專(zhuān)利名稱(chēng)：攝像裝置和用于控制攝像裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像裝置。所述攝像裝置適用于單個(gè)圖像拍攝以及適用于運(yùn)動(dòng) 圖像的拍攝。本發(fā)明還涉及一種用于控制攝像裝置的方法。
背景技術(shù)：
可以借助于攝像裝置來(lái)拍攝具有一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景。為此，將攝像裝置的 鏡頭調(diào)節(jié)到合適的焦點(diǎn)，以便使場(chǎng)景清晰地成像。通常，為此選擇這些對(duì)象中的一個(gè)對(duì) 象并且將焦點(diǎn)調(diào)節(jié)到這個(gè)對(duì)象上?？梢允謩?dòng)進(jìn)行焦點(diǎn)的調(diào)節(jié)。高品質(zhì)的攝像裝置通過(guò)具有專(zhuān)門(mén)的立體傳感器的鏡 頭捕獲場(chǎng)景。由操作者改變鏡頭的焦距，直至圖像片段中通過(guò)立體檢測(cè)捕獲的相位得到 補(bǔ)償。用于調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的主動(dòng)方法借助于超聲傳感器測(cè)量到被選擇的對(duì)象的距離或者投 影和測(cè)量對(duì)象上的條紋圖案。在攝像裝置中還可以實(shí)現(xiàn)面部識(shí)別系統(tǒng)。在所拍攝的圖像中通過(guò)面部識(shí)別來(lái)確 定面部位置。隨后，用于調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的方法應(yīng)用在已識(shí)別為面部的圖像片段上。這種攝像 裝置限于人的拍照，此外在面部被衣服、胡須等部分覆蓋時(shí)還會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
具有權(quán)利要求1的特征的本發(fā)明涉及一種攝像裝置。所述攝像裝置具有用于捕 獲具有至少一個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景的第一圖像的主傳感器。所述主傳感器設(shè)有一個(gè)鏡頭。與主 傳感器間隔開(kāi)地設(shè)置的至少一個(gè)輔助傳感器用于以與主傳感器不同的視角捕獲所述場(chǎng)景 的第二圖像。用于立體觀測(cè)的分析處理裝置基于第一和第二圖像來(lái)確定到所述至少一個(gè) 對(duì)象的距離。自動(dòng)對(duì)焦裝置將鏡頭的焦點(diǎn)相應(yīng)地調(diào)節(jié)到所確定的距離上。替換地或附加 地，曝光調(diào)節(jié)裝置根據(jù)捕獲到的第二圖像來(lái)調(diào)節(jié)主傳感器的曝光。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)施以下用于控制攝像裝置的步驟并行地借助于主傳感器捕獲場(chǎng)景的至少一個(gè)第一圖像以及借助于至少一個(gè)輔助 傳感器從與主傳感器不同的視角捕獲所述場(chǎng)景的至少一個(gè)第二圖像；使第一和第二圖像中的圖像對(duì)象中的一個(gè)與對(duì)焦到它上面的對(duì)象相對(duì)應(yīng)；基于第一圖像中所對(duì)應(yīng)的圖像對(duì)象相對(duì)于第二圖像的移動(dòng)來(lái)確定到所述對(duì)象的 距離；以及將用于主傳感器的鏡頭的焦點(diǎn)相應(yīng)地調(diào)節(jié)到所確定的距離上，和/或根據(jù)所捕 獲的第二圖像調(diào)節(jié)主傳感器的曝光。攝像裝置的自動(dòng)對(duì)焦與對(duì)象類(lèi)型無(wú)關(guān)地工作。可以省去對(duì)待拍攝的對(duì)象的高成 本建模。可以唯一地通過(guò)其距離來(lái)表征對(duì)象。攝像裝置可以跟蹤所述對(duì)象并且保持焦點(diǎn) 對(duì)準(zhǔn)所述對(duì)象，即使在攝像裝置的光軸在此期間指向另一對(duì)象。


以下根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式和附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。在附圖中示出圖1示出攝像裝置的一個(gè)實(shí)施方式；圖2示出攝像裝置的另一實(shí)施方式；圖3示出攝像裝置的另一實(shí)施方式；以及圖4示出攝像裝置的另一實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖1示出攝像裝置1的第一實(shí)施方式的正視圖。攝像裝置1具有用于拍攝圖像 的主傳感器2。主傳感器2可以包括CCD傳感器或者CMOS傳感器。符合目的地，主 傳感器2可以捕獲場(chǎng)景的彩色圖像。在主傳感器2前面設(shè)置有鏡頭3。鏡頭3具有可調(diào)節(jié)的焦點(diǎn)。攝像裝置1如此 控制鏡頭3，使得所期望的對(duì)象在主傳感器2上清晰地成像。在主傳感器2前面可以設(shè)置光圈。光圈影響景深。景深隨著光圈的開(kāi)口直徑的 增大(光圈數(shù)的減小)而減小。如果攝取設(shè)置在距攝像裝置不同距離上的對(duì)象，則因此 減小光圈的開(kāi)口。然而，這伴隨著光通量的損失并且因此伴隨著更長(zhǎng)的曝光時(shí)間。攝像裝置1可以控制光圈。在此還考慮待捕獲的對(duì)象亮度如何。此外考慮 這些對(duì)象是否位于距攝像裝置1的不同距離上，并且在必要時(shí)考慮這些不同的距離相對(duì) 于平均距離具有何種偏差。以下說(shuō)明用于確定到各個(gè)對(duì)象的距離的方法和相應(yīng)的裝置。閃光裝置5可以集成在攝像裝置1中。通常在拍攝圖像的同時(shí)觸發(fā)閃光裝置5。與主傳感器2在側(cè)向上間隔開(kāi)地設(shè)置輔助傳感器6。因此，輔助傳感器6和主傳 感器2從不同的方向捕獲場(chǎng)景。由此得到立體檢測(cè)的拍攝。主傳感器2的圖像——以下稱(chēng)為第一圖像和輔助傳感器6的圖像——以下稱(chēng)為第 二圖像被傳輸給分析處理裝置9(圖2)。分析處理裝置9分別比較第一圖像中的一個(gè)與同 時(shí)拍攝的第二圖像。在比較時(shí)，求得第一圖像中相對(duì)于第二圖像發(fā)生移動(dòng)的像點(diǎn)和圖像 對(duì)象。由移動(dòng)的量求得成像在圖像對(duì)象中的對(duì)象到攝像裝置1的距離。這些圖像對(duì)象可以根據(jù)它們到攝像裝置1的距離進(jìn)行分類(lèi)。在攝像裝置1的半自動(dòng)運(yùn)行中，使用者可以選擇這些圖像對(duì)象中的一個(gè)或多 個(gè)。這可以例如通過(guò)將主傳感器2和鏡頭的光軸對(duì)準(zhǔn)這個(gè)對(duì)象或者這些對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì) 于攝像裝置1，按下按鍵、語(yǔ)音命令或者在對(duì)象上停留最小持續(xù)時(shí)間確認(rèn)所述選擇。在另 一構(gòu)型中，設(shè)有模式識(shí)別裝置10，例如面部識(shí)別裝置。模式識(shí)別求得預(yù)定義的圖像對(duì)象 并且將預(yù)定義的圖像對(duì)象提供給使用者進(jìn)行選擇。攝像裝置1的自動(dòng)對(duì)焦裝置8根據(jù)所求得的到被選擇的對(duì)象的距離確定最優(yōu)焦 點(diǎn)。在一構(gòu)型中，為此平均距離被確定為算術(shù)平均值或者中值。最優(yōu)焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述平 均距離?？梢杂傻谝粓D像確定被選擇的對(duì)象的亮度值?；谶@些亮度值和預(yù)給定的曝光 時(shí)間確定光圈的第一光圈數(shù)。為了可以使所有被選擇的對(duì)象清晰地成像，確定所需的景深。為此可以考慮被 選擇的對(duì)象的距離的方差。替換地，對(duì)于所需的景深考慮最小距離和最大距離。基于所求得的景深確定第二光圈數(shù)。光圈可以由控制裝置基于第一和第二光圈數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一個(gè)變型方案中，光 圈被優(yōu)先調(diào)節(jié)到第一光圈數(shù)。然而，第一光圈數(shù)在此必須大于第二光圈數(shù)。否則，光圈 被調(diào)節(jié)到第二光圈數(shù)并且在必要時(shí)增加曝光時(shí)間?？梢源鎯?chǔ)各個(gè)圖像對(duì)象的距離測(cè)量。對(duì)于由主傳感器拍攝的主圖像的再處理或 者進(jìn)一步處理，可以考慮這些數(shù)據(jù)。距離測(cè)量或者主傳感器的圖像數(shù)據(jù)可被考慮用于所 拍攝的對(duì)象的三維重新構(gòu)建。攝像裝置的另一構(gòu)型考慮對(duì)象的自身運(yùn)動(dòng)。所屬的圖像對(duì)象在第一圖像序列中 改變它們的位置。在此，還可能出現(xiàn)以下情形，這些情形由分析處理裝置9分析處理圖像對(duì)象在一個(gè)序列的相繼的圖像中不運(yùn)動(dòng)。首先，將這些圖像對(duì)象與相對(duì)于 攝像裝置1不進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的對(duì)象相對(duì)應(yīng)。所屬的對(duì)象也可以位于距攝像裝置1的很大 距離上。在此，對(duì)象的可能運(yùn)動(dòng)或者攝像裝置1相對(duì)于對(duì)象的相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致如此小的方 向變化，使得所述方向變化低于主傳感器2的分辨率界限。分析處理裝置9根據(jù)以上確 定的對(duì)對(duì)象的距離測(cè)量來(lái)區(qū)分這兩種情形。圖像對(duì)象以相同的速度在圖像上運(yùn)動(dòng)，也即是說(shuō)，以相同的數(shù)值和方向在圖像 上運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)尤其與各個(gè)對(duì)象到攝像裝置1的距離無(wú)關(guān)。分析處理裝置9將這種情景對(duì) 應(yīng)于攝像裝置1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如果分析處理裝置9的分析表明與相對(duì)較近的對(duì)象的圖像對(duì)象相比之前被確 定為遠(yuǎn)距離的對(duì)象的圖像對(duì)象在兩個(gè)相繼的圖像中具有更小的位移，則確定攝像裝置1 的相應(yīng)的側(cè)向平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)于圖像對(duì)象的選擇，分別由兩個(gè)相繼的圖像確定圖像中運(yùn)動(dòng)的方向向量。這 些方向向量指向圖像平面中的一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)被稱(chēng)為延伸焦點(diǎn)(Focus of Expansion)。延 伸點(diǎn)隨著攝像裝置1的連續(xù)運(yùn)動(dòng)而變化。分析處理裝置9由延伸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)確定攝像裝置 1在空間中的位置。各個(gè)對(duì)象可以具有自身運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的對(duì)象和不運(yùn)動(dòng)的對(duì)象與攝像裝置1的相對(duì) 速度不同。這導(dǎo)致自身運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的圖像對(duì)象具有不指向延伸焦點(diǎn)的方向向量。分析處 理裝置9可以根據(jù)所述偏差確定哪些對(duì)象具有自身運(yùn)動(dòng)。在根據(jù)不運(yùn)動(dòng)的對(duì)象確定攝像 裝置的軌跡之后，還可以由圖像對(duì)象的運(yùn)動(dòng)確定其在空間中的軌跡。一種構(gòu)型提出，由對(duì)象在空間中所確定的軌跡確定下一 1/10秒或下一秒的焦 點(diǎn)。在分析處理裝置9的相應(yīng)計(jì)算性能下還可以對(duì)于更短的時(shí)間間隔確定焦點(diǎn)，并且在 軌跡確定的相應(yīng)精度下還可以對(duì)于更長(zhǎng)的時(shí)間間隔確定焦點(diǎn)。焦點(diǎn)的預(yù)先計(jì)算尤其適用 于補(bǔ)償攝像裝置1的快門(mén)速度。另一構(gòu)型使用被選擇的圖像對(duì)象的所確定的軌跡進(jìn)行圖像穩(wěn)定。在此可以移動(dòng) 主傳感器的有效區(qū)域。在CCD傳感器情況下，激活整個(gè)傳感器表面的一部分。跟隨圖 像對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，激活傳感器表面的另一部分。輔助傳感器6可以是簡(jiǎn)單的黑/白傳感器或者灰度傳感器。輔助傳感器6的分 辨率可以低于主傳感器2的分辨率。在通過(guò)圖像的比較進(jìn)行距離確定之前，可以首先以 相應(yīng)的灰度傳輸主傳感器的圖像數(shù)據(jù)。一種實(shí)施方式提出，對(duì)于曝光測(cè)量考慮輔助傳感器6的灰度值。輔助傳感器6可以為此配備高暗視敏感度(Dunkelempfindlichkeit)和/或高動(dòng)態(tài)性。一種特別優(yōu)選的實(shí) 施方式提出，對(duì)于亮度測(cè)量考慮被選擇的圖像對(duì)象的亮度值?？梢匀缫陨厢樣谧詣?dòng)對(duì)焦 進(jìn)行描述的那樣實(shí)施圖像對(duì)象的選擇。在圖2中示出了具有兩個(gè)輔助傳感器的實(shí)施方式。攝像裝置1的另一實(shí)施方式使用設(shè)置在外部的閃光裝置上的輔助傳感器(圖3)。 攝像裝置1具有一個(gè)接口，輔助傳感器的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)所述接口傳輸給攝像裝置1的分析 處理裝置9。攝像裝置1的下一實(shí)施方式使用攝像裝置1的殼體中的輔助傳感器以及安裝在外 部的閃光裝置上的輔助傳感器(4)。攝像裝置1既可以是用于對(duì)單個(gè)圖像進(jìn)行拍照的照相機(jī)1也可以是攝錄影片的攝 像機(jī)。在此，攝像裝置1既可以是緊湊型攝像裝置也可以是反光鏡攝像裝置。此外，攝 像裝置1可以集成在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中用于監(jiān)視內(nèi)部空間或者機(jī)動(dòng)車(chē)周?chē)h(huán)境。在另一變型方 案中，攝像裝置1用作進(jìn)行對(duì)象監(jiān)視的固定安裝的或者可運(yùn)動(dòng)的監(jiān)視攝像裝置。
權(quán)利要求
1.攝像裝置，具有一主傳感器(2)，用于捕獲具有至少一個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景的一第一圖像；一用于所述主傳感器的鏡頭；至少一個(gè)輔助傳感器(6)，所述至少一個(gè)輔助傳感器與所述主傳感器(2)間隔開(kāi)地 設(shè)置，用于以與所述主傳感器不同的視角捕獲所述具有至少一個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景的一第二圖 像；一分析處理裝置(9)，用于基于所述第一和第二圖像來(lái)立體觀測(cè)地確定到所述至少一 個(gè)對(duì)象的距離；和一自動(dòng)對(duì)焦裝置(8)，用于將所述鏡頭的焦點(diǎn)相應(yīng)地調(diào)節(jié)到所確定的距離上，和/或 一曝光調(diào)節(jié)裝置，用于根據(jù)所捕獲的第二圖像來(lái)調(diào)節(jié)所述主傳感器(2)的曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述分析處理裝置(9)被設(shè)置用于基于順序拍攝的第一和第二圖像來(lái)估計(jì)所述對(duì)象 的軌跡；以及所述自動(dòng)對(duì)焦裝置(8)基于所估計(jì)的軌跡對(duì)于一時(shí)刻調(diào)節(jié)所述鏡頭的焦點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攝像裝置，其特征在于，設(shè)有一模式識(shí)別裝置(10)，用 于選擇所述至少一個(gè)對(duì)象。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，所述輔助傳感器(6)是 一灰度值傳感器。
5.用于控制一攝像裝置的方法，包括以下步驟并行地借助于一主傳感器(2)捕獲一場(chǎng)景的至少一個(gè)第一圖像以及借助于至少一個(gè) 輔助傳感器(6)從與所述主傳感器(2)不同的視角捕獲所述場(chǎng)景的至少一個(gè)第二圖像；使所述第一和第二圖像中的圖像對(duì)象中的一個(gè)與一被對(duì)焦的對(duì)象相對(duì)應(yīng)；基于所述第一圖像中所被對(duì)應(yīng)的圖像對(duì)象相對(duì)于所述第二圖像的移動(dòng)確定到所述對(duì) 象的距離；以及將用于所述主傳感器(2)的鏡頭(3)的焦點(diǎn)相應(yīng)地調(diào)節(jié)到所確定的距離上，和/或根 據(jù)所捕獲的第二圖像調(diào)節(jié)所述主傳感器(2)的曝光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述第一圖像和/或所述第二圖像 的序列實(shí)施所述對(duì)象的運(yùn)動(dòng)估計(jì)；基于所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)和所確定的到所述對(duì)象的距離確定 在一未來(lái)時(shí)刻所述對(duì)象的距離；以及將所述焦點(diǎn)調(diào)節(jié)到所述對(duì)象的所述未來(lái)的距離上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，如果這些第一圖像具有比這些第二圖像 更高的分辨率，則在這些第一圖像上實(shí)施所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)，以及如果這些第二圖像具有比 這些第一圖像更高的分辨率，則在所述第二圖像上實(shí)施所述運(yùn)動(dòng)估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于，一模式識(shí)別使所述圖像對(duì)象與所述 對(duì)象相對(duì)應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述輔助傳感器(6)的 圖像數(shù)據(jù)連同所述主傳感器(2)的圖像數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述主傳感器(2)的 捕獲范圍相應(yīng)地移動(dòng)到所述對(duì)象的一被估計(jì)的軌跡上。
全文摘要
攝像裝置1具有用于捕獲具有至少一個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景的第一圖像的主傳感器2。設(shè)有用于主傳感器2的鏡頭3。與主傳感器2間隔開(kāi)地設(shè)置的至少一個(gè)輔助傳感器6用于以與主傳感器不同的視角捕獲具有至少一個(gè)對(duì)象的場(chǎng)景的第二圖像。用于立體檢測(cè)的分析處理裝置9基于第一和第二圖像確定到至少一個(gè)對(duì)象的距離。自動(dòng)對(duì)焦裝置8將鏡頭3的焦點(diǎn)相應(yīng)地調(diào)節(jié)到所確定的距離上。
文檔編號(hào)G03B7/099GK102016710SQ200980115391
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
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