成像設(shè)備，成像設(shè)備中自動對焦的方法以及對應(yīng)計算機程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備100，以及一種用于所述成像設(shè)備100中自動對焦的方法。所述成像設(shè)備100包括具有第一鏡頭系統(tǒng)112的第一成像系統(tǒng)110、具有第二鏡頭系統(tǒng)122的第二成像系統(tǒng)120，以及自動對焦控制器130。所述成像設(shè)備100和所述方法分別能夠基于搜索參數(shù)使用所述第一鏡頭系統(tǒng)112和所述第二鏡頭系統(tǒng)122執(zhí)行逐步自動對焦搜索。因此，所述自動對焦控制器130在各個自動對焦搜索步驟之后為所述第一鏡頭系統(tǒng)112和所述第二鏡頭系統(tǒng)122中的每一個獲取目標函數(shù)的結(jié)果，并根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)112和所述第二鏡頭系統(tǒng)122中的每一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。
【專利說明】
成像設(shè)備，成像設(shè)備中自動對焦的方法以及對應(yīng)計算機程序
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備，一種用于成像設(shè)備中自動對焦的方法以及一種對應(yīng)計 算機程序，計算機程序具有用于執(zhí)行該方法的程序代碼。通常，本發(fā)明涉及計算機視覺和計 算攝影領(lǐng)域，尤其涉及照相機、手機、智能手機等成像設(shè)備中的自動對焦。
【背景技術(shù)】
[0002] 在可變焦的成像設(shè)備中，往往提供自動對焦實施方式和方法以在圖像中的特定感 興趣區(qū)域中自動調(diào)節(jié)成像設(shè)備的成像系統(tǒng)的鏡頭系統(tǒng)的焦距，這個區(qū)域也稱為圖像的突出 區(qū)。通常，移動設(shè)備中的自動對焦實施方式基于圖像的突出區(qū)中的清晰度測量。
[0003] 自動對焦實施方式由于其低速而通常被認為是現(xiàn)有移動設(shè)備中相機的主要缺點 之一。根據(jù)圖像傳感器的質(zhì)量和分辨率，自動對焦可需要長達數(shù)秒。這一相當長的時間會對 用戶體驗和圖像質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，尤其是在圖像主體移動時。
[0004]通常，在移動設(shè)備中，當用戶將具有相機的移動設(shè)備指向某一場景時，自動對焦實 施方式通過嘗試迭代最大化圖像內(nèi)突出區(qū)的清晰度而始終開啟。突出區(qū)或感興趣區(qū)域基于 設(shè)備中的特定參數(shù)自動確定或由用戶手動確定。為了降低迭代過程中的計算復(fù)雜度，一些 實施方式在低分辨率圖像幀上計算突出區(qū)中的清晰度。通常，從用戶視角來看，最好提高移 動設(shè)備的成像設(shè)備中自動對焦的速度。
[0005] 通常，在最近的現(xiàn)有技術(shù)移動設(shè)備中，突出區(qū)通過檢測人臉的一些技術(shù)等來自動 檢測以便自動對焦該區(qū)域，或由用戶通過特定用戶界面手動選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種減少自動對焦所需平均時間的概念。
[0007] 上述目標通過所附獨立權(quán)利要求中提供的方案實現(xiàn)。有利實施方式定義在各個從 屬權(quán)利要求中。
[0008] 本發(fā)明的第一方面提供了一種成像設(shè)備，包括具有第一鏡頭系統(tǒng)的第一成像系 統(tǒng)、具有第二鏡頭系統(tǒng)的第二成像系統(tǒng)以及用于基于搜索參數(shù)使用所述第一鏡頭系統(tǒng)和所 述第二鏡頭系統(tǒng)執(zhí)行逐步自動對焦搜索的自動對焦控制器，其中，所述自動對焦控制器還 用于在各個自動對焦搜索步驟之后為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個 獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的 所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。
[0009] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備的優(yōu)勢在于，減少了成像設(shè)備的至少兩 個成像系統(tǒng)中各個鏡頭系統(tǒng)自動對焦所需的平均時間，同時仍然提供圖像的突出區(qū)內(nèi)的最 大清晰度和/或?qū)Ρ榷取Ｐg(shù)語逐步旨在定義迭代自動對焦搜索，其中，在每個自動對焦步驟 之后執(zhí)行一個后續(xù)自動對焦搜索步驟，直到滿足預(yù)定中止條件。
[0010] 根據(jù)所述第一方面，在所述成像設(shè)備的第一實施形式中，所述自動對焦控制器還 用于首先在公共初始搜索范圍中的預(yù)定位置中為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng) 中的每一個獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的 每一個將所述獲取的目標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果分別作為存儲的最佳結(jié)果來存儲。據(jù)此，來自兩 個鏡頭系統(tǒng)的所述結(jié)果用于所述自動對焦搜索中，由此，所述相應(yīng)最佳結(jié)果被存儲并進一 步使用，從而提高準確性。
[0011] 在所述第一方面的所述第一實施形式的所述成像設(shè)備的第二實施形式中，所述自 動對焦控制器還用于為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個分別存儲所述 獲取的目標函數(shù)的相應(yīng)最佳結(jié)果，以及用于在各個自動對焦搜索步驟之后將所述獲取的目 標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果與所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述存儲的最 佳結(jié)果進行比較，其中，所述自動對焦控制器還用于根據(jù)所述比較的結(jié)果更新所述搜索參 數(shù)。據(jù)此，進一步提高并加快了所述自動對焦搜索的準確性。
[0012] 根據(jù)所述第一方面的所述第二實施形式，在所述成像設(shè)備的第三實施形式中，所 述自動對焦控制器還用于，如果所述比較結(jié)果是，對于所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭 系統(tǒng)之一，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果與這個鏡頭系統(tǒng)的所述存儲的最佳結(jié)果相比在退化， 則更新所述搜索參數(shù)。據(jù)此，進一步加快了所述自動對焦搜索。
[0013] 根據(jù)所述第一方面的所述第三實施形式，在所述成像設(shè)備的第四實施形式中，所 述搜索參數(shù)是所述自動對焦搜索的公共搜索范圍，其中，所述自動對焦控制器還用于，如果 所述比較的結(jié)果是，對于所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)之一，所述獲取的目標函 數(shù)結(jié)果在退化，則在更新所述搜索參數(shù)時設(shè)置新搜索范圍，所述新搜索范圍小于相應(yīng)的先 前搜索范圍。據(jù)此，進一步提高了所述搜索準確性和速度。
[0014] 根據(jù)所述第一方面的所述第四實施形式，在所述成像設(shè)備的第五實施形式中，所 述自動對焦控制器還用于將所述第一鏡頭系統(tǒng)或所述第二鏡頭系統(tǒng)的位置確定為所述新 搜索范圍的新邊界，在所述位置處，這個鏡頭系統(tǒng)的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化。這進 一步提高了所述自動對焦搜索的準確性和速度。
[0015] 根據(jù)所述第一方面的所述第五實施形式，在所述成像設(shè)備的第六實施形式中，所 述自動對焦控制器還用于在所述鏡頭系統(tǒng)的所述逐步自動對焦搜索期間反轉(zhuǎn)移動方向，在 所述移動方向，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化。這進一步提高了所述自動對焦搜索的速 度。
[0016] 根據(jù)所述第一方面的所述第四、第五或第六實施形式之一，在所述成像設(shè)備的第 七實施形式中，所述自動對焦控制器還用于基于所述新搜索范圍確定所述第一鏡頭系統(tǒng)和 所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述自動對焦搜索的步長。據(jù)此，進一步提高了所述自動 對焦搜索的準確性。
[0017] 根據(jù)所述第一方面的所述第七實施形式，在所述成像設(shè)備的第八實施形式中，所 述自動對焦控制器還用于使用常量基于將所述新搜索范圍的長度值除以（例如，通過對所 述長度值作除)所述常量值來確定所述步長，所述常量對整個自動對焦搜索有效。這通過簡 單的方式進一步提高了所述自動對焦搜索的準確性。
[0018] 根據(jù)所述第一方面的所述第三至第八實施形式之一，在所述成像設(shè)備的第九實施 形式中，所述自動對焦控制器還用于，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)或所 述第二鏡頭系統(tǒng)位于所述新搜索范圍之外時，停止所述相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)的所述自動對焦搜 索。據(jù)此，由于不再參與所述自動對焦搜索的所述鏡頭系統(tǒng)不再移動，所以節(jié)約了系統(tǒng)資 源，從而能夠節(jié)約電池電量等。
[0019] 根據(jù)所述第一方面的所述第三至第八實施形式之一，在所述成像設(shè)備的第十實施 形式中，所述自動對焦控制器還用于，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)或所 述第二鏡頭系統(tǒng)位于所述新搜索范圍之外時，將所述相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)移入所述新搜索范圍 中。據(jù)此，能夠進一步提高所述自動對焦搜索的準確性。
[0020] 根據(jù)所述第一方面的所述第一至第十實施形式之一，在所述成像設(shè)備的第十一實 施形式中，所述自動對焦控制器還用于在滿足預(yù)定標準時終止所述自動對焦搜索。這確保 所述自動對焦搜索的總體速度保持在合理的時間范圍內(nèi)。
[0021] 根據(jù)所述第一方面的所述第十一實施形式中，在所述成像設(shè)備的第十二實施形式 中，所述標準是以下項中的一項或多項:所述新搜索范圍在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，自動對焦步驟數(shù)目 達到預(yù)設(shè)數(shù)目，或所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果與所述存儲的最佳結(jié)果相比沒有明顯變化。在 本申請中應(yīng)了解，當所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果相比所述存儲的最佳結(jié)果的變化不超過± 10%、±5%、±1%或±0.1%時，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果與所述存儲的最佳結(jié)果相比沒 有明顯變化。這確保了所述自動對焦搜索在合理的，即，短時間范圍內(nèi)有可靠且良好的結(jié) 果。
[0022] 根據(jù)如上所述第一方面或根據(jù)所述第一方面的所述第一至第十二實施形式之一， 在所述成像設(shè)備的第十三實施形式中，所述成像設(shè)備還包括具有第三鏡頭系統(tǒng)的第三成像 系統(tǒng)，其中，所述自動對焦控制器還用于基于所述搜索參數(shù)使用所述第三鏡頭系統(tǒng)執(zhí)行逐 步自動對焦搜索，所述自動對焦控制器還用于在各個自動對焦搜索步驟之后為所述第三鏡 頭系統(tǒng)獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)、所述第二鏡頭系統(tǒng)和所述 第三鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。這確保了在具 有不止兩個鏡頭系統(tǒng)的成像設(shè)備中快速且可靠的自動對焦搜索。
[0023] 本發(fā)明的第二方面提供了一種用于成像設(shè)備中自動對焦的方法，所述成像設(shè)備具 有第一成像系統(tǒng)和第二成像系統(tǒng)，所述第一成像系統(tǒng)具有第一鏡頭系統(tǒng)，所述第二成像系 統(tǒng)具有第二鏡頭系統(tǒng)。所述方法包括基于搜索參數(shù)使用所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭 系統(tǒng)執(zhí)行逐步自動對焦搜索，所述執(zhí)行包括:在各個自動對焦搜索步驟之后為所述第一鏡 頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng) 和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。須注 意，本發(fā)明的所述第二方面的所述方法特別適用于根據(jù)本發(fā)明所述第一方面的成像設(shè)備中 的自動對焦以及如上文定義的其各種實施方式。
[0024] 在所述第二方面的所述方法的第一實施形式中，所述執(zhí)行步驟包括:初始步驟，在 公共初始搜索范圍中的預(yù)定位置中為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個 獲取所述目標函數(shù)的結(jié)果；以及以下步驟:為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的 每一個將所述獲取的目標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果分別作為存儲的最佳結(jié)果來存儲。
[0025] 根據(jù)所述第二方面的所述第一實施形式，在所述方法的第二實施形式中，所述方 法還包括以下步驟:為所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個分別存儲所述獲 取的目標函數(shù)的相應(yīng)最佳結(jié)果，以及在各個自動對焦搜索步驟之后將所述獲取的目標函數(shù) 的相應(yīng)結(jié)果與所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述存儲的最佳結(jié)果 進行比較，其中，根據(jù)所述比較步驟的結(jié)果執(zhí)行所述更新所述搜索參數(shù)的步驟。
[0026] 根據(jù)所述第二方面的所述第二實施形式，在所述方法的第三實施形式中，如果所 述比較結(jié)果是，對于所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)之一，所述獲取的目標函數(shù)結(jié) 果與這個鏡頭系統(tǒng)的所述存儲的最佳結(jié)果相比在退化，則執(zhí)行所述更新所述搜索參數(shù)的步 驟。
[0027] 根據(jù)所述第二方面的所述第三實施形式，在所述方法的第四實施形式中，所述搜 索參數(shù)是所述自動對焦搜索的公共搜索范圍；如果所述比較的結(jié)果是，對于所述第一鏡頭 系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)之一，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化，則所述更新所述搜索參 數(shù)的步驟包括設(shè)置新搜索范圍的步驟，所述新搜索范圍小于相應(yīng)的先前搜索范圍。
[0028] 根據(jù)所述第二方面的所述第四實施形式中，在所述方法的第五實施形式中，在所 述設(shè)置步驟中，將所述第一鏡頭系統(tǒng)或所述第二鏡頭系統(tǒng)的位置確定為所述新搜索范圍的 新邊界，在所述位置處，這個鏡頭系統(tǒng)的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化。
[0029] 根據(jù)所述第二方面的所述第五實施形式，在所述方法的第六實施形式中，在所述 鏡頭系統(tǒng)的所述逐步自動對焦搜索期間反轉(zhuǎn)移動方向，在所述移動方向，所述獲取的目標 函數(shù)結(jié)果在退化。
[0030] 根據(jù)所述第二方面的所述第四、第五或第六實施形式之一，在所述方法的第七實 施形式中，基于所述新搜索范圍確定所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的 所述自動對焦搜索的步長。
[0031] 根據(jù)所述第二方面的所述第七實施形式，在所述方法的第八實施形式中，使用常 量基于將所述新搜索范圍的長度值除以（例如，通過對所述長度值做除)所述常量值來確定 所述步長，所述常量對整個自動對焦搜索有效。
[0032]根據(jù)所述第二方面的所述第三至第八實施形式之一，在所述方法的第九實施形式 中，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)或所述第二鏡頭系統(tǒng)位于所述新搜索范 圍之外時，停止相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)的所述自動對焦搜索。
[0033]根據(jù)所述第二方面的所述第三至第八實施形式之一，在所述方法的第十實施形式 中，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)或所述第二鏡頭系統(tǒng)位于所述新搜索范 圍之外時，將所述相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)移入所述新搜索范圍中。
[0034] 根據(jù)所述第二方面的所述第一至第十實施形式之一，在所述方法的第十一實施形 式中，如果滿足預(yù)定標準，則終止所述自動對焦搜索。
[0035] 根據(jù)所述第二方面的所述第十一實施形式中，在所述方法的第十二實施形式中， 所述標準是以下項中的一項或多項:所述新搜索范圍在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，自動對焦步驟數(shù)目達 到預(yù)設(shè)數(shù)目，或所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果與所述存儲的最佳結(jié)果相比沒有明顯變化。
[0036] 根據(jù)如上所述第二方面或根據(jù)所述第二方面的所述第一至第十二實施形式之一， 在所述方法的第十三實施形式中，所述成像設(shè)備還包括具有第三鏡頭系統(tǒng)的第三成像系 統(tǒng)，其中，基于所述搜索參數(shù)使用所述第三鏡頭系統(tǒng)附加執(zhí)行逐步自動對焦搜索，在各個自 動對焦搜索步驟之后為所述第三鏡頭系統(tǒng)獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及根據(jù)所述第一鏡頭系 統(tǒng)、所述第二鏡頭系統(tǒng)和所述第三鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新 所述搜索參數(shù)。
[0037] 本發(fā)明的第三方面提供了一種帶有程序代碼的計算機程序，當所述計算機程序在 計算機上運行時，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的所述第二方面的方法以及本發(fā)明的 所述第二方面的任一實施形式。
[0038] 本發(fā)明的上述第一、第二和第三方面以有利的方式解決了上述目標。其它有利但 可選的實施方式定義在上述各種實施形式中。本發(fā)明具體提供了一種能夠減少或甚至最小 化到達成像設(shè)備中自動對焦位置所需平均時間的技術(shù)框架和技術(shù)方案，所述成像設(shè)備至少 包括具有第一鏡頭系統(tǒng)的第一成像系統(tǒng)和具有第二鏡頭系統(tǒng)的第二成像系統(tǒng)。需理解，本 發(fā)明不限于具有第一和第二成像系統(tǒng)的成像設(shè)備，其中所述第一和第二成像系統(tǒng)分別具有 第一和第二鏡頭系統(tǒng)，還能夠為具有第一、第二和第三成像系統(tǒng)或甚至具有其它額外成像 系統(tǒng)的成像設(shè)備實施，其中，所述第一、第二和第三成像系統(tǒng)分別具有第一、第二和第三鏡 頭系統(tǒng)，所述其它額外成像系統(tǒng)具有相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)。此外，本發(fā)明能夠應(yīng)用到一個成像系統(tǒng) 僅獲取單個圖像的成像實施方式中，還能夠應(yīng)用到獲取兩個或更多圖像的方案中，其中，每 個圖像從一個成像系統(tǒng)獲取。本發(fā)明的具體優(yōu)勢包括，在由單個自動對焦控制器控制時，所 述成像設(shè)備的兩個(或更多)鏡頭系統(tǒng)在自動對焦搜索期間能夠同時單獨移動來優(yōu)化目標 函數(shù)，以發(fā)現(xiàn)最清晰的（或更具對比度的）鏡頭位置，從而減少或甚至最小化平均自動對焦 時間。通常，所述平均自動對焦時間取決于根據(jù)所述成像設(shè)備的軟件或硬件而變化的兩個 主要制法，即，計算所述目標函數(shù)所需的時間以及在所述自動對焦搜索期間移動的鏡頭所 要系統(tǒng)覆蓋的距離。本發(fā)明允許考慮這兩種制法，以便確定各個成像設(shè)備配置的最佳方案。 根據(jù)所述鏡頭系統(tǒng)的相應(yīng)位置，所述鏡頭系統(tǒng)中的任一者將轉(zhuǎn)換至焦距內(nèi)位置，或者所述 兩個(或更多)鏡頭系統(tǒng)都將共同轉(zhuǎn)換至同一焦距內(nèi)位置。因為所述兩個(或更多)鏡頭系統(tǒng) 共同參與自動對焦搜索過程，所以減少了發(fā)現(xiàn)最佳焦距內(nèi)位置所需的平均時間。
[0039] 本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（以及其它鏡頭系 統(tǒng)，如果存在的話)的聯(lián)合協(xié)調(diào)控制，即，根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（以及 其它鏡頭系統(tǒng)，如果可用的話）的獲取的目標函數(shù)結(jié)果更新搜索參數(shù)。據(jù)此，在各個自動對 焦搜索步驟之后，考慮每個當前鏡頭系統(tǒng)的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)，從而用于 下一（即，隨后的）自動對焦搜索步驟。據(jù)此，與常規(guī)系統(tǒng)相比，能夠提高所述自動對焦過程 的速度。另一優(yōu)勢在于，所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（以及其它可能的鏡頭系 統(tǒng))能夠在搜索范圍的不同部分，即在不同的對焦區(qū)域，中單獨移動。
[0040] 須注意，本申請中描述的所有設(shè)備、元件、單元和構(gòu)件可在軟件或硬件元件或其任 意類型的組合中實施。本申請中描述的各種實體執(zhí)行的所有步驟和所描述的將由各種實體 執(zhí)行的功能旨在表明各個實體適于或用于執(zhí)行各自的步驟和功能。即使在下文的特定實施 例描述中，由外部實體形成的具體步驟或功能沒有體現(xiàn)在執(zhí)行該具體步驟或功能的那個實 體的具體詳細元件的描述中，技術(shù)人員也應(yīng)清楚，這些方法和功能可以在各個軟件或硬件 元件或其任意類型的組合中實施。
【附圖說明】
[0041] 結(jié)合所附附圖，下面具體實施例的描述將闡述上述本發(fā)明的各方面及其實現(xiàn)形 式，其中：
[0042] 圖1所示為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的成像設(shè)備的示意圖；
[0043] 圖2所示為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的成像設(shè)備的示意圖；
[0044]圖3所示為根據(jù)圖1所示第一實施例的成像設(shè)備的更詳細實施形式；
[0045] 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一種用于成像設(shè)備中自動對焦的方法的流程圖；
[0046] 圖5所示為計算圖4所示方法的新鏡頭位置的步驟的【具體實施方式】的流程圖；
[0047] 圖6所示為在根據(jù)本發(fā)明的方法的成像設(shè)備中執(zhí)行的自動對焦搜索的示例圖；
[0048] 圖7所示為在根據(jù)本發(fā)明的方法的成像設(shè)備中執(zhí)行的自動對焦搜索的另一示例 圖。
【具體實施方式】
[0049] 在詳細描述本發(fā)明實施例之前，還應(yīng)做一些大體說明，以理解本發(fā)明的概念。
[0050] 本申請的主題是移動設(shè)備中的或用于移動設(shè)備的成像設(shè)備，移動設(shè)備可為照相 機、便攜式相機、手機、智能手機等，成像設(shè)備具有兩個或更多成像系統(tǒng)，即，兩種或更多相 機實施方式。在這種設(shè)備中，可能同時并單獨控制各個成像系統(tǒng)的自動對焦和各個相機，以 便加快自動對焦過程的速度。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備的自動對焦技術(shù)可以例如由用于將鏡頭系統(tǒng)相對于成像 系統(tǒng)的圖像傳感器而移動的小型伺服電機來實施。對于鏡頭系統(tǒng)相對于圖像傳感器的各個 相對位置，測量指定突出區(qū)內(nèi)的像素強度。據(jù)此，針對鏡頭系統(tǒng)的各個相對位置，計算基于 突出區(qū)內(nèi)檢測到的像素強度測量清晰度的目標函數(shù)。通常，這個目標函數(shù)計算突出區(qū)內(nèi)的 清晰度和/或?qū)Ρ榷鹊臏y量。在本發(fā)明實施例中可以使用不同的現(xiàn)有目標函數(shù)，例如，強度 變量、平方梯度總和或平方強度總和等等的函數(shù)。
[0052] 可以在本發(fā)明實施例中使用的目標函數(shù)0的一些示例是大于預(yù)定閾值Θ的第一導(dǎo) 數(shù)的絕對值之和，
[0054]其中，i(x，y)是位置(x，y)處的像素的灰度電平強度，X和y分別是橫軸和縱軸的坐 標，以及
[0055] i(x+l,y)-i(x,y)|>0
[0056] 或圖像像素間的變化，
[0058]其中，Η和W分別代表突出區(qū)的像素中的橫向和垂直分辨率，μ表示突出區(qū)上的平均 強度，或突出區(qū)的像素的自相關(guān)
[0060] 然而，在本發(fā)明中，可以應(yīng)用任何目標函數(shù)0,不只是上述之一，來計算突出區(qū)中的 清晰度。
[0061] -般而言，將最大化目標函數(shù)的鏡頭位置選擇為自動對焦結(jié)果。
[0062] 圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備100的第一實施例的示意方框圖。成像設(shè)備100 包括具有第一鏡頭系統(tǒng)112的第一成像系統(tǒng)110、具有第二鏡頭系統(tǒng)122的第二成像系統(tǒng)120 以及自動對焦控制器130,用于基于搜索參數(shù)使用第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122執(zhí) 行逐步自動對焦搜索。自動對焦控制器130還用于在各個自動對焦搜索步驟之后為第一鏡 頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122中的每一個獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于根據(jù)第一鏡頭系 統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122中的每一個的獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新搜索參數(shù)。
[0063] 成像設(shè)備100可以實現(xiàn)為具有第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122的便攜式相 機、手機、智能手機、平板電腦或具有成像功能的任意設(shè)備或裝置。
[0064] 在成像設(shè)備100的其它實施例中，成像設(shè)備100包括比圖1所示的技術(shù)元件更多的 技術(shù)元件，例如(但不限于），圖像傳感器、鏡頭系統(tǒng)執(zhí)行器、存儲構(gòu)件、處理器等等。
[0065] 通常，本發(fā)明涉及成像設(shè)備100中的快速且高效的自動對焦實施方式。自動對焦本 質(zhì)上是自動將鏡頭系統(tǒng)112、122對焦到圖像中的特定感興趣區(qū)域的方法或技術(shù)。圖像是成 像設(shè)備對真實世界或人造場景的視覺表示。有時還使用文字圖片，而不是文字圖像。自動對 焦過程或?qū)嵤┓绞缴婕皟?yōu)化旨在最大化特定感興趣區(qū)域中的清晰度和/或?qū)Ρ榷鹊哪繕撕?數(shù)。對焦涉及各鏡頭系統(tǒng)112、122的一個或多個鏡頭相對于圖像傳感器移動到某一優(yōu)化位 置。這個位置稱為焦距內(nèi)鏡頭位置。此外，特定感興趣區(qū)域有時稱為突出區(qū)，其是圖像內(nèi)描 繪用戶最感興趣的內(nèi)容的區(qū)域。在自動對焦搜索期間，在突出區(qū)內(nèi)迭代逐步測量清晰度和/ 或?qū)Ρ榷?，以便最大化相關(guān)目標函數(shù)的結(jié)果。突出區(qū)可以自動檢測或可以由用戶手動選擇。 目標函數(shù)是將在各個自動對焦搜索步驟之后為各個候選鏡頭位置計算以便測量和獲取相 應(yīng)鏡頭位置的對比度和/或清晰度值的函數(shù)。應(yīng)當注意，將在本發(fā)明的框架中計算的目標函 數(shù)對應(yīng)并且可以為常規(guī)目標函數(shù)之一?？梢允褂迷阽R頭系統(tǒng)112、122中的每一個的各個自 動對焦搜索步驟中為圖像清晰度(和/或?qū)Ρ榷?提供比較快速而可靠的結(jié)果的任意適當目 標函數(shù)。目標函數(shù)測量和計算的清晰度與突出區(qū)中圖像強度的平均變化率或平均導(dǎo)數(shù)成比 例：圖像越清晰，平均導(dǎo)數(shù)越大，平均導(dǎo)數(shù)相當于對比度。因此，測量和計算清晰度相當于測 量或計算突出區(qū)中的對比度。如上所述，突出區(qū)是捕獲圖像中的特定感興趣區(qū)域。本發(fā)明適 用于數(shù)字成像設(shè)備，在數(shù)字成像設(shè)備中，圖像由電子芯片形式的圖像傳感器捕獲，電子芯片 包括像素元素的二維數(shù)組。據(jù)此，像素是最小可尋址圖像或圖片元素。相應(yīng)電子芯片位于相 應(yīng)第一成像系統(tǒng)110和第二成像系統(tǒng)120內(nèi)部。芯片分別經(jīng)由第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭 系統(tǒng)122暴露于光下，并確定各個顏色和像素的光強度。得到的顏色值數(shù)組作為圖像存儲在 相應(yīng)存儲或內(nèi)存元件中。然后，使用突出區(qū)內(nèi)的這些顏色值計算目標函數(shù)的結(jié)果。本發(fā)明適 用于成像設(shè)備100中提供了至少兩個成像系統(tǒng)110、120的技術(shù)。成像系統(tǒng)110、120中的每一 個同時捕獲同一場景的相應(yīng)不同視圖，從而存儲一對圖像?；蛘撸瑩Q言之，這兩個成像系統(tǒng) 可以具有重疊的視場。成像系統(tǒng)110、120兩者可以同時捕獲突出區(qū)。然后，分別為第一和第 二鏡頭系統(tǒng)112、122的各個鏡頭位置單獨計算目標函數(shù)。換言之，對于第一鏡頭系統(tǒng)112，為 各個自動對焦步驟獲取目標函數(shù)的結(jié)果，對于第二鏡頭系統(tǒng)122，在各個自動對焦步驟之后 獲取目標函數(shù)的結(jié)果。然后，自動對焦控制器130通常同時使用這兩個目標函數(shù)結(jié)果來更新 (公共)搜索參數(shù)。
[0066] 須注意，本發(fā)明不限于具有第一成像吸引110和第二成像系統(tǒng)120的成像設(shè)備，還 可以涉及具有多于兩個成像系統(tǒng)的成像設(shè)備。圖2所示為本發(fā)明的成像設(shè)備100'的另一實 施例的示例。成像設(shè)備100'包括第一成像系統(tǒng)110、第二成像系統(tǒng)120和第三成像系統(tǒng)140。 第三成像系統(tǒng)140包括第三鏡頭系統(tǒng)142。第一成像系統(tǒng)110和第二成像系統(tǒng)120對應(yīng)結(jié)合圖 1所示實施例的成像設(shè)備100示出的和說明的成像系統(tǒng)。所有對應(yīng)說明同樣適用。此外，圖2 所示的成像設(shè)備100'包括具有第三鏡頭系統(tǒng)142的第三成像系統(tǒng)140。第三成像系統(tǒng)140的 功能和特性分別對應(yīng)第一和第二成像系統(tǒng)110、120的功能和特性。與第一鏡頭系統(tǒng)112和第 二鏡頭系統(tǒng)122有關(guān)的所有特征和特性都同樣適用于第三成像系統(tǒng)140的第三鏡頭系統(tǒng) 142。在圖2的成像設(shè)備100'中，為第一、第二和第三成像系統(tǒng)110、120、140中的每一個分別 獲取各個自動對焦搜索步驟中的目標函數(shù)的結(jié)果，并考慮以及根據(jù)這三個目標函數(shù)結(jié)果中 的每一個來更新自動對焦搜索的搜索參數(shù)，與上文結(jié)合圖1的成像設(shè)備100說明的方式一 樣。
[0067] 圖3所示為圖1的實施例的成像設(shè)備100的更詳細視圖。成像設(shè)備100的第一成像系 統(tǒng)110包括提及的第一鏡頭系統(tǒng)112以及第一鏡頭驅(qū)動器114,第一鏡頭驅(qū)動器114由自動對 焦控制器130控制以便改變第一鏡頭系統(tǒng)112的一個或多個可移動鏡頭的位置。第一成像系 統(tǒng)110還包括第一成像傳感器116,其捕獲由第一鏡頭系統(tǒng)112提供的圖像。然后，將第一成 像傳感器116捕獲的圖像數(shù)據(jù)提供給自動對焦控制器130。更具體而言，使用自動對焦控制 器130的第一清晰度測量塊132為第一圖像傳感器116提供的圖像的突出區(qū)計算并輸出目標 函數(shù)的結(jié)果，并將該結(jié)果提供給自動對焦控制器130的處理元件136。類似地，第二成像系統(tǒng) 120包括第二鏡頭驅(qū)動器124,其在自動對焦控制器130的控制下改變第二鏡頭系統(tǒng)122的一 個或多個可移動鏡頭的位置。第二成像系統(tǒng)120還包括第二圖像傳感器126,其捕獲由第二 鏡頭系統(tǒng)122提供的圖像并將圖像數(shù)據(jù)提供給自動對焦控制器130的第二清晰度測量塊 134。第二清晰度測量塊134計算突出區(qū)中目標函數(shù)的結(jié)果，并將結(jié)果提供給自動對焦控制 器130的處理元件136。第二清晰度測量塊134的功能和特征與第一清晰度測量塊132的功能 和特征相同。類似地，第二成像傳感器126的功能和特征對應(yīng)第一成像傳感器116的功能和 特征。第二鏡頭驅(qū)動器124的功能和特征同樣對應(yīng)第一鏡頭驅(qū)動器114的功能和特征。須注 意，清晰度測量塊132、134可為自動對焦控制器130的處理元件136的一部分或者，如圖所 示，具現(xiàn)在單獨的元件中。在根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備100'包括第三成像系統(tǒng)140或甚至更多 成像系統(tǒng)的情況下，這些成像系統(tǒng)以與圖3所示的成像系統(tǒng)110和120相同的方式構(gòu)造。在這 種情況下，自動對焦控制器130然后會包括對應(yīng)的第三或其它清晰度測量塊和相應(yīng)的必需 功能。
[0068] 本發(fā)明的成像設(shè)備100中的完整圖像捕獲過程開始于，首先在初始步驟中確定突 出區(qū)。這可通過任意合適的方法實施，包括通過為所有成像系統(tǒng)110、120、140并行執(zhí)行人臉 檢測的自動方法等，或通過對應(yīng)用戶輸入手動實施。在自動情況下，通過在自動對焦控制器 130中執(zhí)行的簡單視差估計檢查等來驗證成像系統(tǒng)110、120中的每一個突出區(qū)，以便確保它 們在所有視圖中覆蓋的場景內(nèi)容相同。在手動情況下，首先為例如僅由第一成像系統(tǒng)110提 供的單個視圖確定突出區(qū)。通過應(yīng)用基本視差估計，在自動對焦控制器130中確定由第二成 像系統(tǒng)120以及最后由第三成像系統(tǒng)140等等提供的所有其它視圖中的突出區(qū)。然后，將在 第一和第二清晰度測量塊132和134中分別為每個突出區(qū)獲取的目標函數(shù)的結(jié)果一起用于 分別控制第一和第二鏡頭系統(tǒng)112和122的每一個中的至少一個可移動鏡頭的位置。因此， 各個自動對焦搜索步驟中的各個可移動鏡頭位置的更新基于在各個先前自動對焦搜索步 驟中為成像系統(tǒng)110、120中的每一個獲取的目標函數(shù)的聯(lián)合結(jié)果。自動對焦控制器，更具體 而言是處理元件136,還用于，在各個自動對焦搜索步驟之后，通過在每次迭代之后檢查中 止條件來控制自動對焦搜索步驟的迭代次數(shù)。在鏡頭系統(tǒng)112、122 (最后是142)中的至少一 個聚焦于焦距內(nèi)位置的情況下，中止條件得以滿足。
[0069]圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備100、100'中自動對焦的方法400的流程圖。在開 始步驟405后，開始步驟405為例如啟動本發(fā)明的成像設(shè)備100、100'或開啟成像設(shè)備100、 100'的相機應(yīng)用，使用上述任意可用自動或手動方法為第一成像系統(tǒng)100檢測圖像的突出 區(qū)。該檢測步驟410在自動對焦控制器130中并由自動對焦控制器130執(zhí)行。然后，在隨后的 步驟420中，為第二成像系統(tǒng)120選擇相同的突出區(qū)。該步驟420同樣在自動對焦控制器130 中并由自動對焦控制器130執(zhí)行。為了為第二成像系統(tǒng)120找到對應(yīng)的突出區(qū)，可以使用任 何視差估計方法，例如，簡單塊匹配。在隨后由自動對焦控制器130與對應(yīng)的鏡頭驅(qū)動器 114、124合作執(zhí)行的步驟430中，為第一和第二成像系統(tǒng)110和120的第一鏡頭系統(tǒng)112和第 二鏡頭系統(tǒng)114的可移動鏡頭分別設(shè)置初始鏡頭位置。據(jù)此，應(yīng)當注意，兩個鏡頭系統(tǒng)112、 122的可移動鏡頭共享同一搜索范圍，即，各個可移動鏡頭的搜索范圍與總搜索范圍相同。 搜索范圍是第一和第二鏡頭系統(tǒng)112和122中的每個相應(yīng)可移動鏡頭的可移動范圍。如果， 例如，將總歸一化搜索范圍設(shè)置在0與1之間，那么第一鏡頭系統(tǒng)112中的可移動鏡頭的初始 位置可位于0.25,第二鏡頭系統(tǒng)122的可移動鏡頭的初始位置可位于0.75等。然后，在下一 步驟440中，為第一成像系統(tǒng)110和第二成像系統(tǒng)120中的每一個分別計算目標函數(shù)的結(jié)果。 據(jù)此，使用相應(yīng)突出區(qū)中的像素，通過第一清晰度測量塊132為第一成像系統(tǒng)110計算目標 函數(shù)的結(jié)果，通過第二清晰度測量塊134計算第二圖像系統(tǒng)120的目標函數(shù)的結(jié)果。然后，在 自動對焦控制器130中，例如在處理元件136中，執(zhí)行下一步驟450,也就是，使用由第一和第 二清晰度測量塊132、134中的每一個提供的目標函數(shù)計算結(jié)果計算第一和第二鏡頭系統(tǒng) 112、122中的每一個的相應(yīng)新鏡頭位置的估算。
[0070]據(jù)此，可以使用任何常規(guī)凸目標函數(shù)計算，例如，上文所述的目標函數(shù)0的示例，或 能夠?qū)崿F(xiàn)突出區(qū)中的清晰度估算的任何其它合適的凸目標函數(shù)計算。然后，自動對焦控制 器130控制鏡頭驅(qū)動器114、124來將可移動鏡頭分別移至第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng) 122的新鏡頭位置。這在圖4的流程圖中通過步驟452和454顯示，步驟452和454分別示出第 一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122中鏡頭的移動。然后，在隨后由自動對焦控制器130執(zhí)行的步驟 460中，例如，在處理元件136中，檢查是否達到預(yù)設(shè)中止標準。預(yù)設(shè)中止標準可為，例如，當 達到自動對焦搜索步驟的最大迭代次數(shù)，或者當搜索區(qū)間與整個初始間隔范圍相比已變得 非常小，或者如果目標函數(shù)的結(jié)果不再明顯變化。例如，當已達到最大迭代次數(shù)時，例如，30 次，可以中止自動對焦搜索?；蛘撸绻碌乃阉鲄^(qū)間長度與初始搜索區(qū)間長度相比已變 得非常小，例如，為初始搜索區(qū)間長度的10%或初始搜索區(qū)間長度的1 %，則中止自動對焦 搜索。如果達到中止標準，那么，在步驟480中，做出對應(yīng)決定，然后，在步驟490中，中止自動 對焦搜索，以及在步驟490中，獲取自動對焦搜索的結(jié)果。這些步驟在自動對焦控制器130中 執(zhí)行，例如，在處理元件136中執(zhí)行。在步驟460中，如果未達到中止標準，那么，在步驟470 中，執(zhí)行對應(yīng)確定，并且過程返回440,為相應(yīng)新確定的鏡頭位置計算第一和第二鏡頭系統(tǒng) 112、122的目標函數(shù)的結(jié)果。
[0071 ]圖5所示為在本發(fā)明的成像系統(tǒng)100、100 '的自動對焦控制器130中執(zhí)行的步驟450 的詳細實施方式的實施例的示意性流程圖。
[0072]作為步驟450的輸入，使用如在方法400的步驟440中計算的第一鏡頭系統(tǒng)112的目 標函數(shù)的結(jié)果500和第二鏡頭系統(tǒng)122的目標函數(shù)的結(jié)果502。
[0073]然后，在相應(yīng)隨后步驟510和512中，在內(nèi)存或存儲中將鏡頭位置的目標函數(shù)的結(jié) 果作為最佳鏡頭位置與目標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果一起存儲。須注意，如圖5所示，為第一鏡頭系 統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122中的每一個分別存儲最佳鏡頭位置和目標函數(shù)的對應(yīng)結(jié)果。據(jù) 此，最佳鏡頭位置為例如可移動鏡頭的當前位置。
[0074] 須注意，如圖5所示的由自動對焦控制器130執(zhí)行的流程圖和步驟在各個自動對焦 搜索步驟之后相應(yīng)地反復(fù)執(zhí)行，在初始步驟中，在步驟500和502中為第一和第二成像系統(tǒng) 110和120分別獲取目標函數(shù)的結(jié)果分別是初始鏡頭位置的結(jié)果。在第一自動對焦搜索步驟 之后，在步驟500和502中獲取的目標函數(shù)的結(jié)果是在鏡頭位置改變之后獲取的目標函數(shù)的 結(jié)果。在這種情況下，在步驟510和512中，將第一和第二成像系統(tǒng)110和120的獲取的目標函 數(shù)的結(jié)果分別與第一和第二成像系統(tǒng)110和120中的每一個的先前存儲的最佳結(jié)果相比較。 如果分別為第一和第二成像系統(tǒng)110和120中的每一個獲取的目標函數(shù)的結(jié)果分別優(yōu)于先 前存儲的最佳結(jié)果，則更新最佳結(jié)果。這對第一和第二成像系統(tǒng)110和120分別執(zhí)行。然后， 在步驟520中，比較第一和第二成像系統(tǒng)110和120的相應(yīng)兩個最佳結(jié)果，然后將較好的結(jié)果 存儲為成像系統(tǒng)110和120兩者的全局最佳結(jié)果。然后將這個全局最佳結(jié)果與對應(yīng)的鏡頭位 置一起存儲。據(jù)此，更新的鏡頭位置可簡單地為鏡頭的當前位置加上當前步長。步長是自動 對焦搜索步驟的步長，如果開始位置被認為是"〇"，那么步長可以是正數(shù)或負數(shù)。如果在新 的迭代中搜索方向沒有變化，那么步長始終為正數(shù)，否則，其為負數(shù)。如果第一和第二鏡頭 系統(tǒng)112和122之一分別產(chǎn)生減小的目標函數(shù)結(jié)果，那么這意味著已經(jīng)過最佳聚焦位置。在 這種情況下，這在步驟530和532中分別為第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122檢測，表明 結(jié)果減小的鏡頭系統(tǒng)的自動對焦搜索的方向發(fā)生變化，鏡頭在隨后的自動對焦搜索步驟移 至相反方向。如果在步驟530和/或532中確定相應(yīng)目標函數(shù)的結(jié)果仍有增加，則鏡頭搜索方 向不變。然而，如果鏡頭系統(tǒng)112和122之一或兩者的鏡頭方向發(fā)生變化，則確定新搜索范 圍。
[0075] 因此，更新的搜索參數(shù)是第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122中的每一個執(zhí)行的自動對 焦搜索的公共搜索范圍。在步驟530和532之一或兩者中確定搜索方向發(fā)生變化以后，確定 新搜索范圍，新搜索范圍小于相應(yīng)先前搜索范圍。據(jù)此，將搜索方向發(fā)生變化的鏡頭系統(tǒng) 112、122的鏡頭位置作為新搜索范圍的新上或下邊界。在下一步驟540中，其中更新了全局 搜索區(qū)間，全局搜索區(qū)間是第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122同時使用的公共搜索區(qū)間。然而， 在這個迭代自動對焦搜索過程中，會發(fā)生鏡頭位置之一突然位于新搜索區(qū)間之外，這是由 于其它鏡頭系統(tǒng)非?？拷罴呀咕鄡?nèi)位置的事實。在這種情況下，在剩余的自動對焦迭代 中，可丟棄位于新全局搜索區(qū)間之外的鏡頭系統(tǒng)，以便節(jié)能等，或者可以將其移入新搜索區(qū) 間中來繼續(xù)支持搜索過程。在步驟540中更新全局搜索區(qū)間之后，還依據(jù)以及根據(jù)新全局搜 索區(qū)間和下一步驟550更新了自動對焦搜索的步長。據(jù)此，選擇步長使得第一和第二鏡頭系 統(tǒng)112、122的可移動鏡頭的下一位置不會位于新搜索邊界之外。例如，可以通過將相應(yīng)當前 搜索范圍距離除以常量值來簡單地確定步長。在整個自動對焦迭代期間，這個常量值可以 始終不變，使得較小的新搜索區(qū)間帶來較小的搜索步長，從而不斷改進自動對焦搜索。在確 定新全局搜索區(qū)間和新步長以及第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122中的可移動鏡頭的搜索方向 之后，在步驟560和562中，計算第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122中的可移動鏡頭的下一鏡頭位 置。
[0076]然后，在方法400的步驟452、454中，調(diào)整鏡頭系統(tǒng)的新位置。然后，過程返回步驟 440,在步驟440中針對新鏡頭位置計算第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122中的每一個的目標函 數(shù)的結(jié)果，并且根據(jù)圖4和圖5中的流程圖繼續(xù)迭代過程，直到達到根據(jù)如圖4所示的步驟 460的中止標準。
[0077] 選擇和選取自動對焦搜索中的步長和搜索區(qū)間的估算以便最小化整體自動對焦 時間。在移動鏡頭的伺服電機較慢(這通常發(fā)生于智能手機）的設(shè)備中，通過更多的迭代來 最小化優(yōu)化過程期間第一和第二鏡頭系統(tǒng)112、122的移動鏡頭的平均覆蓋鏡頭距離。應(yīng)調(diào) 整這些參數(shù)以找到覆蓋的鏡頭距離與迭代次數(shù)之間的最佳權(quán)衡。例如，增加步長通常產(chǎn)生 較大的覆蓋距離，但同時也減少了所需迭代次數(shù)。
[0078] 圖6和7所示為第一鏡頭系統(tǒng)112和第二鏡頭系統(tǒng)122執(zhí)行的自動對焦步驟迭代的 示例圖。搜索范圍是所示圖中的縱軸，迭代次數(shù)是所示圖中的橫軸。在圖6中，一排正方形 600是第一鏡頭系統(tǒng)112的可移動鏡頭的迭代步驟的示例，一排圓點610是第二鏡頭系統(tǒng)122 的可移動鏡頭的迭代步驟的示例。第一鏡頭系統(tǒng)112開始于搜索范圍中的0.75位置，第二鏡 頭系統(tǒng)122開始于搜索范圍中的0.25位置，如上文的示例中說明的。將第一鏡頭系統(tǒng)112(例 如，形式為單個鏡頭或多個鏡頭)移至同一方向（圖中向下)而不對方向進行任何改變。另一 方面，第二鏡頭系統(tǒng)122(例如，形式為單個鏡頭或多個鏡頭)在自動對焦迭代的點a之后第 一次、點b之后第二次、點c處第三次以及點d處最后一次改變其搜索方向。這表示第二鏡頭 系統(tǒng)122是向產(chǎn)生目標函數(shù)的最佳結(jié)果的聚焦內(nèi)位置高效聚焦的那一個。在示例中，在20次 迭代之后達到這個結(jié)果，如圖6所示。第一鏡頭系統(tǒng)112,以由第二鏡頭系統(tǒng)122的方向變化 導(dǎo)致的減少的步長，向最佳焦距內(nèi)位置聚焦，但永遠不會到達最佳焦距內(nèi)位置，因為第二鏡 頭系統(tǒng)122已首先到達該焦距內(nèi)位置。在圖6所示的示例中，焦距內(nèi)位置位于搜索范圍的位 置0.2處。在點a，確定搜索區(qū)間的新下邊界。在點b，找到搜索區(qū)間的新上邊界。在點c，找到 搜索區(qū)間的新下邊界，在點d，找到新上邊界。每次找到搜索區(qū)間的新上或下邊界時，如結(jié)合 圖5的步驟540說明的，更新全局搜索區(qū)間，并且如結(jié)合圖5的步驟550說明的，減小步長。然 后，在本示例中，在20次迭代之后，達到預(yù)設(shè)中止標準，中止標準是以下項中的一項或多項： 新搜索范圍在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，自動對焦步驟數(shù)目達到預(yù)設(shè)數(shù)目，或獲取的目標函數(shù)結(jié)果與存 儲的最佳結(jié)果相比沒有明顯變化。這一明顯變化可為，例如，百分比，該百分比顯示結(jié)果的 變化與存儲的最佳結(jié)果相比不超過10%、5%、1 %或0.1 %。
[0079]圖7所示為與圖6類似的圖，其中，第一鏡頭系統(tǒng)（一排正方形700)和第二鏡頭系統(tǒng) (一排圓點710)向同一最佳焦距內(nèi)位置0.4聚焦。據(jù)此，第二鏡頭系統(tǒng)122在點a和點b改變其 搜索方向，其中，在點a，確定搜索范圍的新下邊界，在點b，確定搜索范圍的新上邊界。在點 b，第一鏡頭系統(tǒng)112,雖然在正確的方向移動，但是結(jié)果是位于新搜索范圍之外，從而不再 在自動對焦搜索中使用。
[0080]已經(jīng)結(jié)合作為實例的不同實施例以及示例性的實施方式描述了本發(fā)明。但本領(lǐng)域 技術(shù)人員通過實踐所請發(fā)明，研究附圖、本公開以及獨立權(quán)項，能夠理解并獲得其他變體。 在權(quán)利要求以及描述中，術(shù)語"包括"不排除其他元件或步驟，且"一個"并不排除復(fù)數(shù)可能。 單個元件或其它單元可滿足權(quán)利要求書中所敘述的若干實體或項目的功能。在僅憑某些措 施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求書中這個單純的事實并不意味著這些措施的結(jié)合不 能在有利的實現(xiàn)方式中使用。
【主權(quán)項】
1. 一種成像設(shè)備（100，100 '），其特征在于，包括： 具有第一鏡頭系統(tǒng)（112)的第一成像系統(tǒng)（110); 具有第二鏡頭系統(tǒng)（122)的第二成像系統(tǒng)（120);以及 自動對焦控制器（130)，用于基于搜索參數(shù)使用所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡 頭系統(tǒng)（122)執(zhí)行逐步自動對焦搜索;其中，所述自動對焦控制器（130)還用于在各個自動 對焦搜索步驟之后為所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每一個獲取 目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每 一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于首先在公共初始搜索范圍中的預(yù)定位置中為所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述 第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每一個獲取目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于為所述第一鏡頭系統(tǒng)（112) 和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每一個將所述獲取的目標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果分別作為存儲的 最佳結(jié)果來存儲。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于為所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每一個分別存儲所 述獲取的目標函數(shù)的相應(yīng)最佳結(jié)果，以及用于在各個自動對焦搜索步驟之后將所述獲取的 目標函數(shù)的相應(yīng)結(jié)果與所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)中的每一個的 所述存儲的最佳結(jié)果進行比較，其中，所述自動對焦控制器（130)還用于根據(jù)所述比較的結(jié) 果更新所述搜索參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于，如果所述比較結(jié)果是，對于所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng) (122)之一，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果與這個鏡頭系統(tǒng)的所述存儲的最佳結(jié)果相比在退化， 則更新所述搜索參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備（100、100 '），其特征在于，所述搜索參數(shù)是所述自動 對焦搜索的公共搜索范圍，所述自動對焦控制器（130)還用于，如果所述比較的結(jié)果是，對 于所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)之一，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退 化，則在更新所述搜索參數(shù)時設(shè)置新搜索范圍，所述新搜索范圍小于相應(yīng)的先前搜索范圍。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于將所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)或所述第二鏡頭系統(tǒng)（122)的位置確定為所述新搜 索范圍的新邊界，在所述位置處，這個鏡頭系統(tǒng)的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于在所述鏡頭系統(tǒng)（112、122)的所述逐步自動對焦搜索期間反轉(zhuǎn)移動方向，在所 述移動方向，所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果在退化。8. 根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制 器（130)還用于基于所述新搜索范圍確定所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)和所述第二鏡頭系統(tǒng) (122)中的每一個的所述自動對焦搜索的步長。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控制器 (130)還用于使用常量基于將所述新搜索范圍的長度值除以所述常量值來確定所述步長， 所述常量對整個自動對焦搜索有效。10. 根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控 制器(130)還用于，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)或所述第二鏡頭系 統(tǒng)（122)位于所述新搜索范圍之外時，停止所述相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)（112、122)的所述自動對焦搜 索。11. 根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦控 制器(130)還用于，當設(shè)置所述新搜索范圍之后所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)或所述第二鏡頭系 統(tǒng)（122)位于所述新搜索范圍之外時，將所述相應(yīng)鏡頭系統(tǒng)（112、122)移入所述新搜索范圍 中。12. 根據(jù)權(quán)利要求2至11之一所述的成像設(shè)備（100、100'），其特征在于，所述自動對焦 控制器(130)還用于在滿足預(yù)定標準時終止所述自動對焦搜索。13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的成像設(shè)備（100'），其特征在于： 還包括具有第三鏡頭系統(tǒng)（142)的第三成像系統(tǒng)（140); 其中，所述自動對焦控制器（130)還用于基于搜索參數(shù)使用所述第三鏡頭系統(tǒng)（142)執(zhí) 行逐步自動對焦搜索;所述自動對焦控制器（130)還用于在各個自動對焦搜索步驟之后獲 取所述第三鏡頭系統(tǒng)（142)的目標函數(shù)的結(jié)果，以及用于根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)（112)、所 述第二鏡頭系統(tǒng)（122)和所述第三鏡頭系統(tǒng)（142)中的每一個的所述獲取的目標函數(shù)結(jié)果 來更新所述搜索參數(shù)。14. 一種用于成像設(shè)備中自動對焦的方法，其中所述成像設(shè)備具有第一成像系統(tǒng)和第 二成像系統(tǒng)，所述第一成像系統(tǒng)具有第一鏡頭系統(tǒng)，所述第二成像系統(tǒng)具有第二鏡頭系統(tǒng)， 其特征在于，包括： 基于搜索參數(shù)使用所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)執(zhí)行逐步自動對焦搜索，所 述執(zhí)行包括:在各個自動對焦搜索步驟之后為所述第一和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個獲 取目標函數(shù)的結(jié)果，以及根據(jù)所述第一鏡頭系統(tǒng)和所述第二鏡頭系統(tǒng)中的每一個的所述獲 取的目標函數(shù)結(jié)果來更新所述搜索參數(shù)。15. -種帶有程序代碼的計算機程序，其特征在于，當所述計算機程序在計算機上運行 時，所述程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14的方法。
【文檔編號】H04N5/225GK106031148SQ201480076059
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年3月21日
【發(fā)明人】奧納伊·優(yōu)厄法利歐格路, 基奧萬尼·科達拉
【申請人】華為技術(shù)有限公司