个光点投射向目 标对象；(b)响应于投射步骤，捕获具有至少一个光点的目标对象的第一 图像；(c)通过使用具有光点的图像来可编程地确定从数字照相机到目标 对象的距离；并且(d)基于该确定步骤使数字照相机透镜自动聚焦。在 一些实施例中，该方法可包括在贴近捕获第一图像的时间捕获缺乏发 射光点的目标对象的第二图像；以电子方式比较在第一和第二图像上的 感兴趣区域，以便确定与第一图像上的光点相关联的位置数据；并且基 于所确定的位置数据以电子方式计算从照相机到目标对象的距离。第一 和第二图像可以通过使用相同的曝光设置和相同的白平衡设置而被捕 犾。可以执行该方法以使得第一和第二图像在彼此相差小于约0.10秒 内被捕获。在帧速率处在约15-30fps之间的一些实施例中，自动聚焦步 骤可以在约0.033-0.067秒的范围内执行。对于提高的帧速率，在捕获的 图像之间的延迟可以小于0.033秒。该方法可包括在视频记录期间通过监视在图像上顺序生成的投射 的光点而自动聚焦；并且在视频记录光点图像上从图像数据中以电子方 式除去光点。在一些实施例中，该方法可包括通过使用捕获的光点图像自动稳定 在静止图像上运动对象的聚焦。投射步骤可包括从一个处在光谱的可见光部分的光源发射光。在一些实施例中，捕获步骤可包括通过使用数字照相机传感器来捕 获图像信号，所述数字照相机传感器被配置成通过在图像曝光时间期间 检测光子来对信号进行积分。在一些实施例中，投射至少一个光点是通过基本上同时地投射多个 离散的在空间上分开的光点而执行的。该方法还可包括计算多个对象到 光点距离，对于多个分开的光点，每个光点有一个距离。自动聚焦步骤 可以使用被计算为具有最接近的对象到照相机的距离的光点来确定对 于图像的焦距。在一些实施例中，该方法可包括自动以电子方式配准在第一和第二 图像上的感兴趣区域，由此提供图像稳定性。本专利技术的 一 些另外的实施例针对提供在由具有数字照相机的移动电子通信设备生成的图像上的运动图像稳定性的方法。该方法包括(a) 以电子方式捕获参考图像；(b)以电子方式捕获具有至少一个光点图像区 域的目标图像；(c)通过比较包含光点图像区域的目标图像的至少一部分 与在参考图像上的相应区域，从而自动地以数学方式至少变换目标图像 的该光点图像区域；并且(d)基于来自数学变换的数据，生成运动稳定的 图像。在一些实施例中，参考图像和目标图像可以在彼此相差小于约0.10 秒内被捕获(典型地，在彼此相差约0.033-0.067秒内)。该方法可包括 基于来自数学变换的数据，配准目标图像和参考图像；从对准的目标图 像和参考图像中减去相应的像素值以提供差值图像；并且基于差值图像确定光点位置。在一些特定实施例中，所述减去相应的像素值的步骤包 括分开地计算在相应的像素中不同颜色的像素值。本专利技术的另外的实施例提供配置有三角测量自动聚焦系统的数字 照相机。在一些实施例中，具有三角测量自动聚焦系统的数字照相机形成便 携式电子通信设备的 一部分。在一些实施例中，数字照相机包括光点束发射器和被布置成贴近光 点束发射器的照相机透镜，光点束发射器被配置成把至少一个光点投射 到一个目标对象上，该目标对象能够在照相机拍摄的该目标对象的数字 图像上被捕获。光点束发射器可被配置成投射处在光谱的可见光部分内的光。数字照相机可包括与照相机透镜通信的照相机图像传感器，照相机 图像传感器被配置成用作三角测量自动聚焦系统中的接收器。在一些实施例中，数字照相机可包括被配置成与光点束发射器通信 的数字照相机图像传感器和/或与光点束发射器通信以便控制投射光点 的持续时间和/或强度的自动曝光控制电路。数字照相机可包括在光的传输路径上的准直透镜，该准直透镜被配 置成准直来自光点束发射器的光。在一些实施例中，数字照相机光点束发射器被配置成生成在该图像 上捕获的 一个对象上的多个在空间上分开的光点。在某些实施例中，数字照相机可包括与光点束发射器通信以便基本 上同时地生成在图像上的多个光点的下列的 一 项或多项透明的衍射光 栅、圓柱形透镜或全息衍射光栅。数字照相机可包括光点束发射器，该光点束发射器被配置成利用具有约1 ms或更小的光点持续时间的光点束脉冲来工作。在一些实施例中，数字照相机还可包括对比度自动聚焦系统。数字 照相机可包括与光点束发射器通信的光强度控制电路。数字照相机光点 束发射器可包括激光器，以及照相机可包括脉冲控制电路。数字照相机 可包括自动曝光控制装置，该自动曝光控制装置被用来计时投射的光点 的持续时间并监视目标图像对象的亮度。数字照相机可包括被配置成在静止图像照相机模式和视频记录模 式下有选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在静止图像和／或视频记录模式下使数字照相机自动聚焦的方法，包括：把至少一个光点投射向目标对象；响应于投射步骤，捕获具有所述至少一个光点的目标对象的第一图像；通过使用具有所述光点的图像来可编程地确定从数字照相机到目标对象的距离；并且基于该确定步骤，使数字照相机透镜自动地聚焦。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-5-11 11/126,9051.一种在静止图像和/或视频记录模式下使数字照相机自动聚焦的方法，包括把至少一个光点投射向目标对象；响应于投射步骤，捕获具有所述至少一个光点的目标对象的第一图像；通过使用具有所述光点的图像来可编程地确定从数字照相机到目标对象的距离；并且基于该确定步骤，使数字照相机透镜自动地聚焦。2. 权利要求l所述的方法，还包括在贴近捕获第 一 图像的时间捕获缺乏发射光点的目标对象的第二 图像；以电子方式比较在第一和第二图像上的感兴趣区域，以便确定与第 一图像上的所述光点相关联的位置数据；并且基于所确定的位置数据，以电子方式计算从所述照相机到目标对象的距离。3. 权利要求2所述的方法，其中第一和第二图像在彼此相差小于 约0.067秒内被捕获。4. 权利要求1所述的方法，其中自动聚焦步骤在约0.033秒或更少 的时间内被执行。5. 权利要求1-4中任何一项所述的方法，还包括在视频记录期间通过监视在图像上顺序生成的投射的光点而自动 聚焦；并且从视频记录光点图像上的图像数据中以电子方式除去光点。6. 权利要求1-5中任何一项所述的方法，还包括通过使用捕获的 光点图像来自动地稳定在静止图像上运动对象的焦点。7. 权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中投射步骤包括从处 在光谱的可见光部分的光源发射光。8. 权利要求1-7中任何一项所述的方法，其中捕获步骤包括通过 使用数字照相机传感器来捕获图像信号，所述数字照相机传感器被配置 成通过在图像曝光时间期间检测光子来对信号进行积分。9. 权利要求2-8中任何一项所述的方法，其中捕获第一和第二图像 是通过使用相同的曝光设置和相同的白平衡设置来实现的。10. 权利要求1-9中任何一项所述的方法，其中投射至少一个光点是通过基本上同时地投射多个离散的在空间上分开的光点来实现的。11. 权利要求10所述的方法，还包括计算多个对象到光点的距 离，所述多个分开的光点的每个光点有一个距离，其中该自动聚焦步骤 使用被计算为具有最接近的对象到照相机的距离的光点来确定图像的焦距。12. 权利要求2-11中任何一项所述的方法，还包括自动地以电子 方式使第 一和第二图像上的感兴趣区域相关，由此提供图像稳定性。13. —种提供在由具有数字照相机的移动电子通信设备所生成的图 像上的运动图像稳定性的方法，包括以电子方式捕获参考图像；以电子方式捕获具有至少一个光点图<象区域的目标图像； 通过比较包含所述至少一个光点图像区域的目标图像的至少一部分与参考图像上的相应区域，从而自动地以数学方式至少变换目标图像的所述光点图像区域；并且基于来自数学变换的数据，生成运动稳定的图像。14. 权利要求13所述的方法，其中参考图像和目标图像在彼此相 差约0.067秒或更少的时间内被捕获，以及其中该方法还包括基于来自数学变换的数据，配准目标图像和参考图像； 从对准的目标图像和参考图像中减去相应的像素值，以提供差值图 像；并且基于差值图像来确定光点位置。15. 权利要求14所述的方法，其中所述减去相应的像素值的步骤 包括分开地计算出在该相应的像素中不同颜色的像素值。16. —种数字照相机，其特征在于，该数字照相机包括三角测量自 动聚焦系统。17. 权利要求16所述的数字照相机，其特征在于，该数字照相机 形成便携式电子通信设备的 一部分。18. 权利要求17所述的数字照相机，包括光点束发射器和被布置 成贴近光点束发射器的照相机透镜，光点束发射器被配置成把至少一个 光点投射到目标对象上，该目标对象能够在所述照相机所拍摄的目标对 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：MGH维尔纳松，
申请(专利权)人：索尼爱立信移动通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]