快速的相机自动聚焦制造技术

本发明专利技术提供了快速的相机自动聚焦。相机自动聚焦使用在三维场景的图像之间计算出的模糊差。相机计算在两个不同影像号处获得的场景的两个图像之间的模糊差。相机使用计算出的模糊差来预测第三影像号，其中，相机使用第三影像号来将相机镜头自动聚焦于场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及图像(image)获取，更具体地涉及快速的相机自动聚焦。 版权声明/许可 本专利文档的公开的一部分包含受到版权保护的材料。版权所有者不反对任何人 以专利和商标局专利文件或记录中所呈现的样子来拓制本专利文档或专利公开，但是在任 何其它情况下保留所有版权权利。以下声明适用下面所描述的软件和数据及其中的附图 版权 2007，索尼电子公司，保留所有权利。
技术介绍
相机中的自动聚焦自动地将相机镜头聚焦在三维场景上，而无需相机用户手动聚 焦相机镜头。存在本领域已知的许多自动聚焦方案。传统的自动聚焦方案搜索自动聚焦曲 线的峰值(例如，峰值保持积分(peak-hold-integrate)方法、爬山等)。通常，对于不同的 相机光学设置(相机类型、透镜类型、孔径、焦距、快门速度、胶巻或传感器感光速度等)，具 有不同的自动聚焦曲线。另外，自动聚焦曲线将是场景自身的函数并且是所分析的区域的 函数。在一个实施例中，相机采用爬山方案，爬山方案根据图像梯度来计算自动聚焦曲线。 随着分析区域变得越来越准确对焦，图像梯度将变得越来越大。自动聚焦算法的目的是使 用最少量的相机聚焦位置来达到自动聚焦曲线的峰值。 一般而言，爬山自动聚焦方案需要 三维场景的大量影像(picture)以收敛到所需聚焦位置。
技术实现思路
对三维场景(scene)的相机自动聚焦使用该场景的不同图像之间的计算出的模 糊差(blur difference)。相机计算在两个不同聚焦位置所获取的、场景的两个图像之间的 模糊差。相机使用针对给定场景位置计算出的模糊差来预测新的聚焦位置。这个过程一直 重复直到在给定场景位置实现聚焦为止。 本专利技术是结合不同范围的系统、客户端、服务器、方法以及机器可读介质而被描述 的。除了在此
技术实现思路
中描述的本专利技术的各个方面之外，本专利技术的其他方面将通过参考附 图以及通过阅读以下详细描述而变得清楚可见。附图说明 通过示例而非限制的方式在附图的示图中图示了本专利技术，在附图中，相似标号指 示相似元件。 图1图示了成像系统100的一个实施例。 图2A图示了三维场景的影像的一个实施例。 图2B图示了三维场景的另一影像的一个实施例。 图3图示了两个影像中的对象的模糊差。 图4图示了对两个影像中的对象之间的模糊差进行建模。4 图5A(现有技术)是自动聚焦爬山算法的图形。 图5B是图示出快速自动聚焦算法的一个实施例的图形。 图6是用于执行快速自动聚焦的方法的流程图。 图7是图示出针对表示所聚焦图像的影像号在测试图像上聚焦的一个实施例的 示图。 图8是图示出在测试图像的两个影像之间的模糊差的一个实施例的示图。 图9是图示出在两个影像之间计算出的模糊差的示图。 图10是图示出针对离焦的影像号在测试图像上聚焦的一个实施例的示图。 图11是图示出在测试图像的两个影像之间的模糊差的一个实施例的示图。 图12是与图9中计算出的模糊差相比来图示出在两个影像之间计算出的模糊差 的示图。 图13是图示出针对离焦的影像号在测试图像上聚焦的一个实施例的示图。 图14是图示出在测试图像的两个影像之间的模糊差的一个实施例的示图。 图15是与图9和12中计算出的模糊差相比来图示出在两个影像之间计算出的模 糊差的示图。 图16是图示出模糊差相比于参考影像号的绘图的图形。 图17A-B是图示出模糊差相比于参考影像号的移动绘图的图形。 图18是图示出一组模糊差参考曲线的一个实施例的示图。 图19A-D是图6所示的方法600的一个实施例的图形。 图20-22是图示出快速自动聚焦在所示出的掩模(mask)位置收敛的一组图像的 一个实施例。 图23图示了用于收敛如图24-30所示的快速自动聚焦结果的一组掩模。 图24-30是图示出针对图23的不同图像掩模的快速自动聚焦收敛结果的图形。 图31是图示出包括自动聚焦单元的图像设备控制单元的一个实施例的示图。 图32A是适合实施本专利技术的操作环境的一个实施例的示图。 图32B是适合在图32A的操作环境中使用的计算机系统的一个实施例的示图。 图33是图示出如下成像系统的一个实施例的框图，该成像系统使用在离测试主体不同聚焦距离处的两个传感器来计算测试图像的两个影像之间的模糊差。具体实施例方式在以下对本专利技术实施例的详细描述中，参考了附图，其中，相同标号指示相似元 件，并且其中通过图示示出了可以实施本专利技术的具体实施例。这些实施例被足够详细地描 述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术，并且应当了解，可以利用其他实施例，并且在不 脱离本专利技术的范围的情况下可以作出逻辑、机械、电气、功能上的改变以及其他不同之处。 因而，不应当从限制的角度看待以下详细描述，并且本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。 如上所述，传统的自动聚焦方案搜索自动聚焦曲线的峰值(例如，峰值保持积分 方法、爬山等)。曲线中包含的自动聚焦信息是图像散焦或者模糊的定性度量(qualitative measure)，并且自动聚焦方案试图最小化图像模糊。因为自动聚焦方案测量定性模糊，并且 模糊与深度相关，所以自动聚焦曲线包含深度信息。这是因为曲线峰值对应于准确对焦的5位置。例如，考虑场景由恒定背景上的单个对象构成的情况。如果对象的深度也已知，则相 机可以预测该对象准确对焦的聚焦位置。如以下参考图3描述的，因为模糊差与深度相关， 所以在自动聚焦方案中可以使用模糊差来确定准确对焦的影像，或者等同地，三维场景的 聚焦位置。 图1图示了相机100的一个实施例。在图1中，相机100包括镜头102、传感器 104、控制单元106、存储装置108和镜头孔110。相机100可以是数字或胶巻静态相机、摄 像机、监控摄像机、机器人视觉传感器、图像传感器等。传感器104通过镜头102捕获场景 的图像。在一个实施例中，相机100包括一个传感器。可替代地，相机100可以具有离测试 主体不同聚焦位置处的多个传感器。 传感器104可以例如以数字或胶巻静态相机来获取静态影像，或者例如以摄像机 或监控摄像机来获取连续影像。另外，传感器104可以获取基于本领域中使用的不同颜色 模型(例如，红_绿_蓝(RGB)、青_洋红_黄_绿(CMYG)等)的图像。控制单元106通常 自动地和/或由操作者输入来管理传感器104。控制单元106配置传感器104和镜头102 的操作参数，例如但不限于镜头焦距fl、镜头孔径A、镜头聚焦位置、和(在静态相机中的) 镜头快门速度。另外，控制单元106可以包括(虚影示出的)自动聚焦单元120，自动聚焦 单元120控制镜头102对场景的自动聚焦。本专利技术的实施例被并入自动聚焦单元120。由 传感器104获取的( 一个或多个)图像被存储在图像存储装置108中。 图2A图示了三维场景的影像的一个实施例。在图2中，相机202准备通过聚焦在 三维场景200上来拍摄影像。在一个实施例中，相机202是如图1所示的相机100。三维场 景200包括汽车204、人206、山脉背景208和太阳210。三维场景200中的各个对象在离 相机202不同距离处。例如，基于距离标尺224，汽车204最接近相近202，后面顺序跟随人 206、山脉背景208、和太阳210。在相机聚焦在距离222处的汽车204上的情况下，在不同 于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机化方法，包括：计算三维场景的第一图像和第二图像之间的模糊差，所述第一图像是通过将相机镜头聚焦在第一影像号而获得的，所述第二图像是通过将所述相机镜头聚焦在第二影像号而获得的，其中，所述第一影像号和第二影像号表示所述相机镜头的不同聚焦距离；以及基于计算出的模糊差预测第三影像号，其中，所述第三影像号随后被用于将所述相机镜头自动聚焦于所述场景。

【技术特征摘要】
US 2008-9-30 12/242,805一种计算机化方法，包括计算三维场景的第一图像和第二图像之间的模糊差，所述第一图像是通过将相机镜头聚焦在第一影像号而获得的，所述第二图像是通过将所述相机镜头聚焦在第二影像号而获得的，其中，所述第一影像号和第二影像号表示所述相机镜头的不同聚焦距离；以及基于计算出的模糊差预测第三影像号，其中，所述第三影像号随后被用于将所述相机镜头自动聚焦于所述场景。2. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述预测进一步基于与所述第一影像号相关联的模糊差曲线。3. 根据权利要求2所述的计算机化方法，还包括从所存储的多条模糊差曲线之一取得所述模糊差曲线。4. 根据权利要求3所述的计算机化方法，其中，所存储的多条模糊差曲线各自与不同影像号相关联。5. 根据权利要求2所述的计算机化方法，还包括使用计算出的模糊差来确定所述模糊差曲线。6. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述计算模糊差进一步基于使用图像掩模。7. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述计算模糊差包括利用模糊核将所述第一图像巻积成所述第二图像。8. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述第一影像号是在最小聚焦距离和无限聚焦距离之一处的影像号。9. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述第一影像号是根据第三图像和第四图像的模糊差而被预测出的。10. 根据权利要求1所述的计算机化方法，其中，所述第二影像号与所述第一影像号相邻。11. 一种机器可读介质，具有使得处理器执行包括以下步骤的方法的可执行指令计算三维场景的第一图像和第二图像之间的模糊差，所述第一图像是通过将相机镜头聚焦在第一影像号而获得的，所述第二图像是通过将所述相机镜头聚焦在第二影像号而获得的，其中，所述第一影像号和第二影像号表示所述相机镜头的不同聚焦距离；以及基于计算出的模糊差预测第三影像号，其中，所述第三影像号随后被用于将所述相机镜头自动聚焦于所述场景。12. 根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：厄尔郭王，中村真备，久志田秀典，索罗吉特里特亚帕拉赛尔特，村上义弘，李平珊，杉浦守，
申请(专利权)人：索尼株式会社，索尼电子有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]