專利名稱：攝像裝置及其對焦方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種攝像技術，尤其涉及一種攝像裝置及其對焦方法。
背景技術：
隨著生活水平的提高，帶有照相功能的電子裝置越來越受到消費者的歡迎，比如數碼相 機以及數碼攝像機等。人們喜歡把生活中一些有趣的場景，拍攝下來，留做紀念。
目前市場上，人臉對焦技術已非常普及，這一技術能夠讓相機自動識別被攝畫面中是否 有人的臉部，并自動將人臉作為拍攝的主體。相機在對焦和曝光控制方面都將針對人臉的狀 況來調整。
當一個畫面同時出現多個人臉時，相機將每個人的人臉都作為拍攝的主體，從而在對焦 時，會針對每個人的人臉做對焦調整。但是，這樣就無法達到使主要人物的人臉突顯的目的
發(fā)明內容
因此，有必要提供一種能夠進行選擇對焦的攝像裝置及其對焦方法。 一種攝像裝置，其包括 一個鏡頭單元，用于光學成像；
一個感光元件，用于針對鏡頭單元移動的多個位置分別獲取欲拍攝畫面的多幅影像； 一個影像處理單元，用于提取所述每幅影像的影像數據；
一個人臉識別模塊，用于從所述感光元件感測到的影像中識別所有人的人臉； 一個人臉選擇模塊，用于從所述人臉識別模塊識別的人臉中選擇需突顯的人物的人臉，
并為被攝物的影像設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重高于被攝物的其他區(qū)
域的對焦權重；
一個微處理器，用于根據所述影像數據及選擇的需突顯的人物的人臉區(qū)域和該影像中其 他區(qū)域的對焦權重得到每幅影像的評估值，并根據所述每幅影像的評估值及其對應的鏡頭單 元所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元所在的位置；
一個驅動器，用于移動鏡頭單元。
一種對焦方法，其包括以下步驟 (1)攝取被攝物的影像；(2) 識別人臉；
(3) 選擇需要突顯的人物的人臉，為被攝物的影像設置對焦權重，同時為被攝物的影
像的其他區(qū)域設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重比被攝物的其他區(qū)域的對
焦權重高；
(4) 移動鏡頭單元到一位置，并在該位置得到一幅影像；
(5) 根據所述選擇的需要突顯的人物的人臉區(qū)域及其他區(qū)域的對焦權重計算出該幅影 像的評估值；
(6) 存儲所述評估值及其對應的鏡頭單元所在的位置；
(7) 重復所述步驟(4) - (6)以獲取多幅影像，根據所述每幅影像對應的評估值及其 對應的鏡頭單元所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元的位置，并將其確 定為對焦位置；
(8) 移動鏡頭單元到所述對焦位置，完成對焦。
相對于現有技術，所述人臉選擇模塊可在其所欲拍攝畫面的整個畫面內任意選擇所要突 顯人物的人臉的對焦區(qū)域，從而可避免突顯人物的人臉不在對焦區(qū)域內，另外，所述攝像裝 置采用的對焦方法，可以讓使用者自行設置突顯人物的人臉的拍攝區(qū)域，從而能夠拍攝出最 符合使用者要求的影像。
圖l是本發(fā)明實施方式提供的一種攝像裝置的功能模塊示意圖2是本發(fā)明實施方式提供的攝像裝置對一種拍攝畫面選擇對焦區(qū)域后的示意圖3是本發(fā)明實施方式提供的一種對焦評估值曲線圖4是本發(fā)明實施方式提供的一種對焦方法流程圖。
具體實施例方式
以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
請參閱圖l，本發(fā)明的攝像裝置100包括鏡頭單元11、感光元件12、人臉識別模塊13、人 臉選擇模塊14、影像處理單元15、微處理器16、致動器17。該攝像裝置100具體可以為數碼 相機、數碼攝像機或具有攝像頭的手機等。
所述鏡頭單元ll包括傳動導軌(圖未示)及設于傳動導軌上的成像鏡片(圖未示)。所 述感光元件12采用電荷耦合器件(Charge-Coupled Device, CCD)或采用或CM0S ( Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補性金屬氧化物傳感器)，并設置于鏡頭單 元11的像側。所述致動器17采用旋轉步進馬達，旋轉步進馬達的轉軸與傳動導軌連接以驅動傳動導軌帶動成像鏡片在傳動導軌上移動。
當然，所述鏡頭單元ll、感光元件12及致動器17的設置并不限于本實施方式，也可采用 其它設置。如，采用線性步進馬達取代傳動導軌與旋轉步進馬達，或采用音圈馬達及導軌取 代旋轉步進馬達及傳動導軌。
所述影像處理單元15可根據感光元件12輸出的電信號，輸出一系列對應于被攝畫面影像 的影像數據。本實施方式中，所述影像處理單元15可根據感光元件12輸出的電信號輸出對應 被攝畫面影像各個像素點的亮度值Y。所述每個像素點的亮度值Y可通過公式(1)求出，該公 式(l)如下
Y = 0. 299 R + 0. 587 G + 0. 114 B (1)
所述R、 G、 B分別對應所述像素點的紅綠藍三色分量。所述每個像素點的亮度值Y也可僅 用該點的G分量作為亮度的近似值，即Y = G?？梢岳斫猓隽炼戎礩，也可根據其他方法 定義。
所述人臉識別模塊13，用于在所述感光元件12感測到的影像中識別所有人的人臉，當識 別出人臉后，便記錄下人臉的大小，并框選人臉。
所述人臉選擇模塊14用于從所述人臉識別模塊13中選擇需突顯的人物的人臉，并為所述 被攝物影像設置對焦權重，其中所需突顯人物的人臉區(qū)域的設置的對焦權重比被攝物影像的 其他區(qū)域設置的對焦權重高。該人臉選擇模塊14可為按鈕形式或觸摸形。優(yōu)選地，為使攝像 裝置100的操作更直觀，所述人臉選擇模塊14采用觸摸屏形式，即通過將攝像裝置100用于預 覽拍攝畫面的顯示屏設置為觸摸屏，使得使用者可在觸摸屏上直接選擇所要突顯的人臉。當 人臉識別模塊13框選影像中的所有人臉時，所述人臉選擇模塊14框選住所需突顯的人物的人 臉，于是框選住的需要突顯的人物的人臉的對焦權重最高，也即，所需突顯的人物的人臉區(qū) 域為需對焦的區(qū)域。請參閱圖2，本實施方式中，欲拍攝二個人lll、 112的影像，且重點在 于拍攝人112，把人112作為主要對焦對像。為此，將所述人112所框選的人臉區(qū)域的對焦權 重設置為5，將人111所框選的人臉區(qū)域的對焦權重設置為3，其他區(qū)域設置的對焦權重設置 為l。可以理解，所述對焦權重的具體值可根據需要而定，如其他區(qū)域的對焦權重也可以設 置為0。
所述攝像裝置100還進一步包括一存儲單元18，所述人臉選擇模塊14選擇的需要突顯的 人物的人臉范圍及其設置的對焦權重將會存儲到存儲單元18中。
所述微處理器16接收所述影像處理單元15輸出的影像數據，并求出所述影像對應的評估 值，且將該評估值及獲取該影像時鏡頭單元11所在的位置存入存儲單元18中。當感光元件12獲取的影像達到一定數量時，所述存儲單元18中存儲有一定數量的評估值及其對應的鏡頭 單元ll所在的位置，根據上述數據可得出一具有最大評估值的影像及其對應的鏡頭單元ll所 在的位置。具體地，影像中各個區(qū)域的評估值Q等于該區(qū)域中每個像素點與其相鄰像素點之 間的亮度差值的絕對值的n次方的累加，所述n值可為l， 2， 3等，如公式(2)所示 Q = E (IXil)11 (2)
其中i為像素點，Xi為該區(qū)域中每個像素點與其相鄰像素點之間的亮度差值。所述相鄰 像素點可為該像素點在上下左右方向相鄰的一個像素點。當然，可以理解，所述評估值Q可 設為該區(qū)域中每個像素點亮度與多個相鄰像素點的平均亮度差值的絕對值的n次方的累加。 所述整個影像的評估值T等于各個區(qū)域的評估值Q與該區(qū)域對焦權重Z相乘后的累加，如公式 (3)所示:
T = EQj Zj (3)
其中j為區(qū)域，Qj為該區(qū)域的評估值，Zj為該區(qū)域的對焦權重。以鏡頭單元ll的相對位 置為橫坐標，以與其對應的評估值為縱坐標，繪制出一條相對位置曲線，如圖3所示。然后 判斷相對位置曲線峰值處的鏡頭單元l 1所在的位置A為最佳對焦位置，將此時鏡頭單元l 1所 在的位置設置成最佳對焦位置。所述影像數量為攝像裝置100內部設定的一常數，主要用于 保證能夠計算得到一個較準確的對焦位置。
所述致動器17用于在攝像裝置100對焦時，驅動鏡頭單元ll移動，以及在所述微處理器 16得到鏡頭單元11的精準對焦位置后，移動鏡頭單元ll到所述對焦位置。
請參閱圖4，下面具體介紹所述攝像裝置100的自動對焦方法，該自動對焦方法包括以下 步驟
S102:攝取被攝物的影像；
所述鏡頭單元ll匯聚被攝物的光信號，并將該光信號傳輸至感光單元12，所述感光單元 12將鏡頭單元11匯聚的光信號轉換為影像信號。 S104:識別人臉；
所述人臉識別模塊13從所述感光元件12感測到的影像中識別所有人的人臉。
S106:選擇需要突顯的人物的人臉，為被攝物的影像設置對焦權重，同時為被攝物的影
像的其他區(qū)域設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重比被攝物的其他區(qū)域的對
焦權重高；
所述人臉選擇模塊14從所述人臉識別模塊13中選擇需突顯的人物的人臉，并給被攝物的 影像中的每個區(qū)域設置一個對焦權重。優(yōu)選地，僅對所述人臉選擇模塊14選擇的需要突顯的人物的人臉區(qū)域設置對焦權重，所述影像中的其他區(qū)域可內部設置一個默認的對焦權重，以 便于節(jié)省對焦初始化的時間，該默認的對焦權重小于所述人臉選擇模塊14選擇的需要突顯的 人物的人臉區(qū)域設置的對焦權重。
S108:移動鏡頭單元ll到一位置，并在該位置得到一幅影像；
S110:根據所述選擇的需要突顯的人物的人臉區(qū)域及其他區(qū)域的對焦權重計算出該幅影 像的評估值；
S112:存儲所述影像的評估值及其對應的鏡頭單元l 1所在的位置；
S114:判斷獲得的影像是否達到一定數量。若否，則改變鏡頭單元ll的相對位置并重復 所述步驟S108到步驟S112。
S116:當所述獲取得影像達到一定數量時，根據所述每幅影像對應的評估值及其對應的
鏡頭單元ll所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元的位置，并將其確定為 對焦位置。
S118:移動鏡頭單元ll到所述對焦位置后，完成對焦。
所述人臉選擇模塊可在其所欲拍攝畫面的整個畫面內任意選擇所要突顯人物的人臉的對 焦區(qū)域，從而可避免突顯人物的人臉不在對焦區(qū)域內，另外，所述攝像裝置采用的對焦方法 ，可以讓使用者自行設置突顯人物的人臉的拍攝區(qū)域，從而能夠拍攝出最符合使用者要求的 影像。
可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發(fā)明的技術構思做出其它 各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
權利要求1一種攝像裝置，其包括一個鏡頭單元，用于光學成像；一個感光元件，用于針對鏡頭單元移動的多個位置分別獲取欲拍攝畫面的多幅影像；一個影像處理單元，用于提取所述每幅影像的影像數據；一個人臉識別模塊，用于從所述感光元件感測到的影像中識別所有人的人臉；一個人臉選擇模塊，用于從所述人臉識別模塊識別的人臉中選擇需突顯的人物的人臉，并為被攝物的影像設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重高于被攝物的其他區(qū)域的對焦權重；一個微處理器，用于根據所述影像數據及選擇的需突顯的人物的人臉區(qū)域和該影像中其他區(qū)域的對焦權重得到每幅影像的評估值，并根據所述每幅影像的評估值及其對應的鏡頭單元所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元所在的位置；一個驅動器，用于移動鏡頭單元。
2.如權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于所述影像的評估值 等于該影像中各個區(qū)域的評估值與該區(qū)域對焦權重相乘后的累加，所述各個區(qū)域的評估值等 于該區(qū)域中每個像素點與其相鄰像素點之間的亮度差值的絕對值的n次方的累加。
3.如權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于所述影像的評估值 等于該影像中各個區(qū)域的評估值與該區(qū)域對焦權重相乘后的累加，所述各個區(qū)域的評估值等 于該區(qū)域中每個像素點亮度與其相鄰像素點的平均亮度之間的亮度差值的絕對值的n次方的 累加。
4.如權利要求2或3所述的攝像裝置，其特征在于，所述n值為l、 2或3。
5.如權利要求l所述的攝像裝置，其特征在于所述攝像裝置還進 一步包括一存儲單元，所述存儲單元用于所述人臉選擇模塊選擇的需要突顯的人物的人臉范 圍及對其設置的對焦權重。
6. 一種對焦方法，其包括以下步驟(1) 攝取被攝物的影像；(2) 識別人臉；(3) 選擇需要突顯的人物的人臉，為被攝物的影像設置對焦權重，同時為被攝物的影像的其他區(qū)域設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重比被攝物的其他區(qū)域的對焦權重高；(4) 移動鏡頭單元到一位置，并在該位置得到一幅影像；(5) 根據所述選擇的需要突顯的人物的人臉區(qū)域及其他區(qū)域的對焦權重計算出該幅影 像的評估值；(6) 存儲所述評估值及其對應的鏡頭單元所在的位置；(7) 重復所述步驟(4) - (6)以獲取多幅影像，根據所述每幅影像對應的評估值及 其對應的鏡頭單元所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元的位置，并將其 確定為對焦位置；(8) 移動鏡頭單元到所述對焦位置，完成對焦。
7.如權利要求6所述的對焦方法，其特征在于所述影像的評估值 等于該影像中各個區(qū)域的評估值與該區(qū)域對焦權重相乘后的累加，所述各個區(qū)域的評估值等 于該區(qū)域中每個像素點與其相鄰像素點之間的亮度差值的絕對值的n次方的累加。
8.如權利要求6所述的對焦方法，其特征在于所述影像的評估值 等于該影像中各個區(qū)域的評估值與該區(qū)域對焦權重相乘后的累加，所述各個區(qū)域的評估值等 于該區(qū)域中每個像素點亮度與其相鄰像素點的平均亮度之間的亮度差值的絕對值的n次方的 累加。
9.如權利要求7或8所述的對焦方法，其特征在于，所述n值為l、 2或3。
全文摘要
一種攝像裝置，其包括一個鏡頭單元，用于光學成像；一個感光元件，用于針對鏡頭單元移動的多個位置分別獲取欲拍攝畫面的多幅影像；一個影像處理單元，用于提取影像數據；一個人臉識別模塊，用于從感測到的影像中識別所有人的人臉；一個人臉選擇模塊，用于從所述人臉識別模塊識別的人臉中選擇需突顯的人物的人臉，并為被攝物的影像設置對焦權重，其中所需突顯的人臉區(qū)域的對焦權重高于被攝物的其他區(qū)域的對焦權重；一個微處理器，用于得到每幅影像的評估值，并根據所述每幅影像的評估值及其對應的鏡頭單元所在的位置得到具有最大評估值的影像所對應的鏡頭單元的位置；一個驅動器，用于移動鏡頭單元。本發(fā)明還涉及一種對焦方法。
文檔編號H04N5/232GK101547306SQ20081030077
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2008年3月28日
發(fā)明者王威仁, 鄭詩寶 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司