專利名稱：自動對焦方法
技術領域：
本發明涉及一種自動對焦方法，尤其涉及自動對焦中搜尋具有最大清晰 度值的鏡頭位置的方法。
背景技術：
數碼相機、照相手機等產品已是非常普及的照相設備，數碼相機必須對 焦在正確的物體上以獲得良好的照相品質，因此，自動對焦的方法對數碼相 機而言是很重要的。現有技術己有一些關于自動對焦的搜尋方法，例如全域搜尋法(Global Search)。全域搜尋法是記錄鏡頭每移動一步(或是每移動一最小取樣單位) 所獲得的影像并計算其影像的清晰度值，當鏡頭被依序移動到所有的搜尋位 置，并取得對應每一搜尋位置的清晰度值之后，且搜尋完畢之后，再取出具 有最大清晰度的鏡頭位置，並移動鏡頭到具有最大清晰度位置而完成自動對 焦。全域搜尋法的搜尋一定能找對最大清晰度影像，且其搜尋結果是所有現 有技術對焦方法中最正確的，但是所需要的搜尋時間及移動鏡頭的次數是最 多的，所以最消耗時間。除了耗時間外，鏡頭移動的次數也須列入考慮，由于鏡頭來回移動的次 數多，易產生機械方面的碰撞而縮短相機壽命。另外，噪聲會對影像的清晰 度值造成影響，其清晰度值與鏡頭步數的曲線不再是平滑曲線，而是鋸齒狀 的不規則曲線，由于不規則的清晰度曲線，容易造成峰值判斷上的誤差，因 而產生對焦上的失誤。因此需要一種兼具正確性以及對焦速度的自動對焦方法。發明內容本發明的目的在于針對現有技術的上述問題提供一種自動對焦方法，尤 其是一種對焦正確且快速的自動對焦方法。在一較佳實施例中，本發明提出一種自動對焦方法，用以判斷鏡頭的對 焦位置，其中鏡頭依據對焦步數表而被移動，包含以下步驟(a) 記錄鏡頭在起始位置所對應的基礎清晰度值BFV;(b) 依據對焦步數表移動鏡頭至目前位置，并計算對應目前位置的目前影像清晰度值CFV;(c) 記錄最大清晰度值MFV;(d) 計算目前影像清晰度值CFV與基礎清晰度值BFV的比值，并在比 值大于峰值接近參數W時將峰值探測數加1;(e) 判斷峰值探測數是否大于或等于峰值范圍參數C,并在峰值探測數 大于或等于峰值范圍參數C時以最大清晰度值MFV所對應的鏡頭位置為對 焦位置；(f) 在峰值探測數小于峰值范圍參數C時，判斷最大清晰度值MFV與 目前影像清晰度值CFV的比值是否大于峰值離開參數K，并在比值大于峰值 離開參數K時，以最大清晰度值MFV所對應的鏡頭位置為對焦位置；(g) 在最大清晰度值MFV與目前影像清晰度值CFV的比值未大于峰 值離開參數K時，依據對焦步數表移動鏡頭至下一對焦位置；以及重復步驟(b)至(g)。在一較佳實施例中，對焦步數表、峰值接近參數W以及峰值離開參數K 是依據鏡頭的特性決定的。在一較佳實施例中，峰值范圍參數C是根據鏡頭的景深決定的。 本發明與現有技術相比，具有搜尋時間短的優點。此外，本發明還提出 峰值接近參數W、峰值范圍參數C以及峰值離開參數K等對焦參數，借此 可界定清晰度峰值的范圍，在此范圍之后的鏡頭步數則不必再進行搜尋，減 少了搜尋的鏡頭步數，進一步縮短了搜尋時間。并且當影像的清晰度值受噪 聲影響時，本發明仍可搜尋出其最大清晰度值的所在范圍，故可改善噪聲在 對焦上造成的困擾。此外，本發明提出基礎清晰度值BFV，使得判斷清晰度 值的比較具有參考基準，故自動對焦中清晰度值的判斷更為明確以及穩定。
本方面可通過下列附圖及說明，得到更深入的了解圖1是本發明的自動對焦流程圖。圖2 (a)、圖2 (b)是本發明清晰度值與鏡頭移動步數的曲線圖。 圖3 (a)、圖3 (b)是本發明一較佳實施例的清晰度值與鏡頭移動步 數的曲線圖。主要元件符號說明 101-109步驟BFV、 CFV、 MFV清晰度值 C峰值范圍參數CFV1-CFV10、 CFVj、 CFVk、 CFVt目前影像清晰度值 K峰值離開參數S0曙S10、 Sc、 Si、 Sj、 Sk、 Sp、 St鏡頭步數 W峰值接近參數具體實施方式
如上述現有技術所述，為了改善現有技術全域搜尋法的缺陷，本發明提 出一種自動對焦方法。在開始進行本發明方法前，必須根據鏡頭的特性進行計算以獲得該鏡頭 的對焦步數表。對焦步數表中記錄在對焦搜尋時鏡頭移動的所有步數。由于 每個鏡頭的特性不同，因此每個鏡頭的對焦步數表都不盡相同。以鏡頭的景深(Depth of field)為例，如本領域技術人員所知，光學元件具有景深的特 性，亦即物體在景深范圍內所獲得的影像可被視為清晰，因此在景深范圍內 的多個鏡頭步數可以其中一個鏡頭步數為代表，如此便可節省一些搜尋時 間。且由于景深會有部分互相重合的現象，因此只須將鏡頭移動到另一景深 范圍中，即可繼續省時地對焦搜尋。而這些景深中的鏡頭步數的代表則被記 錄于對焦步數表中，以上即為對焦步數表的形成原理。此外，在本發明方法開始前，需要預設其余的對焦參數，包括峰值接 近參數W、峰值范圍參數C以及峰值離開參數K，其中峰值范圍參數C是 由鏡頭的景深來決定的，而峰值接近參數W以及峰值離開參數K則由鏡頭 的特性決定，且這些對焦參數是經由實驗獲得的。請參閱圖1，其為本發明的自動對焦流程圖。自動對焦開始時，將鏡頭 以及峰值探測數初始化(也就是歸零)，鏡頭在起始位置時，記錄鏡頭在此起始位置的清晰度值(Focus Value, FV)，并將該起始位置的清晰度值定義 為基礎清晰度值(Based Focus Value, BFV)，且記錄該值為最大清晰度值 (Maximum Focus Value, MFV)，此為步驟101。接著從對焦步數表讀取下 一對焦步數以使鏡頭移動至下一對焦位置，并等待在對焦位置所獲得的新影 像(步驟102)。新影像獲取后，計算并記錄該新影像的清晰度值并將其定 義為目前影像清晰度值(Current Focus Value, CFV)，此為步驟103。比較 最大清晰度值與目前影像清晰度值，并記錄較大值為最大清晰度值MFV，此 為步驟104。步驟105為將目前影像清晰度值CFV與基礎清晰度值BFV的 比值(也就是CFV/BFV)以及峰值接近參數W進行比較，當該比值 (CFV/BFV)大于峰值接近參數W時，峰值探測數累加1，而當該比值 (CFV/BFV)未大于峰值接近參數W時，峰值探測數不變動。比較完畢后， 進入步驟106，即判斷峰值探測數是否大于或等于峰值范圍參數C。若峰值 探測數大于或等于峰值范圍參數C時，進入步驟109，也就是移動鏡頭至具 有最大清晰度值MFV的對焦位置并采集影像，然后結束對焦。若峰值探測 數小于峰值范圍參數C時，則進入步驟107，即比較最大清晰度值MFV與 目前影像清晰度值CFV的比值(也就是MFV/CFV)以及峰值離開參數K。 當該比值(MFV/CFV)大于峰值離開參數K時，則進入步驟109，之后結束 對焦。當該比值(MFV/CFV)未大于峰值離開參數K時，進入步驟108,也 就是讀取對焦步數表中相對于目前鏡頭步數的下一鏡頭步數。若已無下一鏡 頭步數存在，即已將對焦步數表中的所有鏡頭步數搜尋過，則進入步驟109。 而若仍有下一鏡頭步數存在，則移動鏡頭至下一對焦步數的所在位置，此為 步驟108。步驟108之后，回到步驟102，如此反復循環，直至符合結束對 焦的條件為止。以上即為本發明自動對焦方法的流程。接下來說明本發明提出的對焦參數的意義，也就是峰值接近參數W、峰 值范圍參數C以及峰值離開參數K所各自代表的意義。請參閱圖2 (a)、 圖2 (b)，其為本發明清晰度值與鏡頭移動步數的曲線圖。圖2 (a)中， 在起始位置，即鏡頭步數為Si時，具有基礎清晰度值BFV，而在鏡頭步數 為Sj的位置時，具有目前影像清晰度值CFVj。再將鏡頭移動至鏡頭步數為Sk的位置，具有目前影像清晰度值CFVk。經過反復的實驗后，發現在理想 清晰度曲線(平滑曲線)上CFVj/BFV的值小于CFVk/BFV的值，也就是目 前影像清晰度值與基礎清晰度值的比值會越來越大。而當鏡頭到了鏡頭步數 為St的位置時，其目前影像清晰度值為CFVt，而CFVt/BFV的值會稍大于 峰值接近參數W，則表示鏡頭的位置已經接近清晰度峰值(即影像清晰度最 大值)的所在位置，也就是最佳對焦位置。由實驗得知，當CFVt/BFV值開 始大于W值，再移動鏡頭特定次數，必定可搜尋到清晰度峰值的所在位置， 而本發明將此特定次數定義為峰值范圍參數C。也就是說，在鏡頭步數為St 時，再移動鏡頭C次而到達鏡頭步數為Sc，則清晰度峰值必定位于St與Sc 之間的范圍內。但若清晰度曲線受噪聲影響，則此時的清晰度曲線具有許多 起伏，而造成CFV/BFV值開始大于W值后，在下一對焦位置的CFV/BFV 比值小于W值，如此一來，即使連續再移動鏡頭C次也無法找出清晰度峰 值的范圍。面臨此種情況時，仍繼續移動鏡頭，即使CFV/BFV的值小于W 仍然繼續搜尋，只要峰值探測數大于或等于峰值范圍參數C，即可找出清晰 度峰值的范圍。換句話說，當峰值探測數"累計"大于或等于C值時，即己 包含清晰度峰值的范圍。圖2 (b)中，在鏡頭步數Sp的位置，具有最大清晰度值MFV (即清晰 度峰值)，將鏡頭移動至鏡頭步數為Sj時，具有目前影像清晰度值CFVj, 再將鏡頭移動至鏡頭步數為Sk的位置，此時具有目前影像清晰度值CFVk， 而MFV/CFVj值小于MFV/CFVk值。也就是說，最大清晰度值與目前影像 清晰度值的比值會越來越大。當鏡頭移動至鏡頭步數為St時，其位置的清晰 度值為CFVt，而MFV/CFVt稍大于峰值離開參數K，與上述峰值接近參數 W的情況同理，則表示鏡頭開始遠離清晰度峰值，因此不需要再繼續進行接 下來的鏡頭步數的對焦，只需將鏡頭移動至當時所記錄的最大清晰度值MFV 的對焦位置即可完成對焦。請參閱圖3 (a)、圖3 (b)，其為本發明一較佳實施例的清晰度值與 鏡頭移動步數的曲線圖。在本實施例中，預設對焦步數表，且設定峰值范圍 參數C等于5，峰值離開參數K等于1.5，而峰值接近參數W等于1.3。圖3 (a)中，鏡頭在起始位置(即鏡頭步數等于S0)時，記錄位于起 始位置的清晰度值，也就是基礎清晰度值BFV，此時基礎清晰度值也》最大清晰度值MFV,而峰值探測數等于0。讀取對焦步數表，使鏡頭移動S1步，開始對焦并等待新影像，接著計算位于S1的目前影像清晰度值CFV1。然后 比較BFV與CFV1 ，得知CFV1 >BFV，則將最大清晰度值MFV記錄為CFV1 。 將CFV1/BFV的值與峰值接近參數W(其值為1.3)比較，則得到CFV1/BFV 小于W,因此峰值探測數不變動(保持為0)。而峰值探測數當然小于峰值 范圍參數C (其值為5)，接著再將MFV/CFV1的值與峰值離開參數K (其 值為1.5)進行比較，此時MFV二CFV1，得MFV/CFV1二1，因此MFV/CFV1 <K。然后讀取對焦步數表是否有下一鏡頭步數存在，此時讀取到下一鏡頭 步數為S2，則移動鏡頭至鏡頭步數等于S2的位置，對焦然后計算此時的目 前影像清晰度值CFV2，又CFV2〉CFV1，因此MFV變更為CFV2，接著依 序進行各項比較，得到CFV2/BFV小于W，峰值探測數小于峰值范圍參數C， 且MFV/CFV2二KK。再讀取對焦步數表，在此理想清晰度曲線上以此類推， 如此的情況反復進行至鏡頭步數為S5對焦完畢時，MFV=CFV5。圖3(b)中，當鏡頭移動到鏡頭步數為S6時，其清晰度值CFV6〉CFV5， 因此MFV變更為CFV6，而CFV6/BFV的值大于峰值接近參數W，故峰值 探測數由0增加到1，但峰值探測數仍小于K，而MFV/CFV6:KK。因此 讀取對焦步數表并將鏡頭移動至S7的位置，得其清晰度值CFV7>CFV6， MFV變更為CFV7，且CFV7/BFV的值大于峰值接近參數W，故峰值探測 數由1增加到2，在此理想清晰度曲線上類推，當鏡頭移動到S9的位置時， 其CFV9二MFV， CFV9/BFV的值大于峰值接近參數W，故峰值探測數變為 4。而鏡頭移動至S10的對焦位置，雖然其清晰度值CFV10<MFV，但 CFV10/BFV的值仍大于峰值接近參數W，故峰值探測數變為5二C，因此可 得知，清晰度峰值位于S6至S10之間的范圍內。此時將鏡頭移動至最后記 錄的MFV的位置，也就是具有CFV9的S9位置對焦，自動對焦結束。至于 滿足MFV/CFV值大于K值以及受噪聲影響的情況，己在圖2 (b)中提出， 故不再贅述。本發明的自動對焦方法利用景深而制定的對焦步數表，使本發明比現有 技術的全域搜尋法的搜尋時間更短。此外，還提出峰值接近參數W、峰值范 圍參數C以及峰值離開參數K等對焦參數，借此可界定清晰度峰flL的范圍， 在此范圍之后的鏡頭步數則不必再進行搜尋，使得搜尋的鏡頭步數減少，搜
全文摘要
本發明提供一種自動對焦的方法，解決對焦耗時和鏡頭移動多、及噪聲引起對焦失誤從而影響影像清晰度值的問題。本發明利用鏡頭的對焦步數表以及對焦參數，通過界定清晰度峰值的范圍，而有效地減少鏡頭搜尋次數。因此減少自動對焦所需的搜尋時間。本發明具有搜尋時間短的優點。此外，本發明可改善噪聲在對焦上造成的困擾。并且本發明提出基礎清晰度值BFV，使得判斷清晰度值的比較具有參考基準，故自動對焦中清晰度值的判斷更為明確以及穩定。
文檔編號G02B7/28GK101236289SQ200710007979
公開日2008年8月6日 申請日期2007年2月1日 優先權日2007年2月1日
發明者緯 徐 申請人:致伸科技股份有限公司