專利名稱：一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像擷取裝置啟動對焦的方法，特別涉及一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有傳統(tǒng)相機、數(shù)碼相機、攝像機等影像擷取裝置對焦系統(tǒng)的啟動有下列幾種方式1、手啟動這是最早出現(xiàn)、也是最為常見的啟動方式。絕大部分AF(Auto Focus，自動對焦)照相機的AF系統(tǒng)啟動鈕都是與快門釋放鈕共用的?？扉T釋放鈕的作用是多重的，而且其行程分成兩段。按下一半快門釋放鈕則啟動AF系統(tǒng)和測光系統(tǒng)，待自動對焦完畢后，全部按下快門釋放鈕則是釋放快門。但這種啟動對焦的方式使用不方便。
2、眼啟動眼啟動需要單獨設(shè)置一個啟動自動對焦系統(tǒng)的裝置。較好的辦法是在相機取景目鏡下方設(shè)置紅外線發(fā)射器和接收器，只要操作者將相機舉起來取景時，紅外線接收器收到返回的信號，立即啟動AF系統(tǒng)進行自動對焦。但是由于這一啟動方式所基于的是反射原理，如果相機的電源未關(guān)就放入袋子內(nèi)，相機的AF系統(tǒng)有可能仍在工作。后來對這種方式加以改進，在相機的握持手柄處加上一個觸摸式開關(guān)，只有握持相機時，眼啟動電路才帶電；稍后繼續(xù)改進，增加了開關(guān)，可以永久地關(guān)閉眼啟動模式。
3、眼睛控制對焦在后來出現(xiàn)的多組測距組件的AF系統(tǒng)中，由于有多個測距組件，相應(yīng)地就有多個測距點。它的眼睛控制對焦方式的原理是在取景框內(nèi)設(shè)置一個紅外線發(fā)光二極管，它能向人的眼睛發(fā)光，照相機內(nèi)的傳感器分析了眼球反射光線后，就判斷出眼睛所正盯著畫面的位置，然后從5個對焦點中選出與眼睛直視的位置最為接近的一個，并對該點進行對焦。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的自動對焦的啟動都是通過復(fù)雜的電子、光學(xué)和機械裝置來實現(xiàn)，并且都需要人主動或被動地參與此過程，無法真正地自動進行對焦。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中自動對焦啟動方法的不足，提出一種不使用額外的裝置，僅通過圖像分析啟動自動對焦的方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，當(dāng)數(shù)字影像擷取裝置啟動時進行一次自動對焦，以獲得對焦完成時對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum0、亮度平均值Ymean0[i]以及鏡頭位置為n-1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum01或鏡頭位置為n+1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum02；此外，設(shè)置變量need_focus和focusYdiffcnt的初始值為0；此后每隔M幀進行如下步驟步驟A當(dāng)need_focus＞0時，若邊界信息值的變化處于波動狀態(tài)，則轉(zhuǎn)至步驟F；步驟B計算當(dāng)前幀的邊界信息值edge_sum，并與前一次自動對焦完成后的邊界信息值edge_sum0比較，若兩者差值的絕對值大于閾值1，則令need_focus＝need_focus+1，并轉(zhuǎn)至步驟E；步驟C計算當(dāng)前幀N個窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的N個窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若差值的絕對值大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1；步驟D若focusYdiffcnt等于need_focus+1，則令need_focus＝need_focus+1；否則轉(zhuǎn)至步驟F；步驟E若need_focus≥閾值3，則啟動自動對焦，完成自動對焦后，計算對應(yīng)的edge_sum0、Ymean0[i]以及edge_sum01或edge_sum02的值；否則轉(zhuǎn)至步驟G；
步驟F令need_focus＝0；focusYdiffcnt＝0；步驟G在M幀后返回步驟A；其中，i＝1，2，......，N，N為當(dāng)前幀的窗口數(shù)，n為對焦完成時鏡頭所在位置；M為大于等于0的整數(shù)、N為大于等于1的整數(shù)。
此外，該方法在步驟A之前或步驟F之后還可包含如下步驟根據(jù)用戶需求和實際使用環(huán)境設(shè)置所述閾值1、閾值2和閾值3。
此外，該方法在步驟A之前或步驟F之后還可包含如下步驟根據(jù)用戶需求和實際使用環(huán)境設(shè)置所述M值。
此外，可用步驟C’取代步驟C步驟C’計算當(dāng)前幀N個窗口權(quán)重不為0的窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的相應(yīng)窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若權(quán)重不為0的窗口對應(yīng)的|Ymean[i]-Ymean0[i]|大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1此外，可將當(dāng)前幀中非關(guān)鍵窗口對應(yīng)的權(quán)重值設(shè)置為0。
此外，所述閾值4為當(dāng)前幀窗口總數(shù)÷2，若當(dāng)前幀窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
此外，所述閾值4為當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)÷2，若當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
此外，所述閾值1的取值為|edge_sum0-edge_sum01|×系數(shù)1，或|edge_sum0-edge_sum02|×系數(shù)1，其中，1≤系數(shù)1≤2。
此外，所述閾值2的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)。
此外，所述閾值3的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)。
本發(fā)明通過對圖像的分析，不需要任何復(fù)雜的電子、光學(xué)和機械裝置實現(xiàn)啟動自動對焦，降低了成本，并減少了啟動自動對焦中人為干預(yù)因素，增加了設(shè)備的可靠性，實現(xiàn)了動態(tài)自動對焦，并能夠根據(jù)用戶需要和環(huán)境變化設(shè)置自動對焦的靈敏度。


圖1是本發(fā)明一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本思路是，每隔M幀對圖像進行一次自動對焦檢測，根據(jù)當(dāng)前被檢測幀的邊界信息值(edge_sum)和亮度平均值(YMean)進行綜合判斷，當(dāng)滿足一定條件時啟動自動對焦操作。
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步地描述。
圖1是本發(fā)明一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法的流程圖。
每隔M幀對圖像進行一次自動對焦檢測，進行自動對焦檢測需要獲得被檢測幀的邊界信息值edge_sum，可以由以下方法得到首先，將該幀圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后提取出圖像的邊緣，所述邊緣上各點的值是灰度值或亮度值。當(dāng)圖像傳感器所輸出的是RGB Bayer格式的數(shù)據(jù)時，需要先對輸出數(shù)據(jù)進行插值計算，得到每個像素的RGB值后，再提取出圖像的邊緣。當(dāng)圖像傳感器輸出的是YUV格式的數(shù)據(jù)時，可以先提取出每個像素的亮度分量Y，然后直接用亮度分量Y作為圖像的灰度值或亮度值來提取出圖像的邊緣。
所述邊緣的提取有很多種算法，如可利用二階導(dǎo)數(shù)算子來得到圖像的邊緣，邊緣上每個點的值都是灰度值或亮度值。這不是本發(fā)明的主要內(nèi)容，在此不予詳述。
提取出被檢測幀圖像的邊緣后，計算得到其邊界信息值edge_sum，所述邊界信息值可以為圖像邊緣上各點灰度值或亮度值的絕對值之和，即edge_sum＝∑|Dm|，Dm表示圖像邊緣上第m個像素的灰度值或亮度值。
邊界信息值也可以是圖像邊緣上各個像素灰度值或亮度值的平方和，即令edge_sum＝∑|Dm2|。
除了上述用邊緣上各點灰度絕對值之和或平方和作為邊界信息之外，也可以用更高次冪，如立方的絕對值等，但是計算高次冪會增加計算量，降低運算速度。一般情況下，用平方和來計算即可。
被檢測幀圖像被分為N個窗口，每個窗口都有亮度平均值Ymean[i]，i＝1，2，......，N。Ymean[i]可以是對應(yīng)窗口的每個像素亮度值的平均值?？蔀槊總€窗口設(shè)置一個權(quán)重值p[i]，i＝1，2，...，N。權(quán)重值表示該窗口對應(yīng)的圖像的重要程度，當(dāng)窗口對應(yīng)的圖像可忽略時，對應(yīng)的權(quán)重值為0，否則權(quán)重值大于0。
當(dāng)相機開啟后，系統(tǒng)強制進行一次自動對焦，設(shè)自動對焦完成后的鏡頭位置為n，可得到鏡頭位置為n的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum0以及亮度平均值Ymean0[i]，i＝1，2，......，N。此外，還可得到鏡頭位置為n-1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum01或鏡頭位置為n+1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum02。此外，設(shè)置變量need_focus和focusYdiffcnt的初始值為0。
其中上述edge_sum0、edge_sum01和edge_sum02與edge_sum的計算方法相同；Ymean0[i]與Ymean[i]的計算方法相同。
此后每隔M幀進行一次自動對焦檢測，包含如下步驟步驟A當(dāng)need_focus＞0時，若邊界信息值的變化處于波動狀態(tài)，則轉(zhuǎn)至步驟F；其中，邊界信息值的變化處于波動狀態(tài)是指，本次自動對焦檢測對應(yīng)的edge_sum和edge_sum0之間的大小關(guān)系與上一次自動對焦檢測對應(yīng)的edge_sum和edge_sum0之間的大小關(guān)系不一致。例如，本次自動對焦檢測對應(yīng)的edge_sum大于edge_sum0，而上一次自動對焦檢測對應(yīng)的edge_sum小于edge_sum0，則認(rèn)為邊界信息值的變化處于波動狀態(tài)。
步驟B計算當(dāng)前幀的邊界信息值edge_sum，并與前一次自動對焦完成后的邊界信息值edge_sum0比較，若兩者差值的絕對值大于閾值1，則令need_focus＝need_focus+1，并轉(zhuǎn)至步驟E；其中，閾值1為|edge_sum0-edge_sum01|×系數(shù)1，或|edge_sum0-edge_sum02|×系數(shù)1，其中，1≤系數(shù)1≤2。優(yōu)選地，系數(shù)1可以等于1.25。系數(shù)1的取值與對焦靈敏度有關(guān)，系數(shù)1取值越大，對焦靈敏度越低。
步驟C計算當(dāng)前幀N個窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的N個窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若|Ymean[i]-Ymean0[i]|大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1；其中，i＝1，2，......，N。即亮度變化大的窗口數(shù)大于閾值4時，令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1。
上述閾值4可以是當(dāng)前幀窗口總數(shù)÷2。若當(dāng)前幀窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
此外，步驟C還可用步驟C’取代步驟C’計算當(dāng)前幀N個窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的N個窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若權(quán)重不為0的窗口對應(yīng)的|Ymean[i]-Ymean0[i]|大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1；其中，i＝1，2，......，N。即亮度變化大的有效窗口數(shù)大于閾值4時，令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1。
此時閾值4可以是當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)÷2。若當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
其中，上述閾值2的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)；優(yōu)選地，閾值2可等于8，閾值2的取值與對焦靈敏度有關(guān)，閾值2取值越大，對焦靈敏度越低。
步驟D對focusYdiffcnt進行判斷D1若focusYdiffcnt等于need_focus+1，則令need_focus＝need_focus+1；即，當(dāng)使need_focus增加的這些幀里，Ymean[i]的變化也一直比較大時，則令need_focus＝need_focus+1。
D2否則轉(zhuǎn)至步驟F。
步驟E對need_focus進行判斷E1若need_focus≥閾值3，則啟動自動對焦；當(dāng)完成自動對焦后，計算對應(yīng)的edge_sum0、Ymean0[i]，i＝1，2，......，N以及edge_sum01或edge_sum02的值；E2否則轉(zhuǎn)至步驟G；其中，閾值3的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)；優(yōu)選地，閾值3可等于8，閾值3的取值與對焦靈敏度有關(guān)，閾值3取值越大，對焦靈敏度越低。
步驟F令need_focus＝0；focusYdiffcnt＝0；步驟G在M幀后返回步驟A。
其中上述M可以取值為大于等于0的整數(shù)，并可根據(jù)用戶需求和實際使用環(huán)境動態(tài)設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)字影像擷取裝置啟動時進行一次自動對焦，以獲得對焦完成時對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum0、亮度平均值Ymean0[i]以及鏡頭位置為n-1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum01或鏡頭位置為n+1的對應(yīng)幀圖像的邊界信息值edge_sum02；此外，設(shè)置變量need_focus和focusYdiffcnt的初始值為0；此后每隔M幀進行如下步驟步驟A當(dāng)need_focus＞0時，若邊界信息值的變化處于波動狀態(tài)，則轉(zhuǎn)至步驟F；步驟B計算當(dāng)前幀的邊界信息值edge_sum，并與前一次自動對焦完成后的邊界信息值edge_sum0比較，若兩者差值的絕對值大于閾值1，則令need_focus＝need_focus+1，并轉(zhuǎn)至步驟E；步驟C計算當(dāng)前幀N個窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的N個窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若差值的絕對值大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1；步驟D若focusYdiffcnt等于need_focus+1，則令need_focus＝need_focus+1；否則轉(zhuǎn)至步驟F；步驟E若need_focus≥閾值3，則啟動自動對焦，完成自動對焦后，計算對應(yīng)的edge_sum0、Ymean0[i]以及edge_sum01或edge_sum02的值；否則轉(zhuǎn)至步驟G；步驟F令need_focus＝0；focusYdiffcnt＝0；步驟G在M幀后返回步驟A；其中，i＝1，2，......，N，N為當(dāng)前幀的窗口數(shù)，n為對焦完成時鏡頭所在位置；M為大于等于0的整數(shù)、N為大于等于1的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，該方法在步驟A之前或步驟F之后還包含如下步驟根據(jù)用戶需求和實際使用環(huán)境設(shè)置所述閾值1、閾值2和閾值3。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，該方法在步驟A之前或步驟F之后還包含如下步驟根據(jù)用戶需求和實際使用環(huán)境設(shè)置所述M值。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，用步驟C’取代步驟C步驟C’計算當(dāng)前幀N個窗口權(quán)重不為0的窗口的亮度平均值Ymean[i]，并與前一次自動對焦完成后的相應(yīng)窗口的亮度平均值Ymean0[i]分別進行比較，若權(quán)重不為0的窗口對應(yīng)的|Ymean[i]-Ymean0[i]|大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，將當(dāng)前幀中非關(guān)鍵窗口對應(yīng)的權(quán)重值設(shè)置為0。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，所述閾值4為當(dāng)前幀窗口總數(shù)÷2，若當(dāng)前幀窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
7.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，所述閾值4為當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)÷2，若當(dāng)前幀中權(quán)重不為0的窗口總數(shù)為奇數(shù)則進行向上取整操作。
8.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，所述閾值1的取值為|edge_sum0-edge_sum01|×系數(shù)1，或|edge_sum0-edge_sum02|×系數(shù)1，其中，1≤系數(shù)1≤2。
9.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，所述閾值2的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，其特征在于，所述閾值3的取值范圍為大于等于2且小于等于16的整數(shù)。
全文摘要
一種數(shù)字影像擷取裝置啟動自動對焦的方法，包含步驟B計算當(dāng)前幀的邊界信息值，并與前一次自動對焦完成后的邊界信息值比較，若兩者差值的絕對值大于閾值1，則令need_focus＝need_focus+1，轉(zhuǎn)至E；C計算當(dāng)前幀N個窗口的亮度平均值，并與前一次自動對焦完成后的N個窗口的亮度平均值分別進行比較，若差值的絕對值大于閾值2的個數(shù)大于閾值4，則令focusYdiffcnt＝focusYdiffcnt+1；D若focusYdiffcnt等于need_focus+1，則令need_focus＝need_focus+1；E若need_focus≥閾值3，則啟動自動對焦；G在M幀后返回A。
文檔編號H04N5/225GK1932631SQ20061011363
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者盧虹, 胡慶慶, 王浩 申請人:北京中星微電子有限公司