用于設置相機焦點的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術通常涉及用于設置相機焦點的自動聚焦算法。更具體地，本發明專利技術涉及一種用于設置相機焦點的方法(600)和裝置，其中在像素數據的讀出期間由卷簾快門圖像傳感器連續地測量(S604)相機的相機運動水平，并且其中自動聚焦算法使用了通過連續測量的相機運動水平而計算(S612)的加權焦點測量值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術通常涉及用于設置相機焦點的自動聚焦算法。
技術介紹
圖像捕捉裝置諸如數字相機和其他類似機構變得更加平凡。曾經僅在高端專業相機上可應用，今天這些裝置在移動電話、個人數字助理、以及其他便攜式電子裝置中被找到。許多便攜式電子裝置中可應用的圖像捕捉裝置包括自動聚焦特征。自動聚焦系統使用圖像處理電路以自動地確定適當的焦點，因此無需用戶來完成。這種自動聚焦機構具有的一個缺點是它們可以是相對緩慢的。例如，在一些集成至電子裝置(例如，諸如移動電話的便攜式電子裝置，或諸如連接至網絡的監控相機的固定電子裝置)中的圖像捕捉系統中，自動聚焦系統必須通過智能試錯法將鏡頭移動至對應于被聚焦圖像的特定位置。自動聚焦系統通過檢查圖像、移動鏡頭、捕捉另一圖像、以及再次檢查圖像以確定是否已經實現了適當聚焦而完成這點。過程重復直至找到最佳鏡頭位置。如果當進行自動聚焦操作時圖像捕捉裝置在移動則時間可以大大延長。例如，用戶搖晃的手或者移動的平臺可以使得圖像捕捉裝置顯著移動。這種移動可以導致模糊的圖像，因為自動聚焦特征缺乏在其上實現聚焦的一致的主體。此外，即使最終完成聚焦，這樣移動也使得自動聚焦操作花費甚至更多時間來完成。US8,274,596(摩托羅拉移動有限責任公司MotorolaMobilityLLC)涉及一種用于在執行自動聚焦(AF)過程之前確定入射在圖像傳感器上的圖像是否足夠穩定的方法和圖像捕捉裝置。例如，可以由諸如陀螺儀或加速度計的硬件確定圖像是否穩定。即便該文件中的公開可以解決模糊圖像的問題，也因為AF過程并未執行除非圖像是穩定的，其并未提高AF過程的速度。相反地，當相機在移動時，延遲了AF過程。
技術實現思路
考慮到以上，本專利技術的目的在于解決或者至少減小如上所述的一個或數個缺點。通常，由所附獨立權利要求實現以上目的。根據第一方面，由一種用于設置包括卷簾快門圖像傳感器和聚焦鏡頭裝置的相機的焦點的自動聚焦方法而實現本專利技術，自動聚焦方法包括步驟：－由卷簾快門圖像傳感器捕捉一個或多個圖像幀，其中卷簾快門圖像傳感器包括多個像素區域，其中卷簾快門圖像傳感器在圖像幀的捕捉期間一次從一個像素區域讀出像素數據，－在像素數據的讀出期間連續地測量相機的相機運動水平，用于產生與像素數據相關聯并且指示了在從多個像素區域讀出像素數據期間測得的多個相機運動水平的運動數據；－使用自動聚焦算法設置相機的焦點，自動聚焦算法將一個或多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口，其中每個焦點窗口包括多個像素區域中的一個或多個的像素數據。此外，自動聚焦算法包括：針對多個焦點窗口的每個焦點窗口，－基于該焦點窗口中所包括的像素數據計算該焦點窗口的焦點測量值，－基于與該焦點窗口中所包括的像素數據相關聯的運動數據計算該焦點窗口的運動水平，并且－通過以至少該焦點窗口的運動水平加權該焦點窗口的焦點測量值而計算該焦點窗口的加權焦點測量值。卷簾快門圖像傳感器是不在單個場景下及時捕捉場景圖像而是替代地通常垂直地或水平地掃描場景、并且因此在不同時刻讀出像素數據的傳感器。換言之，在同一瞬間并未精確地記錄場景圖像的所有部分。因此，在本說明書的上下文中術語“像素區域”應該理解為例如卷簾快門圖像傳感器的像素行或像素列。像素區域也可以包括卷簾快門圖像傳感器的多個行或列。在像素數據的這種讀出期間，連續地測量相機的相機運動水平。例如可以針對卷簾快門圖像傳感器的每個像素區域或者每隔一個像素區域測量相機運動水平。然而，在從多個像素區域讀出像素數據期間將在至少兩個時機上測量相機運動水平以使得一個像素區域可以與運動數據(指示了測得的相機運動水平)相關聯，該運動數據不同于與另一個像素區域相關聯的運動數據。本專利技術人已經認識到當使用自動聚焦(AF)算法設置相機焦點時可以有利地使用與分立像素區域相關聯的這種不同的運動數據。自動聚焦算法將一個或多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口，以使得每個焦點窗口包括多個像素區域中的一個或多個的像素數據。這意味著圖像幀的第一焦點窗口可以包括在相機(也即卷簾快門圖像傳感器)移動期間讀出的像素數據，而同一圖像幀的另一焦點窗口包括當相機完全靜止(或者或較多或較少移動)時讀出的像素數據。當計算焦點窗口的焦點測量值時，通過考慮相機的移動，與包括了在相機較少或零移動期間讀出的像素數據的焦點窗口的焦點測量值的重要性相比，可以減小包括了在相機移動期間讀出的像素數據的焦點窗口的焦點測量值的重要性。通過計算每個焦點窗口的運動水平而執行焦點測量值的加權。運動水平可以例如是與焦點窗口中像素數據相關聯的相機的最大移動(由運動數據指示)，或者其可以是與焦點窗口中像素數據相關聯的相機的平均移動(由運動數據指示)。可以采用計算焦點窗口的運動水平的其他方式。某一焦點窗口的運動水平隨后在計算焦點窗口的焦點測量值的重要性時被使用。換言之，通過以至少焦點窗口的運動水平加權焦點窗口的焦點測量值而計算焦點窗口的加權焦點測量值。本專利技術因此提供了一種改進的自動聚焦算法，因為可以對源自在相機移動期間讀出的像素數據的焦點測量值進行與源自在相機較少移動期間讀出的像素數據的焦點測量值不同的加權。這接著使其能夠仍然使用這種圖像幀，其中像素數據的一部分在例如相機顯著移動期間讀出，而像素數據的其他部分在例如相機的非顯著移動期間讀出。因此，可以提高AF算法的速度，因為即便在像素數據讀出期間相機移動也可以執行AF。此外，本專利技術的自動聚焦算法可以提供更精確的結果，因為可以如上所述對源自在相機移動期間讀出的像素數據的焦點測量值進行降權。根據一些實施例，捕捉一個或多個圖像幀的步驟包括捕捉僅一個圖像幀的步驟，并且計算焦點測量值的步驟包括從該焦點窗口中所包括的像素數據計算基于相位的焦點測量值。根據該實施例，計算加權焦點測量值的步驟包括加權焦點測量值以使得相比于具有低運動水平的焦點窗口的焦點測量值采用更低的權重而加權具有高運動水平的焦點窗口的焦點測量值。通過將入射光劃分為多個圖像對并且比較它們而實現相位檢測。相位檢測自動聚焦傳感器比較主體的兩個偏移圖像(從僅一個圖像幀得到)并且計算它們之間的相位差或分離誤差。如果圖像并未布置成行(也即分離誤差非零)，則主體并未焦點對準。圖像之間的分離誤差用于決定焦點應該改變多少，而兩個圖像的相對位置用于決定與當前焦點設置相比新焦點需要更靠近還是更遠離。對于具有卷簾快門圖像傳感器的相機，每個焦點窗口可以導致不同的分離誤差，因為在讀出焦點窗口中所包括的像素數據期間相機可以不同地移動。通過加權焦點測量值以使得相比于具有低運動水平的焦點窗口的焦點測量值采用更低的權重而加權具有高運動水平的焦點窗口的焦點測量值，可以實現改進的自動聚焦算法，因為在相機移動期間讀出的像素數據的焦點測量值(從分離誤差得到)與在相機較少移動期間讀出的像素數據的焦點測量值相比較不正確。根據一些實施例，設置相機焦點的步驟包括計算僅一個圖像幀的多個焦點窗口中的每一個的加權焦點測量值的平均值。該實施例可以導致設置相機焦點的低計算復雜度。根據一些實施例，捕捉一個或多個圖像幀的步驟包括捕捉多個圖像幀，每個圖像幀由相機使用聚焦鏡頭裝置的不同焦點設置捕捉。根據該實施例，自動聚焦算法將多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口。多個圖像幀中的每個圖像幀將因此劃分為多個焦點本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于設置包括卷簾快門圖像傳感器(702)和聚焦鏡頭裝置(708)的相機(700)的焦點的自動聚焦方法(600)，所述自動聚焦方法包括步驟：由所述卷簾快門圖像傳感器捕捉(S602)一個或多個圖像幀(100；100a－f)，其中所述卷簾快門圖像傳感器包括多個像素區域(106a－d)，其中所述卷簾快門圖像傳感器在圖像幀的捕捉期間一次從一個像素區域讀出像素數據(104)；在所述像素數據的讀出期間連續地測量(S604)所述相機的相機運動水平(102)，用于產生與所述像素數據相關聯并且指示在從所述多個像素區域讀出像素數據期間測量得到的多個相機運動水平的運動數據(112)，其中所述多個像素區域中的每一個像素區域與零或一個相機運動水平相關聯；使用自動聚焦算法設置(S614)所述相機的焦點，所述自動聚焦算法將所述一個或多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口(108a－c)，其中每個焦點窗口包括所述多個像素區域中的一個或多個的像素數據；其中所述自動聚焦算法包括，針對所述多個焦點窗口中的每個焦點窗口:基于該焦點窗口中所包括的像素數據計算(S606)該焦點窗口的焦點測量值；基于與該焦點窗口中所包括的像素數據相關聯的運動數據計算(S608)該焦點窗口的運動水平；通過以至少該焦點窗口的運動水平加權該焦點窗口的焦點測量值而計算(S612)該焦點窗口的加權焦點測量值，使得相比于具有低運動水平的焦點窗口的焦點測量值，采用更低的權重加權具有高運動水平的焦點窗口的焦點測量值。...

【技術特征摘要】
2015.09.07 EP 15184086.51.一種用于設置包括卷簾快門圖像傳感器(702)和聚焦鏡頭裝置(708)的相機(700)的焦點的自動聚焦方法(600)，所述自動聚焦方法包括步驟：由所述卷簾快門圖像傳感器捕捉(S602)一個或多個圖像幀(100；100a－f)，其中所述卷簾快門圖像傳感器包括多個像素區域(106a－d)，其中所述卷簾快門圖像傳感器在圖像幀的捕捉期間一次從一個像素區域讀出像素數據(104)；在所述像素數據的讀出期間連續地測量(S604)所述相機的相機運動水平(102)，用于產生與所述像素數據相關聯并且指示在從所述多個像素區域讀出像素數據期間測量得到的多個相機運動水平的運動數據(112)，其中所述多個像素區域中的每一個像素區域與零或一個相機運動水平相關聯；使用自動聚焦算法設置(S614)所述相機的焦點，所述自動聚焦算法將所述一個或多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口(108a－c)，其中每個焦點窗口包括所述多個像素區域中的一個或多個的像素數據；其中所述自動聚焦算法包括，針對所述多個焦點窗口中的每個焦點窗口:基于該焦點窗口中所包括的像素數據計算(S606)該焦點窗口的焦點測量值；基于與該焦點窗口中所包括的像素數據相關聯的運動數據計算(S608)該焦點窗口的運動水平；通過以至少該焦點窗口的運動水平加權該焦點窗口的焦點測量值而計算(S612)該焦點窗口的加權焦點測量值，使得相比于具有低運動水平的焦點窗口的焦點測量值，采用更低的權重加權具有高運動水平的焦點窗口的焦點測量值。2.根據權利要求1所述的方法，其中捕捉一個或多個圖像幀的步驟包括捕捉僅一個圖像幀(100)；其中計算焦點測量值的步驟包括從該焦點窗口中所包括的像素數據計算基于相位的焦點測量值(206，212)。3.根據權利要求2所述的方法，其中，設置所述相機的焦點的步驟包括計算所述僅一個圖像幀的多個焦點窗口中的每一個的加權焦點測量值的平均值。4.根據權利要求1所述的方法，其中捕捉一個或多個圖像幀的步驟包括捕捉多個圖像幀(100a－f)，每個圖像幀由所述相機使用所述聚焦鏡頭裝置的不同焦點設置捕捉；其中所述自動聚焦算法將所述多個圖像幀中的每一個劃分為多個焦點窗口；其中計算焦點測量值的步驟包括計算基于對比度的焦點測量值；其中計算加權焦點測量值的步驟包括，使用該焦點窗口的運動水平和所述多個圖像幀中剩余圖像幀中的每個中的對應焦點窗口的運動水平計算(S610)合成運動水平；以及以所述運動的合成運動水平加權所述焦點測量值，使得相比于具有低合成運動水平的焦點窗口的焦點測量值，采用更低的權重而加權具有高合成運動水平的焦點窗口的焦點測量值。5.根據權利要求4所述的方法，其中，計算合成運動水平包括計算該焦點窗口的運動水平與所述多個圖像幀中剩余圖像幀中的每個中的對應焦點窗口的運動水平之和。6.根據權利要求4所述的方法，其中，計算合成運動水平包括計算該焦點窗口的運動水平和所述多個圖像幀中剩余圖像幀中的每個中的對應焦點窗口的運動水平的最大運動水平。7.根據權利要求1所述的方法，其中，針對所述圖像傳感器的每個像素區域的每次讀出而測量所述相機運動水平，以使得與所述像素數據相關聯的運動數據包括針對每個像素區域的每次讀出的分立相機運動水平。8.根據權利要求1所述的方法，進一步包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼斯·尼爾森，約翰·尼斯特倫，比約恩·本德留什，
申請(專利權)人：安訊士有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞典;SE