專利名稱：一種自動聚焦方法及裝置、數(shù)碼攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼相機的自動聚焦技術(shù)。
背景技術(shù)：
自動聚焦是目前各種數(shù)碼相機、數(shù)字?jǐn)z像頭中一個非常重要的功能。 自動聚焦是利用光學(xué)系統(tǒng)在圖像傳感器上成像，將圖像本身的光信息轉(zhuǎn)換 為電信號，通過一定的算法計算出自動聚焦值，用該自動聚焦值去驅(qū)動電 機來移動鏡頭，調(diào)節(jié)焦距，從而獲得最清晰的圖像?，F(xiàn)有的聚焦方法中， 大都是采用模擬的方法，即將圖像幀的中心部位設(shè)置為窗口，提取圖像的 高頻成分，不斷變化景深，當(dāng)高頻分量達(dá)到最大時，就是聚焦最好的時候， 但采用這種方法計算出的最佳焦距不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種自動聚焦方法及裝置，使 聚焦更精確。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自動聚焦方法，包括以下步驟: 采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀； 提取不同掃描位置的窗口中圖像的邊沿梯度； 獲取各窗口中的邊沿梯度的集合；
比較各窗口的邊沿梯度集合，并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主 題窗口；
針對主題窗口獲取最佳焦距值。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種自動聚焦裝置，包括掃描 單元，用于采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀；邊沿信息提取單元，用于在每個窗 口中提取邊沿梯度；集合獲取單元，用于獲取每個窗口中的邊沿梯度的集 合；主題窗口確定單元，用于比較各窗口的邊沿梯度集合并將邊沿梯度集 合最大的窗口確定為主題窗口；最佳焦距值獲取單元，用于針對主題窗口 獲取最佳焦距值。本發(fā)明還提供一種數(shù)碼攝像裝置，包括透鏡組件，用于通過移動變 換焦距；圖像傳感器，用于接收穿過透鏡組件的光信號，將光信號轉(zhuǎn)換成 電信號，并輸出圖像數(shù)據(jù)；自動聚焦裝置，用于接收來自圖像傳感器的圖 像數(shù)據(jù)，執(zhí)行自動聚焦算法，以獲取最佳焦距值；透鏡調(diào)節(jié)組件，用于根 據(jù)最佳焦距值調(diào)節(jié)透鏡組件的位置，以實現(xiàn)聚焦。
所述自動聚焦裝置包括掃描單元，用于采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀； 邊沿信息提取單元，用于在每個窗口中提取邊沿梯度；集合獲取單元，用 于獲取每個窗口中的邊沿梯度的集合；主題窗口確定單元，用于比較各窗 口的邊沿梯度集合并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主題窗口；最佳焦 距值獲取單元，用于針對主題窗口獲取最佳焦距值。
本發(fā)明采用邊沿提取方法獲取最佳焦距值，與現(xiàn)有技術(shù)中的高頻分量 方法相比，得到的最佳焦距值更準(zhǔn)確，聚焦精度更高。


圖1為數(shù)碼相機或數(shù)字?jǐn)z像頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種實施例的原理方框圖； 圖3為本發(fā)明一種實施例的流程圖； 圖4為本發(fā)明一種實施例的主題窗口示意圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 請參考圖1，數(shù)碼攝像裝置100包括透鏡組件110、圖像傳感器120、 自動聚焦裝置130和透鏡調(diào)節(jié)組件140，透鏡組件110用于通過移動來變 換焦距，包括聚焦透鏡。圖像傳感器120用于接收穿過透鏡組件110的光 信號，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并輸出圖像數(shù)據(jù)。圖像傳感器120可以是 CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。自動聚焦裝置130用于接收來自圖像 傳感器120的圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行自動聚焦算法，以獲取最佳焦距值。透鏡調(diào) 節(jié)組件140用于根據(jù)最佳焦距值調(diào)節(jié)透鏡組件的位置，以實現(xiàn)聚焦。透鏡 調(diào)節(jié)組件140可以包括驅(qū)動馬達(dá)和/或透鏡調(diào)節(jié)器。數(shù)碼攝像裝置100可以 是數(shù)碼相機或數(shù)字?jǐn)z像頭。
請參考圖2，在一種實施例中，自動聚焦裝置130包括掃描單元131、 邊沿信息提取單元132、集合獲取單元133、主題窗口確定單元134和最佳焦距值獲取單元135。掃描單元131用于在圖像數(shù)據(jù)生成的圖像幀上采用 預(yù)設(shè)窗口進(jìn)行掃描，邊沿信息提取單元132用于在每個窗口中提取邊沿梯 度，集合獲取單元133用于獲取每個窗口中的邊沿梯度的集合，主題窗口 確定單元134用于比較各窗口的邊沿梯度集合并將邊沿梯度集合最大的窗 口確定為主題窗口，最佳焦距值獲取單元135用于針對主題窗口獲取最佳 焦距值。所述最佳焦距值獲取單元135用于針對主題窗口調(diào)節(jié)焦距，計算 每種焦距下主題窗口內(nèi)的邊沿梯度的集合，獲取主題窗口內(nèi)的邊沿梯度集 合的最大值，并將所述最大值對應(yīng)的焦距確定為最佳焦距值。
因為圖像最清晰的時候，實際上是圖像邊緣最清晰的時候，因此本發(fā) 明實施例在計算自動聚焦的最佳焦距值時，先自動確定一個主題窗口，在 該主題窗口中，圖像的邊沿梯度最顯著，然后再基于該主題窗口調(diào)節(jié)焦距， 獲取最佳焦距值。
通常情況下，在數(shù)碼攝像裝置的顯示屏上會設(shè)置一個窗口，對該窗口 中的圖像通過一定的算法計算焦距。在本發(fā)明實施例中，采用該窗口在圖 像幀上進(jìn)行掃描，例如從左到右的逐行掃描，或從中心開始逐漸外移的中 心螺旋形掃描。在掃描的同時不斷提取窗口中的圖像的邊沿梯度，邊沿梯 度的提取方法可采用現(xiàn)有技術(shù)。計算各個掃描位置的窗口中的邊沿梯度集 合，比較各窗口的邊沿梯度集合，并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主 題窗口，確定主題窗口后，針對主題窗口獲取最佳焦距值。
基于上述數(shù)碼攝像裝置的自動聚焦方法如圖3所示，包括以下步驟
步驟301，采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀；預(yù)設(shè)窗口的尺寸只要相對于圖 像幀(相當(dāng)于顯示屏的尺寸)的大小合適即可，在某些實施例中，預(yù)設(shè)窗 口的尺寸優(yōu)選的為圖像幀的1/10左右。在掃描時，優(yōu)選采用中心螺旋形 掃描，因通常情況下圖像幀的中間部位的圖像較為清楚，所以將窗口的初 始位置設(shè)置在圖像幀的中間部位。窗口每變換一個掃描位置，則執(zhí)行一次 步驟302。
步驟302，提取當(dāng)前掃描位置的窗口中圖像的邊沿梯度，邊沿梯度可 以是灰度或亮度的差分。然后執(zhí)行步驟303。
步驟303，獲取各窗口中的邊沿梯度的集合。邊沿梯度的集合可以為 每個窗口中的邊沿梯度的總和，即將窗口中所有獲取到的邊沿梯度相加求 和。邊沿梯度集合還可以為每個窗口中的邊沿梯度取模后的高次方求和， 即將窗口中所有獲取到的邊沿梯度取模并進(jìn)行高次方運算，然后將窗口中的梯度絕對值的高次方進(jìn)行求和。例如將窗口中的梯度絕對值的三次方或
四次方進(jìn)行求和。檢測到所有窗口的邊沿梯度集合后執(zhí)行步驟304。
歩驟304，比較各窗口的邊沿梯度集合，并將邊沿梯度集合最大的窗 口確定為主題窗口 160，如圖4所示，主題窗口 160位于圖像幀150中， 但主題窗口不一定位于圖像幀的中間部位。然后執(zhí)行步驟305。
步驟305，針對主題窗口獲取最佳焦距值。獲取最佳焦距值包括以下
步驟
針對主題窗口調(diào)節(jié)焦距。透鏡組件在透鏡調(diào)節(jié)組件的控制下移動位 置，從而變換焦距。
計算每個焦距下主題窗口內(nèi)的邊沿梯度的集合。
獲取主題窗口內(nèi)的邊沿梯度集合的最大值，并將所述最大值對應(yīng)的焦 距確定為最佳焦距值。
根據(jù)計算出的最佳焦距值來調(diào)節(jié)透鏡組件的位置，使其位于對主題窗 口焦距最佳的位置。
綜上所述，本發(fā)明通過邊沿信息來確定主題窗口，然后基于確定的主 題窗口來計算最佳焦距，這種自動聚焦方法計算出的最佳焦距精度比較高， 有利于拍攝到清楚的圖像。在改進(jìn)的方案中，根據(jù)主題窗口的邊沿梯度信 息的高次方進(jìn)行焦距調(diào)節(jié)，極大化地強調(diào)了邊沿梯度(也就是邊沿信息)， 使邊沿梯度得到突顯，更有利與利用邊沿信息獲取主題窗口和最佳聚焦值， 進(jìn)一步提高了聚焦精度。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不 能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單 推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動聚焦方法，其特征在于包括，采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀；提取不同掃描位置的窗口中圖像的邊沿梯度；獲取各窗口中的邊沿梯度的集合；比較各窗口的邊沿梯度集合，并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主題窗口；針對主題窗口獲取最佳焦距值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述窗口掃描圖像幀包 括逐行掃描或中心螺旋形掃描。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述邊沿梯度集合 為每個窗口中的邊沿梯度的總和，或所述邊沿梯度集合為每個窗口中的邊 沿梯度取模后的高次方求和。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述高次方為3次方或 4次方。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述針對主題窗口獲取 最佳焦距值包括針對主題窗口調(diào)節(jié)焦距；計算每個焦距下主題窗口內(nèi)的邊沿梯度的集合；獲取主題窗口內(nèi)的邊沿梯度集合的最大值，并將所述最大值對應(yīng)的焦 距確定為最佳焦距值。
6. —種自動聚焦裝置，其特征在于包括， 掃描單元，用于采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀； 邊沿信息提取單元，用于在每個窗口中提取邊沿梯度； 集合獲取單元，用于獲取每個窗口中的邊沿梯度的集合； 主題窗口確定單元，用于比較各窗口的邊沿梯度集合并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主題窗口；最佳焦距值獲取單元，用于針對主題窗口獲取最佳焦距值。
7. 如權(quán)利要求6所述的自動聚焦裝置，其特征在于，所述掃描單元采用逐行掃描或中心螺旋形掃描在圖像幀上進(jìn)行掃描。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的自動聚焦裝置，其特征在于，所述邊沿梯度集合為每個窗口中的邊沿梯度的總和，或所述邊沿梯度集合為每個窗 口中的邊沿梯度取模后的高次方求和。
9. 如權(quán)利要求8所述的自動聚焦裝置，其特征在于，所述最佳焦距值獲取單元用于針對主題窗口調(diào)節(jié)焦距，計算每個焦距下主題窗口內(nèi)的邊 沿梯度的集合，獲取主題窗口內(nèi)的邊沿梯度集合的最大值，并將所述最大 值對應(yīng)的焦距確定為最佳焦距值。
10. —種數(shù)碼攝像裝置，其特征在于包括， 透鏡組件，用于通過移動變換焦距；圖像傳感器，用于接收穿過透鏡組件的光信號，將光信號轉(zhuǎn)換成電信 號，并輸出圖像數(shù)據(jù)；自動聚焦裝置，用于接收來自圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)，執(zhí)行自動聚焦算法，以獲取最佳焦距值；所述自動聚焦裝置包括 掃描單元，用于采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀； 邊沿信息提取單元，用于在每個窗口中提取邊沿梯度； 集合獲取單元，用于獲取每個窗口中的邊沿梯度的集合； 主題窗口確定單元，用于比較各窗口的邊沿梯度集合并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主題窗口；最佳焦距值獲取單元，用于針對主題窗口獲取最佳焦距值； 透鏡調(diào)節(jié)組件，用于根據(jù)最佳焦距值調(diào)節(jié)透鏡組件的位置，以實現(xiàn)聚焦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動聚焦方法及其裝置、數(shù)碼攝像裝置，包括以下步驟采用預(yù)設(shè)窗口掃描圖像幀；提取不同掃描位置的窗口中圖像的邊沿梯度；獲取各窗口中的邊沿梯度的集合；比較各窗口的邊沿梯度集合，并將邊沿梯度集合最大的窗口確定為主題窗口；針對主題窗口獲取最佳焦距值。本發(fā)明采用邊沿提取方法獲取最佳焦距值，得到的最佳焦距值更準(zhǔn)確，聚焦精度更高。
文檔編號G02B7/34GK101625452SQ200910107998
公開日2010年1月13日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者勇 趙, 陳天健 申請人:深圳市中瀛鑫科技發(fā)展有限公司