專利名稱：擷取不失焦影像的影像擷取裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像擷取裝置與擷取影像的方法，特別是一種擷取不失焦影像的影像擷取裝置與其方法。
背景技術(shù)：
對于一般的自動對焦影像擷取裝置，在進(jìn)行主題物件(人、建筑物或是風(fēng)景)的影像擷取時，會經(jīng)由影像擷取裝置本身內(nèi)部的處理器，計算所須要的曝光值(EV；exposure value)以拍攝影像。一般而言，經(jīng)由影像擷取裝置內(nèi)的處理器所計算出來的曝光值還算是精確。但是影像擷取裝置并無法自行判斷，使用者所須要擷取的影像為何(背景或是人)，所以僅能以簡單的規(guī)則來判斷焦距(focal length)的數(shù)值，以進(jìn)行影像的拍攝，但是往往會造成背景清晰，而前面主題物件模糊的相片。
如圖1所示，表示一般自動對焦影像拍攝裝置拍攝時的流程圖。方塊101，表示在外地旅游時，選定當(dāng)?shù)仫L(fēng)景或建筑物做為背景；接著方塊102，表示請路人幫忙，或是自己拍攝欲拍攝主題物件；方塊103，表示自動對焦影像拍攝裝置在進(jìn)行拍攝時，會啟動自動對焦的功能；接著，在拍攝完之后會有兩種情況發(fā)生，一種為方塊104，所拍攝的主題物件與背景(風(fēng)景或著名建筑物)均為清晰，此為成功的相片。但是，當(dāng)相片洗出來時發(fā)現(xiàn)主題影像失焦(方塊105)，即相片所呈現(xiàn)的影像不清晰，則失去了紀(jì)念及保存價值。

發(fā)明內(nèi)容
為了減少拍攝失敗的影像，于此提供一種擷取不失焦影像的自動影像擷取裝置與方法，利用拍攝多次景深范圍部分重迭的相片，藉以改善影像拍攝時，所產(chǎn)生的失焦問題。
本發(fā)明的目的之一，在于提供一種擷取不失焦影像的裝置，于一固定的曝光值下，使用不同焦距自動拍攝多張影像，使得拍攝重要紀(jì)念相片時，可以通過此模式的選擇，而拍攝到主題與背景同時清晰且不失焦的相片。
為達(dá)以上所述目的，本發(fā)明的一實施例，提供了一種擷取不失焦影像模式的自動影像擷取裝置。在具有自動對焦相機(jī)中，增加一項不失焦影像模式。不失焦影像模式，是根據(jù)原先具有自動對焦功能的影像擷取裝置內(nèi)所決定的曝光組合，計算在此曝光值下的景深，再經(jīng)由使用不同焦距的鏡頭，連續(xù)拍攝數(shù)張相片，以含括銜接所有的景深，其景深可以由距離影像擷取裝置的最短對焦距離到無限遠(yuǎn)的對焦距離。因此，可以保證在連續(xù)拍攝的相片當(dāng)中，拍攝者所希望的主題物件一定可以清晰。


圖1為根據(jù)傳統(tǒng)所揭露的具有自動對焦的影像擷取裝置，拍攝主題物件產(chǎn)生模糊的影像的各步驟流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明所揭露的實施例，利用具有不失焦影像模式選項的影像擷取裝置的各步驟流程圖；圖3A至圖3C為根據(jù)本發(fā)明所揭露的實施例，影像擷取裝置中利用不失焦影像模式，拍攝并同時得到具有清晰主題物件及背景物件相片的方法；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一擷取影像裝置實施例的方塊示意圖。
圖中符號說明11使用者選擇所須要拍攝的背景13同時啟動影像擷取裝置中的不失焦影像模式15利用影像擷取裝置本身的運(yùn)算處理器，以及根據(jù)第一焦距自動擷取包含主題物件與背景物件的一張影像，且同時得到一曝光值
17影像擷取裝置應(yīng)用目前的曝光值，計算得到第二焦距以及第二景深19根據(jù)不失焦影像模式，對相同的拍攝主題物件連續(xù)拍攝數(shù)張具有相同曝光值，但是不同焦距的主體物件的影像21在相片沖洗之后，可以得到至少一張主題物件清晰的相片30影像擷取裝置32主題物件34背景物件50輸入裝置52處理器54儲存裝置56儲存裝置58控制器60鏡頭組62快門64光圈101外地旅游時，選定當(dāng)?shù)仫L(fēng)景或建筑物做為背景102請路人幫忙，或是自己拍攝欲拍攝主題物件103自動對焦影像拍攝裝置在進(jìn)行拍攝時，會啟動自動對焦的功能104拍攝的主題物件與背景(風(fēng)景或著名建筑物)均為清晰，此為成功的相片105相片沖洗出來時發(fā)現(xiàn)主題影像失焦，即相片所呈現(xiàn)的影像不清晰則失去了紀(jì)念價值具體實施方式
本發(fā)明的一些實施例會詳細(xì)描述如下。然而，除了詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實施例施行，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
根據(jù)目前一般的自動對焦擷取裝置，在進(jìn)行物件的拍攝時，會先經(jīng)過影像擷取裝置內(nèi)部的處理器，并經(jīng)過計算之后，決定一適當(dāng)?shù)钠毓庵?EV；exposure value)。但是，目前一般的影像擷取裝置本身并無軟件可以判斷所要拍攝的主題為何，僅能通過人工手動的方式來選取所要拍攝的主題物件。因此，對于現(xiàn)有技術(shù)中(方塊105)所產(chǎn)生的缺點，本發(fā)明揭露一種方法，以改善在傳統(tǒng)的影像擷取裝置中失焦的缺點，也同時揭露一種具有不失焦影像模式的影像擷取裝置，當(dāng)在拍照時，選擇此不失焦影像模式，可得到清晰的拍攝主題物件的相片。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一實施例，利用具有不失焦影像模式選項的影像擷取裝置的流程圖。方塊11，表示使用者利用影像擷取裝置，例如，一自動相機(jī)上的觀景窗取景，選擇所須要拍攝的物件。于一實施例中，所需拍攝的物件包含一主體物件與一背景物件，于一較佳實施例中，主體物件，例如距離相機(jī)較近位置的人物，與背景物件，例如，距離自動相機(jī)較遠(yuǎn)位置的山脈或是建筑物，兩者之間的距離很大，然實施例不限于此種情形。
方塊13，表示啟動不失焦影像模式，并利用影像擷取裝置擷取影像，此處所謂的擷取，是指使得影像紀(jì)錄于一實體上，對于傳統(tǒng)相機(jī)而言，即是使底片感光紀(jì)錄影像；對于數(shù)字相機(jī)而言，即是將影像暫存或儲存于內(nèi)存中。再者，于此實施例中，由于使用自動相機(jī)，因此，自動相機(jī)會依照其內(nèi)部的測光系統(tǒng)與演算，得到一適當(dāng)?shù)钠毓庵?。一般而言，曝光值是由光圈值與快門值運(yùn)算得到的，例如相加運(yùn)算。
方塊15，表示利用影像擷取裝置本身的運(yùn)算處理器，以及根據(jù)第一物距(即影像擷取裝置的鏡頭至背景物件之間的距離)，自動擷取包含主題物件與背景物件的一張影像，且對應(yīng)此第一焦距者使用第一物距及第一景深(depth of field)，并同時使用上述的適當(dāng)曝光值(EV；exposure value)。方塊17，表示影像擷取裝置應(yīng)用目前影像擷取裝置的曝光值，計算得到第二焦距與第二景深，其中，第二焦距的第二景深與第一焦距的第一景深部分重迭，即，使用第二焦距擷取的清晰影像的焦距落入第一焦距的第一景深內(nèi)，被第一焦距的第一景深所部份涵蓋。
接著，方塊19，表示根據(jù)不失焦影像模式，在相同的拍攝主題物，以及背景物件連續(xù)拍攝數(shù)張具有相同曝光值，但是不同焦距的相片，因此，可以得到涵蓋拍攝主題物件至背景物件的整個景深；最后，方塊21，表示在相片沖洗之后，可以得到至少一張其拍攝主題物件與背景物件均為清晰的相片。
在圖3A至圖3C，用來表示本發(fā)明所揭露的較佳實施例，來說明在影像擷取裝置中，利用不失焦影像模式，拍攝并得到具有清晰主題物件相片的方法。當(dāng)在風(fēng)景勝地旅游時，大多數(shù)的游客都會選擇漂亮的風(fēng)景，或是著名的建筑物做為背景物件34，用來拍攝相片做為旅游時的留念，此時，通常都會請路人幫忙，或者是由使用者自己來拍攝。以東京鐵塔做為背景物件34為例，影像擷取裝置30取景以涵蓋東京鐵塔34作為背景物件，以及人作為主題物件32，此時，鏡頭中央的對焦點通常對焦于東京鐵塔34，通過影像擷取裝置30中的運(yùn)算處理器計算適當(dāng)?shù)钠毓庵?，例如光圈?.6及快門為1/125秒。其拍攝參數(shù)如圖3A所表示，其b1表示影像擷取裝置30至背景34間的距離，即為第一次實際對焦距離(物距)；a1為影像擷取裝置30的鏡頭至主題物件32之間的距離，即使用者所期望的對焦距離。然而，由于第一次實際對焦距離為b1，其景深D1只有涵蓋到東京鐵塔34前后附近，而真正所期望拍攝的主體物件32則會模糊不清楚。
由于所期望拍攝主題物件32的清晰與否，與對焦距離的景深范圍距離有關(guān)，其中，景深(depth of field)是表示對焦完成后，于底片上呈現(xiàn)清晰的范圍距離。因此，在拍攝任何一張具有紀(jì)念價值的相片時，特別是風(fēng)景相片，都希望景深長一些，使得被拍攝主題物件32以及背景物件34都能夠清晰。因此，除了景深之外，光圈(aperture)、鏡頭焦距(the focus length of lens)以及焦距(focal length)都會影響相片的清晰度，其中，使用的鏡頭焦距愈短、與被攝主體距離愈遠(yuǎn)者，其景深愈長。
因此，根據(jù)上述的原理，欲解決被拍攝主題物件32模糊的問題，可以在拍攝主題物件32之前啟動影像擷取裝置30內(nèi)的不失焦影像模式。如圖3A所示，影像擷取裝置30與主題物件32的距離為a1，影像擷取裝置30所使用第一焦距鏡頭對焦，并計算出在該曝光值下，此時對焦距離為，影像擷取裝置30的鏡頭至背景物件東京鐵塔34的第一物距b1，其所涵蓋的景深為第一景深D1。接著，參照圖3B，于相同曝光值下，計算使用第二焦距，此時第二對焦距離b2，其所涵蓋的景深為第二景深D2。要說明的是，此時，第二景深D2對應(yīng)第二對焦距離b2所涵蓋的范圍銜接，或部分重迭于第一景深D1對應(yīng)第一物距b1所涵蓋的范圍。
再者，于此實施例中，使用鏡頭的第二焦距較第一焦距短，即本實施例中、不失焦影像模式自動朝使用較短焦距進(jìn)行后續(xù)拍攝，如此，以較短焦距的較大景深彌補(bǔ)影像擷取裝置30的對焦距離縮短時的景深損失。然根據(jù)本發(fā)明的實施例并不限于此，可以選擇地，若決定曝光值時所使用的鏡頭焦距較短，則不失焦影像模式自動朝使用較長焦距進(jìn)行后續(xù)拍攝，亦可一起使用較短或較長焦距進(jìn)行后續(xù)拍攝，而不限于上述實施例。
以此類推，圖3C表示根據(jù)以上計算不同焦距以及不同景深的方式，可以得到出第n張相片的適當(dāng)焦距。于連續(xù)拍攝數(shù)張相同曝光值，但具有不同對焦距離bn的影像，其中n為連續(xù)拍攝次數(shù)為1至5次，此時景深為Dn。要說明的是，利用本實施例的不失焦影像模式，連續(xù)拍攝的景深對應(yīng)其對焦距離所涵蓋的范圍會將a1涵蓋，如此，必定可得到至少一張主題物件32清晰的相片。在本實施例中，所須拍攝的相片張數(shù)，則是依據(jù)當(dāng)時所設(shè)定的光圈值而定，一般大約為2至5張相片。
以一實際數(shù)據(jù)為例，若拍攝主體物件32與影像擷取裝置30之間的距離為3米，背景物件東京鐵塔34與影像擷取裝置30之間的距離為40米，則在進(jìn)行拍攝時可以經(jīng)由影像擷取裝置30內(nèi)的運(yùn)算處理器運(yùn)算，得到一適當(dāng)?shù)钠毓庵担淦毓庵到M合為光圈為4.0以及快門為1/60秒。則根據(jù)下列的景深計算公式，可以得到前景深ΔL1以及后景深ΔL2，兩者相加即為景深ΔLΔL1＝(FδL2)/(f2+FδL)ΔL2＝(FδL2)/(f2-FδL)ΔL＝ΔL1+ΔL2＝(2f2FδL2)/(f4-F2δ2L2)其中ΔL1為前景深、ΔL2為后景深、ΔL為景深、F為鏡頭的光圈值、f為鏡頭焦距、L為對焦距離以及δ為容許擴(kuò)散圓直徑(diameter ofpermissible circle of confusion)，其中，前景深ΔL1為該背景物件34至位于該背景物件34前方的一近點的一距離，及后景深ΔL2為背景物件34至位于該背景物件34后方的一遠(yuǎn)點的一距離。容許擴(kuò)散圓直徑，表示當(dāng)擴(kuò)散圓的直徑小于人的肉眼可以辨別的能力時，在這個范圍內(nèi)的影像是模糊且不能分辯的，例如，當(dāng)影像擷取裝置的鏡頭為4.35毫米(mm)時，其容許擴(kuò)散圓的直徑大約為0.035毫米。因此，根據(jù)上述的公式，在進(jìn)行連續(xù)拍照時其前景深、后景深以及景深可以表示成ΔL1，n＝(FδL2)/(f2+FδL)，n＝1～5ΔL2，n＝(FδL2)/(f2-FδL)，n＝1～5ΔLn＝ΔL1，n+ΔL2，n＝(2f2FδL2)/(f4-F2δ2L2)其中下標(biāo)1表示前景深，n表示第n次的連續(xù)拍攝，因此，ΔL1，n表示第n次之后計算得到的第n個前景深；下標(biāo)2表示后景深，n表示第n次連續(xù)拍攝，因此，ΔL2，n可以表示成在n次連續(xù)拍攝之后，計算得到的第n個后景深，ΔLn表示在第n次拍攝時所得到的整個景深。
根據(jù)以上的計算公式，可以得到第一前景深ΔL1，1為2.33米至4.56米。但是，由于對焦距離為40米，則由上述公式計算得到第一前景深ΔL1，1為32.82米，第一后景深為ΔL2，1為51.2米，則第一景深為ΔL1為84.02米，因此，第一景深對應(yīng)第一對焦距離的范圍介于7.1米至91.2米，因欲拍攝的主體物件32(距離影像擷取裝置30為3米)并未落入此距離范圍內(nèi)，因此，主體物件32為模糊不清。
因此，根據(jù)上述景深公式計算，固定曝光值，計算得到第二次對焦距離為4米的位置，此時可以得到第二前景深ΔL2，1為1.25米以及第二后景深ΔL2，2為3.37米，且得到第二景深對應(yīng)第二對焦距離的范圍介于2.74米至7.36米。其中此距離范圍(2.74米至7.36米)部分重迭前一次的距離范圍(7.1米至91.2米)。依此類推，第三次對焦距離為2.1米，第三前景深ΔL3，1為0.41米以及第三后景深ΔL3，2為0.66米，所以第三景深對應(yīng)第三次對焦距離的范圍介于1.69米至2.76米，且涵蓋第二景深對應(yīng)第二對焦距離的距離范圍。因此，依照上述景深公式計算，依序于對焦距離為b1(40米)、b2(4米)以及b3(2.1米)時分別擷取一張相片。這三張相片具有相同的曝光值，但是使用不同焦距鏡頭的相片，但是，可以涵蓋拍攝主體物件32至背景物件34之間大部份的景深，可以保證，至少有一張是拍攝主題物件32清晰的相片。
此外，值得一提的是，在不同的光線條件下(晴天或陰雨天)，影像擷取裝置內(nèi)的測光系統(tǒng)，會依據(jù)影像擷取裝置內(nèi)的算法，以求得當(dāng)時光線條件下的曝光值，此時，再根據(jù)不同的光圈值，再計算得到不同焦距下的不同景深，然后，再得到一張拍攝主題物件與背景物件均為清晰的相片。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一擷取影像裝置實施例的方塊示意圖。于一實施例中，擷取影像裝置一般包含輸入裝置50、處理器52、控制器58、儲存裝置54、56與擷取裝置，例如鏡頭組60、快門62、光圈64等等。輸入裝置50為功能或模式的按鍵或選項，于本實施例中，輸入裝置50包含一不失焦模式選項。處理器52處理輸入裝置50與控制器58的信息，以進(jìn)行各種運(yùn)算或設(shè)定。于本實施例中，處理器52包含接收一不失焦模式選項的請求處理擷取影像運(yùn)算。控制器58接收處理器52的擷取參數(shù)設(shè)定，控制擷取裝置的動作與時間，例如選擇所需的鏡頭組60、控制快門62的速度與控制光圈64的大小。儲存裝置56，例如底片或內(nèi)存，用以紀(jì)錄所擷取到的影像信息。
儲存裝置54，用以儲存執(zhí)行不失焦模式的可讀程序，儲存裝置54亦可內(nèi)建于處理器52所具有的存儲裝置中，配合儲存裝置54，處理器52可以處理運(yùn)算執(zhí)行不失焦模式所需的各項參數(shù)，再交給控制器58。根據(jù)上述，一旦使用者利用輸入裝置50選擇不失焦模式，擷取影像裝置便可自動根據(jù)運(yùn)算拍攝多張相片，以擷取到對焦的相片。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種擷取不失焦影像的方法，其特征在于，該擷取不失焦影像的方法包含(a)提供一主題物件與一背景物件；(b)擷取一第一影像，其包含該主題物件與該背景物件，且根據(jù)該背景物件具有一第一對焦距離，其中該第一對焦距離對應(yīng)一曝光值與一第一景深；(c)獲得一第二對焦距離，其中該第二對焦距離對應(yīng)該曝光值與一第二景深，且該第二景深對應(yīng)該第二對焦距離的距離范圍與該第一景深對應(yīng)該第一對焦距離的距離范圍有部分重迭；(d)擷取一第二影像，其包含該主題物件與基于該第二對焦距離；及(e)以該第二對焦距離取代該第一對焦距離、并且重復(fù)步驟(c)與步驟(d)，直到該主題物件的位置落入該第二景深對應(yīng)該第二對焦距離的距離范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第一景深由該第一對焦距離、一第一前景深以及一第一后景深求得。
3.如權(quán)利要求2所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第一前景深為該背景物件至位于該背景物件前方的一第一近點的一距離。
4.如權(quán)利要求2所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第一后景深為該背景物件至位于該背景物件后方的一第一遠(yuǎn)點的一距離。
5.如權(quán)利要求1所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第二景深是由該第二對焦距離、一第二前景深以及一第二后景深求得。
6.如權(quán)利要求5所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第二前景深為該背景物件至位于該背景物件前方的一第二近點的一距離。
7.如權(quán)利要求5所述的擷取不失焦影像的方法，其中，上述第二后景深為該背景物件至位于該背景物件后方的一第二遠(yuǎn)點的一距離。
8.一種擷取不失焦影像的影像擷取裝置，其特征在于，包含一輸入裝置，用以輸入一不失焦影像選項；一儲存裝置，用以儲存數(shù)個不失焦影像選項的程序；一處理器，根據(jù)該不失焦影像選項與該數(shù)個不失焦影像選項的程序，輸出執(zhí)行不失焦影像選項的一命令，其中該命令包含擷取數(shù)個影像，該數(shù)個影像對應(yīng)一曝光值，任一該影像包含一主題物件及一背景物件與基于一對焦距離，每一該對焦距離對應(yīng)一景深，其中每一該景深對應(yīng)該對焦距離的一距離范圍，與其它該景深對應(yīng)該其它對焦距離的一距離范圍有部分重迭，該主題物件的位置落入任一該景深，相對應(yīng)該對焦距離的距離范圍內(nèi)；一擷取影像單元，執(zhí)行該命令；及一控制器，接收該命令并根據(jù)該命令控制該擷取影像單元。
9.如權(quán)利要求8所述的擷取不失焦影像的影像擷取裝置，其中，該儲存裝置，用以儲存數(shù)個可讀程序，使一影像擷取裝置連續(xù)擷取數(shù)張影像，該數(shù)個可讀程控擷取裝置執(zhí)行下列步驟(a)擷取一第一影像，其包含一主題物件與一背景物件，且根據(jù)該背景物件具有一第一對焦距離，其中該第一對焦距離對應(yīng)一曝光值與一第一景深；(b)獲得一第二對焦距離，其中該第二對焦距離對應(yīng)該曝光值與一第二景深，且該第二景深對應(yīng)該第二對焦距離的距離范圍，與該第一景深對應(yīng)該第一對焦距離的距離范圍有部分重迭；(c)擷取一第二影像，其包含該主題物件與基于該第二對焦距離；及(d)以該第二對焦距離取代該第一對焦距離、并且重復(fù)步驟(b)與步驟(c)直到該主題物件的位置，落入該第二景深對應(yīng)該第二對焦距離的距離范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種擷取不失焦影像的影像擷取裝置與方法，其中，此不失焦影像模式，是根據(jù)影像擷取裝置內(nèi)所決定的曝光組合，計算在此光圈值下的景深范圍，再經(jīng)由使用不同焦距鏡頭，用涵蓋拍攝主題物件的所有的景深，連續(xù)拍攝數(shù)張相片，其景深距離范圍可以由相機(jī)最短對焦距離到無限遠(yuǎn)。因此可以保證在連續(xù)拍攝的相片當(dāng)中，可以得到拍攝主題物件與背景物件均為清晰的相片。
文檔編號G03B7/00GK1652010SQ20041000259
公開日2005年8月10日 申請日期2004年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者李世洋 申請人:光寶科技股份有限公司