一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)及方法技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)與方法，所述系統(tǒng)包括圖像傳輸器，視線落點定位系統(tǒng)，對焦系統(tǒng)和AF電路。所述方法包括：使用者進行視線落點的校準與識別；取景器獲取使用者的單眼圖像；根據(jù)使用者校準時生成的模型計算單眼圖像對應的視線在取景器上的落點位置；對所述落點位置通過快門按鈕控制，對被攝體進行對焦。本發(fā)明專利技術實施例所提供的自動對焦方法，實現(xiàn)了使用者的視線落點校準，使用快門按鈕和視線進行對焦點的定位與對焦，靈活而且符合使用者習慣。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)及方法
本專利技術涉及對焦
，具體涉及一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)及方法。
技術介紹
隨著相機的普及，與相機成像技術密切相關的對焦技術也有了空前的發(fā)展。自動對焦系統(tǒng)則在高端的相機諸如單反和微單上使用。采用自動對焦技術的相機的對焦原理大致如下：相機上的感光器件將光線的信息經(jīng)過相機中的處理器計算后，由自動對焦電路控制鏡頭組進行對焦。采用自動對焦相機進行拍攝時，使用者往往要求被拍攝的物體在取景器取景區(qū)中的不同位置?，F(xiàn)有的自動對焦相機，需要使用者事先將對焦點設置好，再在攝影過程中通過半按快門按鈕進行對焦?，F(xiàn)在的相機也有其他的自動對焦功能，例如通過輪廓等確定對焦點，從而進行對焦。然而這兩種對焦方式很多時候不能夠實時調(diào)整對焦點，前者操作繁瑣容易錯過拍攝時間，后者則容易取不到使用者希望的對焦點?，F(xiàn)有的相機取景器一般分兩種：使用顯示屏取景器和目鏡取景器兩種。一般而言，顯示屏取景器一般用在卡片照相機，手機等功能簡單的拍攝器材上；而目鏡取景器則是用在單反，微單等較為專業(yè)的拍攝器材。一般而言，顯示屏取景器操作簡單，通過手指就可以實現(xiàn)對焦點的確定。而單反相機等則依靠目鏡取景器，盡管在使用上更加方便，然而在對焦上卻步驟繁瑣。現(xiàn)有的先進戰(zhàn)斗機則通過實時跟蹤飛行員眼部動作讓炮彈發(fā)射器對飛行員需要瞄準的位置進行跟蹤。飛行員只要發(fā)現(xiàn)符合要求的場所或地方，只需通過瞄準目標并對戰(zhàn)斗機做出攻擊的命令即可完成襲擊任務。由于長時間的自動伺服對焦，該技術若用在便攜相機而言，對相機電源負荷過重，造成待機時間過短，不符合便攜要求。而且戰(zhàn)斗機在飛行員出擊前需要對飛行員的控制進行詳細設定和參數(shù)錄入，對于相機有可能多人使用的情況，戰(zhàn)斗機的這種自動對焦系統(tǒng)與方法不適合民用的相機自動對焦系統(tǒng)與方法。
技術實現(xiàn)思路
鑒于對使用目鏡取景器的相機對焦過程繁瑣或者不能精確確定對焦點，本專利技術提供一種針對目鏡取景器的單眼自動對焦系統(tǒng)與方法，實現(xiàn)相機使用者在拍攝照片的過程中可以實時、方便、靈活地根據(jù)快門按鈕狀態(tài)以及當前自身需要對需要拍攝的物體進行精確對焦。為了實現(xiàn)上述技術方案，本專利技術采取如下技術解決方案：一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：圖像傳輸器，將通過鏡頭的待拍攝景象通過電路或者光路傳送到使用者眼里；視線落點定位系統(tǒng)，用于獲取使用者單眼圖像，進行校準和信息存儲，以及根據(jù)正常使用階段單眼圖像確定對焦點；對焦系統(tǒng)，基于對焦點來控制AF電路從而對鏡頭組進行控制；AF電路，受控于對焦電路，控制鏡頭組；所述圖像傳輸器接收鏡頭組中的景象，通過電路或者光路經(jīng)取景器傳輸至使用者視線中，經(jīng)視線落點定位系統(tǒng)校準和信息存儲，并經(jīng)單眼圖像確定對焦點后，景象經(jīng)對焦系統(tǒng)進行對焦，經(jīng)AF電路至鏡頭組，形成回路。進一步地，視線落點定位系統(tǒng)包括單眼圖像獲取器，信息處理器以及輸出控制器。相應地，本專利技術還給出了一種基于視線落點的相機對焦方法，該方法包括下述步驟：1)景象通過鏡頭組進入相機；2)通過鏡頭組的景象通過圖像傳輸器傳輸?shù)饺【捌鬟M入使用者眼中；3)使用者注視取景器取景區(qū)中期待對焦的位置，半按快門，視線落點定位系統(tǒng)獲取當前使用者單眼圖像；4)視線落點定位系統(tǒng)根據(jù)使用者單眼圖像以及使用者校準過程產(chǎn)生的模型，根據(jù)使用者當前單眼圖像，計算使用者視線落點；5)視線落點定位系統(tǒng)根據(jù)使用者視線落點，確定對焦點，控制對焦系統(tǒng)對對焦點進行對焦，控制AF電路；6)AF電路控制鏡頭組成像，景象成像通過圖像傳輸器進入使用者眼中，使用者獲得對焦后圖像；7)使用者根據(jù)對焦后圖像進行判斷，若使用者認為可以拍攝，則按下快門按鈕，按下快門按鈕則按照所述當前焦平面進行拍攝；若快門按鈕按下時間可進行連拍，則視線落點定位系統(tǒng)實時收集單眼圖像信息確定對焦點，對焦系統(tǒng)和AF電路實時微調(diào)鏡頭組焦平面至快門按鈕松開；若快門按鈕松開，則AF電路保持當前焦平面。進一步地，對于首次使用或使用者觸發(fā)校準功能，所述方法會對使用者進行校準并建立模型，然后根據(jù)所述模型在使用者進入正常使用階段后進行落點位置計算；使用者自行申請視線落點校準操作。進一步地，對于首次使用或使用者觸發(fā)校準功能，具體方法包括：1)虹膜檢測，判斷使用者是否首次使用該方法，若使用者首次使用該方法，則進入步驟2)，否則進入步驟6)；2)取景器取景區(qū)顯示若干個準星，輪番高亮，讓用戶瞄準并記錄信息；3)計算用戶視線落點模型，保存模型；4)取景器信息顯示區(qū)顯示提醒校準成功信息并過數(shù)秒后消失，轉到步驟6)；5)使用者是否需要校準，是則進行步驟2)，否則進行步驟6)；6)使用者進入正常使用階段。進一步地，所述正常使用階段是使用者信息得以確定后，使用者進行取景調(diào)整拍攝依次循環(huán)的過程。進一步地，所述使用者校準過程產(chǎn)生的模型，通過下述方法實現(xiàn)：1)單眼圖像獲取器獲取使用者注視取景器上視線落點坐標為(x0,y0)準星時的單眼圖像；2)信息處理器根據(jù)單眼圖像獲取器獲取的單眼圖像，提取單眼圖像在單眼圖像獲取器上瞳孔中心坐標(x1,y1)以及虹膜中心坐標(x2,y2)；3)以上述瞳孔中心坐標(x1,y1)、虹膜中心坐標(x2,y2)作為樣本輸入，(x0,y0)作為樣本輸出，重復上述步驟，搜集多個樣本后，建立神經(jīng)網(wǎng)絡對樣本進行訓練，獲得以瞳孔中心坐標(x1,y1)和虹膜中心坐標(x2,y2)為輸入、使用者視線落點坐標(x0,y0)為輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡模型。進一步地，根據(jù)使用者當前單眼圖像，計算使用者視線落點，通過下述方法實現(xiàn)：1)單眼圖像獲取器獲取正常使用過程中使用者的單眼圖像；2)信息處理器根據(jù)當前使用者的單眼圖像計算瞳孔中心坐標(x’1,y’1)以及虹膜中心坐標(x’2,y’2)；3)根據(jù)校準過程訓練生成的使用者神經(jīng)網(wǎng)絡模型，信息處理器將上述(x’1,y’1)，(x’2,y’2)作為輸入，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡模型中訓練生成的神經(jīng)元之間的閾值，設瞳孔中心坐標和虹膜中心坐標對第i個神經(jīng)元在訓練過程訓練的閾值結果為a1i，a2i，a3i，a4i，第i個神經(jīng)元對視線落點橫縱坐標的閾值結果為bi1，bi2，則當前實現(xiàn)落點坐標(x’3，y’3)為進一步地，使用者根據(jù)對焦后圖像進行判斷，通過快門按鈕控制，通過下述方法進行：1)當快門按鈕松開時，AF電路保持當前焦平面一段時間；2)當快門按鈕按下且視線落在取景區(qū)時，AF電路根據(jù)使用者視線落點實時微調(diào)焦平面；3)當快門按鈕半按且視線落在取景區(qū)時，AF電路根據(jù)使用者視線進行對焦后AF電路保持當前焦平面直至快門按鈕被松開；4)當快門按鈕半按且視線沒有落在取景區(qū)時，AF電路保持當前焦平面一段時間；5)快門按鈕按下且視線沒有落在取景區(qū)時，AF電路保持當前焦平面一段時間。進一步地本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于視線落點的相機對焦系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：圖像傳輸器，將通過鏡頭的待拍攝景象通過電路或者光路傳送到使用者眼里；視線落點定位系統(tǒng)，用于獲取使用者單眼圖像，進行校準和信息存儲，以及根據(jù)正常使用階段單眼圖像確定對焦點；對焦系統(tǒng)，基于對焦點來控制AF電路從而對鏡頭組進行控制；AF電路，受控于對焦電路，控制鏡頭組；所述圖像傳輸器接收鏡頭組中的景象，通過電路或者光路經(jīng)取景器傳輸至使用者視線中，經(jīng)視線落點定位系統(tǒng)校準和信息存儲，并經(jīng)單眼圖像確定對焦點后，景象經(jīng)對焦系統(tǒng)進行對焦，經(jīng)AF電路至鏡頭組，形成回路。

【技術特征摘要】
1.一種基于視線落點的相機對焦方法，其特征在于，該方法包括下述步驟：1)景象通過鏡頭組進入相機；2)通過鏡頭組的景象通過圖像傳輸器傳輸?shù)饺【捌鬟M入使用者眼中；3)使用者注視取景器取景區(qū)中期待對焦的位置，半按快門，視線落點定位系統(tǒng)獲取當前使用者單眼圖像；4)視線落點定位系統(tǒng)根據(jù)使用者單眼圖像以及使用者校準過程產(chǎn)生的模型，根據(jù)使用者當前單眼圖像，計算使用者視線落點；5)視線落點定位系統(tǒng)根據(jù)使用者視線落點，確定對焦點，控制對焦系統(tǒng)對對焦點進行對焦，控制AF電路；6)AF電路控制鏡頭組成像，景象成像通過圖像傳輸器進入使用者眼中，使用者獲得對焦后圖像；7)使用者根據(jù)對焦后圖像進行判斷，若使用者認為可以拍攝，則按下快門按鈕，按下快門按鈕則按照所述當前焦平面進行拍攝；若快門按鈕按下時間可進行連拍，則視線落點定位系統(tǒng)實時收集單眼圖像信息確定對焦點，對焦系統(tǒng)和AF電路實時微調(diào)鏡頭組焦平面至快門按鈕松開；若快門按鈕松開，則AF電路保持當前焦平面；所述使用者校準過程產(chǎn)生的模型，通過下述方法實現(xiàn)：1)單眼圖像獲取器獲取使用者注視取景器上視線落點坐標為(x0,y0)準星時的單眼圖像；2)信息處理器根據(jù)單眼圖像獲取器獲取的單眼圖像，提取單眼圖像在單眼圖像獲取器上瞳孔中心坐標(x1,y1)以及虹膜中心坐標(x2,y2)；3)以上述瞳孔中心坐標(x1,y1)、虹膜中心坐標(x2,y2)作為樣本輸入，(x0,y0)作為樣本輸出，重復上述步驟，搜集多個樣本后，建立神經(jīng)網(wǎng)絡對樣本進行訓練，獲得以瞳孔中心坐標(x1,y1)和虹膜中心坐標(x2,y2)為輸入、使用者視線落點坐標(x0,y0)為輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡模型。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于視線落點的相機對焦方法，其特征在于，對于首次使用或使用者觸發(fā)校準功能，所述方法會對使用者進行校準并建立模型，然后根據(jù)所述模型在使用者進入正常使用階段后進行落點位置計算；使用者自行申請視線落點校準操作。3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于視線落點的相機對焦方法，其特征在于，對于首次使用或使用者觸發(fā)校準功能，具體方法包括：1)虹膜檢測，判斷使用者是否首次使用該方法，若使用者首次使用該方法，則進入步驟2)，否則進入步驟6)；2)取景器取景區(qū)顯示若干個準星，輪番高亮，讓用戶瞄準并記錄信息；3)計算用戶視線落點模型，保存模型；4)取景器信息顯示區(qū)顯示提醒校準成功信息并過數(shù)秒后消失，轉到步驟6)；5)使用者是否需要校準，是則進行步驟2)，否則進行步驟6)；6)使用者進入正常使用階段。4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于視線落點的相機對焦方法，其特征在于，所述正常使用階段是使用者信息得以確定后，使用者進行取景調(diào)整拍攝依次循環(huán)的過程。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于視線落點的相機對焦方法，其特征在于，根據(jù)使用者...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：袁健威，李向寧，常帥，郭曉飛，李蔚，賀奎奎，馬樂，趙志平，史晨旭，宋廣友，許偉偉，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61