專利名稱：利用閃光燈輔助檢測焦距的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，特別是一種利用依曝光特征值 查表以輔助檢測具有人臉的影像的焦距的方法。
背景技術(shù)：
使用相機(jī)在拍攝影像時(shí)，需要正確地把焦距對到被攝物體上以得到清晰的照片， 而在現(xiàn)今一般的數(shù)字相機(jī)都已內(nèi)建有自動對焦功能。自動對焦大致上可以分為兩大類，一 為主動式自動對焦(active auto focus), 一為被動式對焦(passive auto focus)。主動式自動對焦的技術(shù)利用一組紅外線發(fā)射器或是激光發(fā)射器和相對的接收器 投射光的圖案在被攝體上，再以三角測量法(triangulation)等方法計(jì)算相機(jī)與被攝物體 之間的距離，而此距離即為焦距。由于使用主動式自動對焦需在相機(jī)內(nèi)額外設(shè)置光發(fā)收器 和接收器，因此存在有成本較高的問題。被動式自動對焦為在正式拍攝前，數(shù)字相機(jī)移動相機(jī)鏡頭到多個(gè)對焦位置，其中 對焦位置位于從離數(shù)字相機(jī)最近的微距到被設(shè)為無限遠(yuǎn)的區(qū)域中。數(shù)字相機(jī)在對焦位置上 擷取影像，并分析所獲得的影像的清晰度來決定焦距。被動式自動對焦方式只需用到相機(jī) 本身所具有的影像感測器及運(yùn)算單元，故能夠減輕制造成本。然而被動式自動對焦需依賴由預(yù)先擷取的影像所計(jì)算出的清晰度，故當(dāng)被攝物體 處于環(huán)境亮度不足時(shí)，估測出的焦距容易產(chǎn)生誤差。攝影時(shí)若光線充足則被攝物體會具有 明顯的合焦點(diǎn)(in-focus)，使得相機(jī)容易找到正確的對焦位置。反之若環(huán)境亮度不足，在估 算清晰度時(shí)會因?yàn)槠毡橛跋袂逦容^低等情況而使得相機(jī)不易找出正確的焦距。故被動式 自動對焦在環(huán)境亮度不足時(shí)，會存在有對焦不夠準(zhǔn)確的問題。此外，在拍攝照片時(shí)，人物影像是畫面中較為重點(diǎn)的部分。拍攝影像前，對焦或測 光等前置作業(yè)都應(yīng)依據(jù)人物臉部進(jìn)行。然而傳統(tǒng)的自動對焦方式可能會把背景或是人物以 外的其他東西判斷為攝影主體，而存在有應(yīng)該為拍攝重點(diǎn)的人物卻反而失焦的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用閃光燈輔助檢測 焦距的方法，以解決上述問題。本發(fā)明所公開的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，適用于一 具有閃光燈的數(shù)字相機(jī)，依據(jù)一含有至少一人臉的被攝目標(biāo)提供數(shù)字相機(jī)一目標(biāo)焦距，其 方法包括閃光并對被攝目標(biāo)擷取一第一影像；依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而 得一曝光特征值，此人臉區(qū)塊對應(yīng)人臉；依據(jù)曝光特征值查閱一焦段對照表獲得一起始對 焦位置；以及依據(jù)起始對焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到目標(biāo)焦距。依照本發(fā)明的第一實(shí)施例，依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特 征值的步驟可以包含在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像 素曝光值；以及取像素曝光值的平均作為曝光特征值。依照本發(fā)明的第二實(shí)施例，依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值的步驟可以包含在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；由人臉區(qū)塊影像的中央至人臉區(qū)塊影 像的邊緣，以梯度加權(quán)計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；以及取像素曝光值 的平均作為曝光特征值。依照本發(fā)明的第三實(shí)施例，依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特 征值的步驟可以包含在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像 素曝光值；分別在每一人臉區(qū)塊影像內(nèi)對像素的一曝光值取平均得到多個(gè)人臉平均曝光 值；依據(jù)人臉區(qū)塊，給定各人臉區(qū)塊一權(quán)重值；以及依據(jù)權(quán)重值及人臉平均曝光值計(jì)算曝 光特征值。依照本發(fā)明的第四實(shí)施例，依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特 征值的步驟可以包含在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；由人臉區(qū)塊影像的中央至人臉區(qū)塊影 像的邊緣，以梯度加權(quán)計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；分別在每一人臉區(qū) 塊影像內(nèi)對像素的一曝光值取平均得到多個(gè)人臉平均曝光值；依據(jù)人臉區(qū)塊，給定各人臉 區(qū)塊一權(quán)重值；以及依據(jù)權(quán)重值及人臉平均曝光值計(jì)算曝光特征值。根據(jù)本發(fā)明，焦段對照表包含多個(gè)曝光表列值以及與曝光表列值對應(yīng)的多個(gè)焦距 值，依據(jù)曝光特征值查閱焦段對照表獲得起始對焦位置的步驟即是以曝光特征值在焦段對 照表中查閱曝光表列值，對得出與曝光特征值對應(yīng)的焦距值作為起始對焦位置。依照本發(fā)明的一實(shí)施例，依據(jù)起始對焦位置執(zhí)行對焦程序以得到目標(biāo)焦距的步驟 可包括依據(jù)起始對焦位置指定一對焦區(qū)段；在對焦區(qū)段內(nèi)的至少三個(gè)焦距分別擷取一測 焦影像；分別計(jì)算測焦影像的一清晰值；以清晰值及與清晰值對應(yīng)的焦距進(jìn)行曲線擬合以 得到一二次多項(xiàng)式；以及以二次多項(xiàng)式的斜率為零所對應(yīng)的焦距作為目標(biāo)焦距。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，依據(jù)起始對焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到目標(biāo)焦距的 步驟之后可以包括依據(jù)曝光特征值與第一影像內(nèi)人臉區(qū)塊以外的部分計(jì)算而得一一般曝 光值；依據(jù)曝光特征值與一般曝光值計(jì)算而得一閃光特征值；以及依據(jù)閃光特征值設(shè)定一 閃光燈指數(shù)及一光圈值。有關(guān)本發(fā)明的特征、實(shí)作與功效，茲配合附圖作最佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法的流程示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明所適用的數(shù)字相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第一實(shí)施例的流程示意圖；圖3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第二實(shí)施例的流程示意圖；圖3C為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第三實(shí)施例的流程示意圖；圖3D為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第四實(shí)施例的流程示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S26的流程示意圖；圖5A為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的水平遮罩的示意圖；圖5B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的垂直遮罩的示意圖；以及圖6為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的得到目標(biāo)焦距后，依據(jù)第一影像與曝光特征值設(shè)定 一閃光燈指數(shù)及一光圈值的流程示意圖。其中，附圖標(biāo)記
100數(shù)字相機(jī)104鏡頭裝置
102 閃光燈
106光圈裝置 108 感光元件(CCD)
110 取樣電路(sample hold circuit)112 儲存單元116 處理單元
114驅(qū)動馬達(dá) 118操作裝置 130 遮罩(mask)
132遮罩內(nèi)容元素
具體實(shí)施例方式以下敘述的關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)特征以及優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)容足以使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員 了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，且根據(jù)本說明書所公開的內(nèi)容、申請專利范圍及附圖， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易地理解本發(fā)明相關(guān)的目的及優(yōu)點(diǎn)。請參照圖1，其為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法的流程 圖。本發(fā)明的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法適于一具有閃光燈的數(shù)字相機(jī)，此方法依據(jù) 一含有至少一人臉的被攝目標(biāo)提供該數(shù)字相機(jī)一目標(biāo)焦距。關(guān)于本發(fā)明所適用的數(shù)字相機(jī) 可以是但不限于圖2。數(shù)字相機(jī)100包括閃光燈102、鏡頭裝置104、光圈裝置106、感光元件(CCD) 108、 取樣電路(Sampling hold circuit) 110、儲存單元112、驅(qū)動馬達(dá)114、處理單元116與操作 裝置118。被景象所反射的光線經(jīng)鏡頭裝置104與光圈裝置106進(jìn)入感光元件108，感光元 件108將進(jìn)入的光線轉(zhuǎn)換成影像信號并傳給取樣電路110后記錄于儲存單元112。拍攝時(shí)，處理單元116致動驅(qū)動馬達(dá)114以移動鏡頭裝置104至指定焦距位置。處 理單元116并通過驅(qū)動馬達(dá)114調(diào)整光圈裝置106。感光元件108對應(yīng)于鏡頭裝置104并 把當(dāng)前場景的影像畫面轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像的電信號。經(jīng)處理單元的驅(qū)動，取樣電路110將感 光元件108所接收的影像信號傳送至儲存單元112。處理單元116根據(jù)在取像預(yù)覽階段所 擷取的預(yù)覽影像，用以判斷需要進(jìn)行調(diào)整鏡頭裝置104的對焦焦距以提供數(shù)字相機(jī)100拍 攝。請?jiān)賲⒖紙D1并配合圖2閱覽之，從圖1中可以見悉，利用閃光燈輔助檢測焦距的 方法包含步驟S20 致動該閃光燈，并擷取第一影像；步驟S22 依據(jù)第一影像內(nèi)的至少一人 臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值；步驟S24 依據(jù)曝光特征值查閱焦段對照表，獲得起始對焦 位置；以及步驟S26 依據(jù)起始對焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到目標(biāo)焦距。于步驟S20中，處理單元116通過驅(qū)動馬達(dá)114使閃光燈102動作。在閃光燈102 發(fā)出一個(gè)預(yù)閃亮光時(shí)，數(shù)字相機(jī)100擷取第一影像并記錄于儲存單元112內(nèi)。處理單元116 分析此第一影像并把分析后的數(shù)據(jù)用于輔助自動對焦(auto focus)。前述擷取的影像并不 限于只擷取一張，實(shí)際應(yīng)用時(shí)為求精確亦可使用多張的影像進(jìn)行處理。以下僅以單張作為 說明。前述步驟S22的第一影像代表了含有至少一人臉的被攝物體反射的環(huán)境光與由 閃光燈102發(fā)出并被反射的光線的結(jié)合，因此形成第一影像的光線內(nèi)包含反射預(yù)閃亮光。 故在此曝光值亦可稱之為反射曝光值。曝光特征值表示被攝物體在給予預(yù)閃亮光的狀態(tài)下 的曝光程度，會依據(jù)被攝物體與數(shù)字相機(jī)100的距離而有所差別。曝光特征值的計(jì)算方式 容后詳述。
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得到曝光特征值之后，步驟S24以曝光特征值查閱一焦段對照表(亦可稱為對焦 區(qū)段對照表)。焦段對照表包含多個(gè)曝光表列值以及與曝光表列值對應(yīng)的焦距值。此焦段對 照表乃是一個(gè)將曝光特征值與對應(yīng)該曝光特征值的可能焦距值的對照表。也就是說，把曝 光特征值在曝光表列值去查閱與曝光特征值對應(yīng)的焦距值即可得到前述的起始對焦位置。 依據(jù)曝光特征值查閱焦段對照表后可得到的起始對焦位置即可以供后續(xù)對焦程序之用。關(guān) 于焦段對照表的建表方式容后詳述。步驟S26是通過得到起始對焦位置作為對焦程序的對焦掃描位置的參考點(diǎn)，使得 對焦程序可免除掃描所有由微距至無限遠(yuǎn)內(nèi)的對焦位置，進(jìn)而減少傳統(tǒng)對焦程序所需的對 焦時(shí)間及耗電。關(guān)于由第一影像獲得曝光特征值的步驟，請參考圖3A、圖3B、圖3C與圖3D。圖3A 為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第一實(shí)施例的流程示意圖。此實(shí)施例的流程包含步驟 S30 在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；步驟S32 計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光 值；以及步驟S34 取像素曝光值的平均作為曝光特征值。首先步驟S30在第一影像中搜尋一人臉區(qū)塊，即第一影像中其所含的人臉部分， 并擷取人臉區(qū)塊影像。其中人臉區(qū)塊的形狀可以是但不限定是一個(gè)方框形，其大小與在影 像中的位置等亦無限制。接著步驟S32計(jì)算人臉區(qū)塊影像的所有像素的一像素曝光值。每一像素具有 一三原色值(RGB value)，RGB分別指此像素的紅色、綠色和藍(lán)色的值。其方法先把每 一像素的三原色值依照公式(0.6G+0. 3R+0. 1B)先轉(zhuǎn)換成灰階值，再將灰階值依照公式 Iog2 (0. 6G+0. 3R+0. 1B)算出每一像素的曝光值。計(jì)算出人臉區(qū)塊影像中所有像素的像素曝 光值后，步驟S34把像素曝光值取平均作為曝光特征值。圖3B為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第二實(shí)施例的流程示意圖。此實(shí)施例 的流程包含步驟S40 在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；步驟S42 由人臉區(qū)塊影像的中央至邊 緣，以梯度加權(quán)計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；以及步驟S44 取像素曝光 值的平均作為曝光特征值。步驟S40搜尋出第一影像中的人臉區(qū)塊后，擷取人臉區(qū)塊內(nèi)的人臉區(qū)塊影像。而 步驟S42依照上述計(jì)算出人臉區(qū)塊影像中每一像素的曝光值后，對所有的曝光值進(jìn)行加權(quán) 計(jì)算。給予加權(quán)權(quán)重的步驟如下。首先給人臉區(qū)塊影像的正中央的像素指定最大的一人臉 像素權(quán)重，再給人臉區(qū)塊影像的邊緣的像素指定最小的人臉像素權(quán)重，最后以內(nèi)插法給人 臉區(qū)塊影像中剩余的像素指定人臉像素權(quán)重。把每個(gè)曝光值乘以相對應(yīng)的人臉像素權(quán)重 后，所有人臉區(qū)塊影像中的像素即可得到相對應(yīng)的像素曝光值。步驟S44再把所有的像素 曝光值取平均作為第一影像的曝光特征值。圖3C為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第三實(shí)施例的流程示意圖。此實(shí)施例 的流程包含步驟S50 在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；步驟S52 計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像 素的一像素曝光值；步驟S54 分別在每一人臉區(qū)塊影像內(nèi)對像素的一曝光值取平均，得到 多個(gè)人臉平均曝光值；步驟S56 依據(jù)人臉區(qū)塊，給定各人臉區(qū)塊一權(quán)重值；以及步驟S58 依據(jù)權(quán)重值及人臉平均曝光值計(jì)算曝光特征值。步驟S50搜尋第一影像中的多個(gè)人臉區(qū)塊，并對每一人臉區(qū)塊擷取出人臉區(qū)塊影 像。接著于步驟S52中，照前述公式計(jì)算出所有人臉區(qū)塊影像內(nèi)的像素的像素曝光值。步驟S54分別在每一人臉區(qū)塊影像內(nèi)，對其對應(yīng)的像素曝光值取平均作為各人臉區(qū)塊影像的 人臉曝光平均值。得到人臉曝光平均值之后，步驟S56根據(jù)人臉區(qū)塊，給予每一人臉區(qū)塊一權(quán)重值。 當(dāng)?shù)谝挥跋裰芯哂卸鄠€(gè)人臉區(qū)塊時(shí)，可以依照影像中人臉的遠(yuǎn)近來給予權(quán)重以調(diào)整曝光特 征值。由于較近的人臉部分較可能是影像中的拍攝主體，因此給予其對應(yīng)的人臉區(qū)塊較大 的權(quán)重值。在第一影像中，較大的人臉區(qū)塊可能表示其區(qū)塊相對應(yīng)的人臉距離數(shù)字相機(jī)較 近，因此給予較大的權(quán)重值。則根據(jù)本發(fā)明，給予權(quán)重值的方法可以是以下步驟。首先計(jì)算 每一人臉區(qū)塊影像的像素?cái)?shù)量作為一人臉區(qū)塊大小值，即代表每一人臉區(qū)塊的大小。依據(jù) 這些人臉區(qū)塊大小值給予多個(gè)人臉區(qū)塊權(quán)重值，這些人臉區(qū)塊大小值越大，所獲得的這些 人臉區(qū)塊權(quán)重值就越大。又，在第一影像中具有較大的人臉平均曝光值的人臉區(qū)塊表示其對應(yīng)的人臉部分 較亮，而可能表示反射預(yù)閃的閃光的能量較強(qiáng)，而代表此人臉距離數(shù)字相機(jī)較近，因此給予 較大的權(quán)重值。則根據(jù)本發(fā)明，給予權(quán)重值的方法亦可以是按照各人臉平均曝光值的大小 排列順序；并依此順序給予權(quán)重值，人臉平均曝光值愈大的對應(yīng)人臉區(qū)塊所獲的權(quán)重值愈 大。對所有人臉區(qū)塊指定完權(quán)重值之后，步驟S58依據(jù)權(quán)重值與相對應(yīng)的人臉平均曝 光值，加權(quán)計(jì)算得到曝光特征值。圖3D為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S22的第四實(shí)施例的流程示意圖。此實(shí)施例的 流程包含步驟S60 在第一影像中搜尋人臉區(qū)塊；步驟S62 由人臉區(qū)塊影像的中央至邊緣， 以梯度加權(quán)計(jì)算人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；步驟S64 分別在每一人臉區(qū) 塊影像內(nèi)對像素的一曝光值取平均，得到多個(gè)人臉平均曝光值；步驟S66 依據(jù)人臉區(qū)塊， 給定各人臉區(qū)塊一權(quán)重值；以及步驟S68 依據(jù)權(quán)重值及人臉平均曝光值計(jì)算曝光特征值。步驟S60搜尋第一影像中的多個(gè)人臉區(qū)塊，并擷取出與人臉區(qū)塊對應(yīng)的人臉區(qū)塊 影像。在步驟S62中，依照前述公式計(jì)算出所有人臉區(qū)塊影像中的像素的曝光值后，對每個(gè) 人臉區(qū)塊影像以梯形加權(quán)計(jì)算出每一像素的像素曝光值。其中梯形加權(quán)的人臉像素權(quán)重給 法為先給予人臉區(qū)塊影像中央的像素一最大的人臉像素權(quán)重，并給予人臉區(qū)塊影像邊緣 的像素一最小的人臉像素權(quán)重，再以內(nèi)插法給予剩下的像素相應(yīng)的人臉像素權(quán)重。得到所有人臉區(qū)塊影像的像素曝光值之后，步驟S64依據(jù)各人臉區(qū)塊把其相對應(yīng) 的像素曝光值取平均作為人臉曝光平均值。在步驟S66中，可如同前述步驟S56依人臉區(qū) 塊大小或是人臉平均曝光值亮度等方式給予人臉區(qū)塊權(quán)重值。而后步驟S68在依據(jù)所得的 權(quán)重值與相對應(yīng)的人臉平均曝光值，加權(quán)計(jì)算得到曝光特征值。根據(jù)本發(fā)明，在上述計(jì)算對焦框影像的曝光值的方法之中，可以對焦框影像中較 亮的部分像素取代對焦框影像的全體像素取平均作為對焦框影像的曝光值。其中較亮的部 分指把所有像素按曝光值高低排序后，曝光值較高的像素。例如可以取對焦框影像中最亮 的前30%或是最亮的前50%去計(jì)算對焦框影像的曝光值，再進(jìn)行計(jì)算曝光特征值。如此可 避免擷取影像中包含大量亮度不足的環(huán)境的影像所造成的影響。得到曝光特征值之后，即可執(zhí)行上述步驟S24，以曝光特征值查閱焦段對照表后可 獲得起始對焦位置。
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根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所得到的曝光特征值可能在焦段對照表內(nèi)無正好對應(yīng)的曝 光表列值。此時(shí)則取出表內(nèi)兩個(gè)最接近于曝光特征值的曝光表列值及與其相對應(yīng)的焦距 值，以內(nèi)插法計(jì)算曝光特征值所應(yīng)對應(yīng)的焦距值作為起始對焦位置。請參照圖4，其為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的步驟S26的流程示意圖。由圖4可以見其 包含步驟S70 依據(jù)起始對焦位置指定一對焦區(qū)段；步驟S72 在對焦區(qū)段內(nèi)的至少三個(gè)焦 距分別擷取一測焦影像；步驟S74 分別計(jì)算測焦影像的清晰值；步驟S76 以清晰值及與 清晰值對應(yīng)的焦距進(jìn)行曲線擬合，得到一二次多項(xiàng)式；與步驟S78 以二次多項(xiàng)式的斜率為 零所對應(yīng)的焦距作為目標(biāo)焦距。步驟S70根據(jù)起始對焦位置指定對焦區(qū)段，以供對焦程序在此區(qū)段內(nèi)搜尋目標(biāo)焦 距。此依據(jù)起始對焦位置指定對焦區(qū)段的方式有幾種實(shí)施例。其一為以起始對焦位置向近 焦與遠(yuǎn)焦位置擴(kuò)大三個(gè)以上的步距(st印，或稱步進(jìn)距離)，每個(gè)步距的距離可以一致或不 一致。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，可根據(jù)擷取第一影像時(shí)的縮放倍率來決定對焦區(qū)段。例如 當(dāng)擷取第一影像時(shí)，數(shù)字相機(jī)的縮放倍率較接近廣角端(wide)，就有可能是對遠(yuǎn)處風(fēng)景或 是較遠(yuǎn)焦距進(jìn)行對焦。因此，可指定由起始對焦位置離數(shù)字相機(jī)較近的三個(gè)步距起，到起始 對焦位置離數(shù)字相機(jī)較遠(yuǎn)的六個(gè)步距為止的區(qū)段為對焦區(qū)段。又根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)數(shù)字相機(jī)在擷取第一影像時(shí)若縮放倍率較接近望 遠(yuǎn)端(tele，會把遠(yuǎn)處的景物影像拉近數(shù)字相機(jī)，像把影像放大的作用)，則指定由起始對 焦位置離數(shù)字相機(jī)較近的六個(gè)步距起，到起始對焦位置離數(shù)字相機(jī)較遠(yuǎn)的十二個(gè)步距為止 的區(qū)段為對焦區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明，依據(jù)起始對焦位置指定對焦區(qū)段的方法中，并不限于以一個(gè)步距為 單位。對焦區(qū)段的大小亦可以多個(gè)步距或以距離(例如一厘米或是一毫米)為單位來指 定。此外，對焦區(qū)段中參考起始對焦位置往近或是往遠(yuǎn)的方向找尋的區(qū)段大小亦不限制。除 上述實(shí)施例之外，焦區(qū)段中參考起始對焦位置往近或是往遠(yuǎn)的方向找尋的區(qū)段大小亦可相 同，或是往近的方向的區(qū)段較大。步驟S72在步驟S70所指定的對焦區(qū)段內(nèi)的焦距上，分別擷取一測焦影像，且在對 焦區(qū)段內(nèi)至少包含三個(gè)焦距。對焦程序會對這些測焦影像進(jìn)行計(jì)算及分析，以求得最后的 目標(biāo)焦距。步驟S74分別計(jì)算以擷取的測焦影像的清晰值，其中計(jì)算清晰值的方式可以根據(jù) 本發(fā)明的一實(shí)施例，先把測焦影像以邊緣檢測(edge-detection)程序處理。邊緣檢測程序 可以采用Sobel邊緣檢測法、Dijkstra's演算法、或Carmy邊緣檢測演算法等，根據(jù)本發(fā)明 并不與以限制。經(jīng)過邊緣檢測程序處理過后，清晰值可以是定義為測焦影像中的邊緣數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測程序，其分別把每一測焦影像套用水平遮罩或垂直遮罩， 遮罩的內(nèi)容請參考圖5A與圖5B。圖5A與圖5B分別是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的水平遮罩與 垂直遮罩的示意圖。如圖所示，遮罩(mask) 130內(nèi)有包含不同的遮罩內(nèi)容元素132。測焦影像套用過遮罩后，測焦影像的每一像素獲得一對比值，并依對比值的大小 順序?qū)Ρ戎得椟c(diǎn)成曲線，而每一測焦影像皆可得到一對比曲線。計(jì)算清晰值的程序指定 一門檻值于對比曲線，若對比值高于門檻值者表示對比的程度夠高(即影像中夠銳利的部 分)。接下來把對比曲線對門檻值以上的部分計(jì)算積分，則可以把計(jì)算出來的數(shù)值定義為清 晰值。
依據(jù)清晰值，步驟S76以各測焦影像的清晰值及與其對應(yīng)的焦距進(jìn)行二次多項(xiàng)式 的曲線擬合(curve fitting)，并可得到一二次多項(xiàng)式。計(jì)算出的二次多項(xiàng)式表示在指定的 對焦區(qū)段內(nèi)所擷取的測焦影像的清晰度的變化。因此二次多項(xiàng)式的頂點(diǎn)，也就是斜率為零 的點(diǎn)，也就代表在對焦區(qū)段內(nèi)可獲得的最大的清晰值，與可以得到最清晰影像的焦距。為了得到上述二次多項(xiàng)式的頂點(diǎn)，步驟S78對二次多項(xiàng)式微分以搜尋多項(xiàng)式上微 分為零的點(diǎn)，亦即斜率為零的點(diǎn)。步驟S78把二次多項(xiàng)式中斜率為零的點(diǎn)所對應(yīng)的焦距作 為目標(biāo)焦距。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，當(dāng)由曲線擬合而得到的二次多項(xiàng)式的斜率為零的點(diǎn) 未正好落在對焦區(qū)段內(nèi)指定的任一焦距上時(shí)，則取距離斜率為零的點(diǎn)最近的焦距作為目標(biāo) 焦距。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)在對焦區(qū)段內(nèi)得到的二次多項(xiàng)式并不具有斜率為零 的點(diǎn)時(shí)，則擴(kuò)大對焦程序所掃描的對焦區(qū)段以取得更多的測焦影像。對焦程序并依據(jù)原本 的測焦影像和新得到的測焦影像重新進(jìn)行曲線擬合，并搜尋新的二次多項(xiàng)式的斜率為零的 點(diǎn)以取得目標(biāo)焦距。根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字相機(jī)100依據(jù)利用閃光燈輔助檢測焦距的方法獲得目標(biāo)焦距 后，通過驅(qū)動馬達(dá)114帶動鏡頭裝置104移動至指定焦距位置并進(jìn)行拍攝。請參照圖6，其為據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例得到目標(biāo)焦距后，依據(jù)第一影像與曝光特征值 設(shè)定一閃光燈指數(shù)及一光圈值的流程示意圖。由圖6可見其包含步驟S80 依據(jù)曝光特征 值與第一影像內(nèi)人臉區(qū)塊以外的部分計(jì)算而得一一般曝光值；步驟S82 依據(jù)曝光特征值 與一般曝光值計(jì)算而得一閃光特征值；以及步驟S84 依據(jù)閃光特征值設(shè)定一閃光燈指數(shù) 及一光圈值。依據(jù)在步驟S22所得的曝光特征值，步驟S80計(jì)算第一影像中人臉區(qū)塊以外的部 分的每一像素的一一般像素曝光值，并把一般像素曝光值取平均作為一般曝光值。由于攝 影時(shí)通常把人物影像視為拍攝主體，計(jì)算焦距或是閃光燈強(qiáng)度等拍攝參數(shù)時(shí)應(yīng)以人物臉部 為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。因此本實(shí)施例依據(jù)由人臉區(qū)塊影像所得到的曝光特征值來給予第一影像中 的一般像素權(quán)重，以求較適當(dāng)?shù)拈W光燈主閃強(qiáng)度。步驟S80給予一般像素曝光值比曝光特征值還要高的一般像素一小于零的權(quán)重 值，給予一般像素曝光值比曝光特征值還要低的一般像素一大于零的權(quán)重值，并給予一般 像素曝光值與曝光特征值相等的一般像素一等于一的權(quán)重值。此外，權(quán)重值的絕對值的大 小則依一般像素曝光值與曝光特征值的差距決定，差距愈大的一般像素會獲得絕對值愈大 的權(quán)重值。決定權(quán)重值之后，再把每一一般像素曝光值成以相對應(yīng)的權(quán)重值即獲得一般曝 光值。于步驟S82，可把曝光特征值與一般曝光值取平均作為閃光特征值。閃光特征值可 代表通過上述重視人臉的加權(quán)方法調(diào)整過的第一影像整體的曝光值。依據(jù)閃光特征值，步驟S84可通過查詢一閃光對照表以得到應(yīng)要打閃的閃光燈指 數(shù)(GN，guild number) 0其中閃光對照表包含多個(gè)閃光表列值以及與閃光表列值對應(yīng)的閃 光燈指數(shù)。以閃光特征值在閃光對照表及可得到在此閃光特征值時(shí)所需的閃光燈指數(shù)，以 供后續(xù)打閃閃光燈的主閃之用。關(guān)于閃光對照表的建表方式容后詳述。把閃光燈指數(shù)與在步驟S26求得的目標(biāo)焦距依照公式GN = DXF(D為拍攝主體到 數(shù)字相機(jī)的距離，可以目標(biāo)焦距代入，F(xiàn)為光圈值)后可計(jì)算出對應(yīng)目標(biāo)焦距與閃光燈指數(shù)所需要的光圈值。則數(shù)字相機(jī)100即可依照查表得到的閃光燈指數(shù)打閃閃光燈102，并通過 驅(qū)動馬達(dá)114改變光圈裝置106以進(jìn)行拍攝。前述的焦段對照表可采用實(shí)驗(yàn)法建立。實(shí)驗(yàn)法建立指在暗房內(nèi)閃光并以不同的焦 距對各種被攝物體拍攝，計(jì)算而得對應(yīng)各焦距的曝光特征值，以建立前述的焦段對照表。前 述被攝物體可以是任何物體或是一面墻。此實(shí)驗(yàn)可依據(jù)不同被攝物體的表面特性(例如容 易反光或容易吸光)而得到多組的曝光特征值以產(chǎn)生多組的焦段對照表，并可因應(yīng)實(shí)際拍 攝狀況提供不同的模式給使用者選擇。同理，實(shí)驗(yàn)亦可在暗房內(nèi)模擬多組不同的拍攝環(huán)境 狀況，得到相對應(yīng)的多組焦段對照表以因應(yīng)實(shí)際拍攝狀況提供不同的模式給使用者選擇。又，前述閃光對照表亦可采實(shí)驗(yàn)法建立。在暗房內(nèi)以不同強(qiáng)度的閃光對各種被攝 物體拍攝，計(jì)算而得對應(yīng)各閃光燈指數(shù)的閃光特征值，以建立閃光對照表。根據(jù)本發(fā)明的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，應(yīng)用于一具有閃光燈的數(shù)字相 機(jī)，可依據(jù)閃光燈預(yù)閃時(shí)擷取的至少含有一人臉區(qū)塊的第一影像計(jì)算曝光特征值。根據(jù)曝 光特征值，可提供數(shù)字相機(jī)一目標(biāo)焦距以供數(shù)字相機(jī)的鏡頭裝置等硬件設(shè)備來拍攝數(shù)字影 像。此外，依照曝光特征值與目標(biāo)焦距，可提供數(shù)字相機(jī)的閃光燈與光圈裝置一閃光燈指數(shù) 與光圈值以供數(shù)字相機(jī)拍攝。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形 都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1.一種利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，適用于一具有閃光燈的數(shù)字相機(jī)，其特征在 于，該方法依據(jù)一含有至少一人臉的被攝目標(biāo)提供該數(shù)字相機(jī)一目標(biāo)焦距，該方法包括閃光并對該被攝目標(biāo)擷取一第一影像；依據(jù)該第一影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值，該人臉區(qū)塊對應(yīng)該人臉；依據(jù)該曝光特征值查閱一焦段對照表獲得一起始對焦位置；以及 依據(jù)該起始對焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到該目標(biāo)焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該依據(jù)該第一 影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值的步驟包含在該第一影像中搜尋該人臉區(qū)塊，該人臉區(qū)塊中具有一人臉區(qū)塊影像； 計(jì)算該人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；以及 取所述像素曝光值的平均作為該曝光特征值。
3.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該依據(jù)該第一 影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值的步驟另包含在該第一影像中搜尋該人臉區(qū)塊，該人臉區(qū)塊中具有一人臉區(qū)塊影像； 由該人臉區(qū)塊影像的中央至該人臉區(qū)塊影像的邊緣，以梯度加權(quán)計(jì)算該人臉區(qū)塊影像 的每一像素的一像素曝光值；以及取所述像素曝光值的平均作為該曝光特征值。
4.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該依據(jù)該第一 影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值的步驟另包含在該第一影像中搜尋所述人臉區(qū)塊，每一所述人臉區(qū)塊均具有一人臉區(qū)塊影像； 計(jì)算所述人臉區(qū)塊影像的每一像素的一像素曝光值；分別在每一所述人臉區(qū)塊影像內(nèi)對所述像素的一曝光值取平均得到多個(gè)人臉平均曝 光值；依據(jù)所述人臉區(qū)塊，給定各所述人臉區(qū)塊一權(quán)重值；以及 依據(jù)所述權(quán)重值及所述人臉平均曝光值計(jì)算該曝光特征值。
5.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該依據(jù)該第一 影像內(nèi)的至少一人臉區(qū)塊計(jì)算而得一曝光特征值的步驟另包含在該第一影像中搜尋所述人臉區(qū)塊，每一所述人臉區(qū)塊均具有一人臉區(qū)塊影像； 由所述人臉區(qū)塊影像的中央至所述人臉區(qū)塊影像的邊緣，以梯度加權(quán)計(jì)算所述人臉區(qū) 塊影像的每一像素的一像素曝光值；分別在每一所述人臉區(qū)塊影像內(nèi)對所述像素的一曝光值取平均得到多個(gè)人臉平均曝 光值；依據(jù)所述人臉區(qū)塊，給定各所述人臉區(qū)塊一權(quán)重值；以及 依據(jù)所述權(quán)重值及所述人臉平均曝光值計(jì)算該曝光特征值。
6.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該焦段對照表 包含多個(gè)曝光表列值以及與所述曝光表列值對應(yīng)的多個(gè)焦距值，依據(jù)該曝光特征值查閱該 焦段對照表獲得一起始對焦位置的步驟即是以該曝光特征值于該焦段對照表中查閱該曝 光表列值，對照得出與該曝光特征值對應(yīng)的該焦距值作為該起始對焦位置。
7.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，該依據(jù)該起始 對焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到該目標(biāo)焦距的步驟包括依據(jù)該起始對焦位置指定一對焦區(qū)段；在該對焦區(qū)段內(nèi)的至少三個(gè)焦距分別擷取一測焦影像；分別計(jì)算所述測焦影像的一清晰值；以所述清晰值以及與該清晰值對應(yīng)的所述焦距進(jìn)行曲線擬合以得到一二次多項(xiàng)式；以及以該二次多項(xiàng)式的斜率為零所對應(yīng)的該焦距作為該目標(biāo)焦距。
8.如權(quán)利要求1所述的利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其特征在于，依據(jù)該起始對 焦位置執(zhí)行一對焦程序以得到該目標(biāo)焦距的步驟之后包括依據(jù)該曝光特征值與該第一影像內(nèi)該人臉區(qū)塊以外的部分計(jì)算而得一一般曝光值； 依據(jù)該曝光特征值與該一般曝光值計(jì)算而得一閃光特征值；以及 依據(jù)該閃光特征值設(shè)定一閃光燈指數(shù)及一光圈值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用閃光燈輔助檢測焦距的方法，其適用于具有閃光燈的數(shù)字相機(jī)。此方法先致動數(shù)字相機(jī)的閃光燈并擷取具有人臉部分的影像，然后計(jì)算影像中人臉部分的曝光特征值。根據(jù)曝光特征值查閱一焦段對照表后可得到一起始對焦位置，再依據(jù)起始對焦位置執(zhí)行一對焦程序并得到目標(biāo)焦距。得到目標(biāo)焦距后，另可計(jì)算影像的閃光特征值，并依據(jù)閃光特征值設(shè)定閃光燈指數(shù)及光圈值。
文檔編號G03B13/32GK102004370SQ20091016815
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者盧宗斌, 周詹閔 申請人:華晶科技股份有限公司