CN102141717B - 自动对焦方法和执行所述方法的自动对焦设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种当点光源图像和具有低对比度的图像被对焦时创建焦点值的自动对焦方法、记录所述方法的记录介质和执行所述方法的自动对焦设备。在实施例中，点光源参考曲线和非点光源参考曲线被预先存储在数据库中，通过将输入图像的焦点曲线与点光源参考曲线和非点光源参考曲线进行比较来创建具有与焦点曲线最相似的模式的参考曲线，当根据相应的参考曲线的类型使用不同方法对焦图像时，创建焦点值。

Description

自动对焦方法和执行所述方法的自动对焦设备

本申请要求于2009年9月22日在韩国知识产权局提交的第10-2009-0089645号韩国专利申请的利益，该申请的整个公开包含于此以资参考。 

技术领域

本发明的各种实施例涉及一种自动对焦方法和设备。 

背景技术

在数字拍摄设备(例如，数字静物相机(DSC)、数字单反相机(DSLR)、摄像机等)执行拍摄操作之前，通过利用数字拍摄设备使用自动对焦功能来对图像进行自动对焦，并获得对焦图像。 

传统的自动对焦方法根据对象和数字拍摄设备之间的距离计算关于输入图像的焦点值，使用焦点值创建焦点曲线，检测焦点曲线上的最大点，并确定所述最大点是应该被用于对焦图像的焦点值。然而，当数字拍摄设备基于传统方法通过获得焦点值来获得点光源图像和非点光源图像中的具有低对比度的图像时，捕获的图像通常没有对焦。 

发明内容

本发明的各种实施例提供了这样一种自动对焦的方法和用于执行所述方法的自动对焦设备：当具有低对比度的点光源图像或具有低对比度的非点光源图像被自动对焦以捕获对焦图像时，所述自动对焦方法创建焦点值。 

根据本发明的实施例，提供了一种自动对焦方法，所述自动对焦方法包括：根据镜头和对象之间的距离创建每个输入图像的焦点值，并产生焦点值的焦点曲线；将焦点曲线与点光源参考曲线或非点光源参考曲线进行比较；如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值；如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。 

所述自动对焦方法还可包括：将焦点值归一化，其中，根据归一化的焦点值来产生焦点曲线。 

比较焦点曲线的步骤可包括：创建焦点曲线的样本与点光源参考曲线的样本之间的差，或者创建焦点曲线的样本与非点光源参考曲线的样本之间的差。 

所述差可以是样本的偏差或标准偏差； 

焦点曲线可被确定为对应于具有小的偏差或小的标准偏差的点光源参考曲线或非点光源参考曲线。 

点光源参考曲线可具有最小点，非点光源参考曲线具有最大点。 

如果确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，则所述方法可包括：创建关于输入图像的曝光信息；将曝光信息和参考曝光信息进行比较；如果根据比较结果输入图像具有低亮度，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值。 

所述自动对焦方法还可包括：如果根据比较结果输入图像具有高亮度，则确定对焦图像的焦点值的创建失败。 

如果确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则所述自动对焦方法可包括：创建焦点曲线的锐度；将焦点曲线的锐度和参考锐度进行比较；如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则确定焦点曲线的最大值为对焦图像的焦点值，如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则将根据距离的输入图像的焦点值的增加或减小与参考进行比较；如果所述增加或减小小于所述参考，则确定焦点曲线的最大值为对焦图像的焦点值； 

所述自动对焦方法还可包括：如果所述增加或减小大于所述参考，则确定对焦图像的焦点值的创建失败。 

根据本发明的另一实施例，提供了一种记录有所述自动对焦方法的记录介质。 

根据本发明的另一实施例，提供了一种自动对焦设备，所述自动对焦设备包括：焦点值创建单元，根据镜头和对象之间的距离创建每个输入图像的焦点值，并产生焦点值的焦点曲线；焦点曲线产生单元，将焦点曲线和点光源参考曲线或非点光源参考曲线进行比较；第一比较单元，如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值；第一确定单元，如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的 最大点为对焦图像的焦点值。 

焦点曲线产生单元可将焦点值归一化，并根据归一化的焦点值来产生焦点曲线。 

第一比较单元可创建焦点曲线的样本与点光源参考曲线的样本之间的差，或者创建焦点曲线的样本与非点光源参考曲线的样本之间的差。 

所述差可以是样本的偏差或标准偏差。 

第一确定单元可确定焦点曲线对应于具有小的偏差或小的标准偏差的点光源参考曲线或非点光源参考曲线。 

点光源参考曲线可具有最小点，非点光源参考曲线可具有最大点。 

所述自动对焦设备还可包括：第二比较单元，如果第一确定单元确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，则所述第二比较单元将关于输入图像的曝光信息和参考曝光信息进行比较；第二确定单元，如果根据比较结果输入图像具有低亮度，则第二确定单元确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值，如果根据比较结果输入图像具有高亮度，则第二确定单元确定对焦图像的焦点值的创建失败。 

所述自动对焦设备还可包括：第三比较单元，如果第一确定单元确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则第三比较单元创建焦点曲线的锐度；第三确定单元，如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则第三确定单元确定焦点曲线的最大值为对焦图像的焦点值，如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则第三确定单元将根据镜头和对象之间的距离的输入图像的焦点值的增加或减小与参考进行比较；第四比较单元，将所述增加或减小与参考进行比较；第四确定单元，如果所述增加或减小小于所述参考，则第四确定单元确定焦点曲线的最大值为对焦图像的焦点值，如果所述增加或减小大于所述参考，则第四确定单元确定对焦图像的焦点值的创建失败。 

另一实施例提供了一种对焦图像的方法，所述方法包括：基于图像的焦点值创建焦点曲线，每个焦点值对应于镜头和对象之间的一个距离，并将焦点曲线与点光源参考曲线和非点光源参考曲线中的至少一个进行比较。所述方法还包括：确定焦点曲线对应于点光源参考曲线和非点光源参考曲线中的哪一个。如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则基于焦点曲线的最小点对焦图像。如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则基于焦点曲线的最大点对焦图像。 

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上以及其他特征和优点将变得更清楚，其中： 

图1是根据本发明实施例的作为自动对焦设备的示例的数字拍摄设备的框图； 

图2是根据本发明实施例的图1的数字拍摄设备的自动对焦(AF)控制单元的框图； 

图3至图6是非点光源参考曲线，图7和图8是根据本发明实施例的点光源参考曲线； 

图9是根据本发明另一实施例的图1的数字拍摄设备的AF控制单元的框图； 

图10是根据本发明另一实施例的图1的数字拍摄设备的AF控制单元的框图； 

图11是示出根据本发明实施例的自动对焦方法的流程图； 

图12是示出根据本发明另一实施例的自动对焦方法的流程图，如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则所述自动对焦方法还包括确定曝光信息的操作； 

图13是根据本发明实施例的具有最小点的点光源参考曲线； 

图14是没有对焦的点光源图像的照片，图15是对焦的点光源图像的照片； 

图16是包括图14的照片的焦点值和图15的照片的焦点值的焦点曲线； 

图17是数字拍摄设备通过使用图12的自动对焦方法捕获的照片，图18是数字拍摄设备没有使用图12的自动对焦方法捕获的照片； 

图19是示出根据本发明的另一实施例的自动对焦方法的流程图，如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则所述自动对焦方法还包括确定焦点值的增加或减小以及锐度的操作； 

图20是显示锐度的焦点曲线； 

图21是数字拍摄设备不使用图19的自动对焦方法捕获的照片，图22是数字拍摄设备使用图19的自动对焦方法捕获的照片。 

具体实施方式

以下，将通过参照附图解释本发明的示例性实施例来详细描述本发明。 

图1是根据本发明实施例的作为自动对焦设备的示例的数字拍摄设备的框图。 

在当前实施例中，数字相机是数字拍摄设备的示例。然而，本发明的实施例不限于数字相机和数字拍摄设备，并且可被应用于安装有数字拍摄设备的数字装置(例如，相机电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播发器(PMP)、电视(TV)、数字相册等)。 

参照图1，数字相机包括：光学单元11，从对象接收光学信号；光学驱动单元12，驱动光学单元11；成像装置13，将从光学单元11接收的光学信号转换成电信号；模拟信号处理单元14，针对电信号执行图像信号处理(例如，降噪处理)；和模数(A/D)转换器15，将模拟信号转换成数字信号。数字相机还包括时序产生器(TG)16，所述TG 16向成像装置13、模拟信号处理单元14和A/D转换器15提供时序信号。数字相机还包括图像信号处理单元20，所述图像信号处理单元20关于从A/D转换器15提供的图像数据执行图像信号处理。尽管可将图像数据实时地输入到图像信号处理单元20，但图像数据可被临时存储在存储器30中，如果需要再被提供给图像信号处理单元20。数字相机还包括：操纵单元40，输入用户的操纵信号；显示单元50，显示图像；程序存储单元60，存储与数字相机的操作有关的程序；和数据存储单元70，存储图像数据和预定信息。数字相机还包括自动曝光(AE)控制单元80，所述AE控制单元80获得关于输入图像的曝光信息，并根据该曝光信息自动控制输入图像的曝光程度。数字相机还包括自动对焦(AF)控制单元90，所述AF控制单元90对输入图像进行自动对焦。将参照附图更详细地描述AF控制单元90。数字相机还包括***控制单元100，所述***控制单元100通常根据用户的操纵信号或输入图像控制每个元件。 

在当前实施例中，尽管每个元件被实现为单个块，但是本发明并不限于此。元件中的至少两个元件可被实现为单个芯片。执行两个或更多个功能的元件可根据各自的功能被实现为两个或更多个芯片。 

现在将更详细地描述以上元件。 

光学单元11可包括：镜头(未示出)，集中光学信号；光圈(未示出)，调整光学信号的量(光量)；和快门(未示出)，控制光学信号的输入。另外， 镜头可包括：变焦镜头，根据焦距控制视角被缩小或扩大；和对焦镜头，对焦对象。可用各个单个镜头或一组多个镜头来形成变焦镜头和对焦镜头。光学单元11可包括具有上下移动的盖子的机械快门。或者，光学单元11可通过控制将电信号提供给成像装置13而用作快门。 

用于驱动光学单元11的光学驱动单元12可驱动每个镜头的位置、光圈的打开/关闭、快门的操作等，以执行自动对焦、AE调整、光圈调整、变焦、对焦改变等。光学驱动单元12可从AE控制单元80、AF控制单元90或***控制单元100接收控制信号，以控制光学单元11的驱动。当对焦图像时，AF控制单元90获得对焦图像的焦点值，获得与该焦点值相应的对象和数字相机之间的距离，并确定与该距离相应的镜头的位置信息，从而驱动光学单元11的镜头。因此，当对焦图像时，数字相机通过光学单元11来获得对焦图像。 

成像装置13从光学单元11接收光学信号，并形成对象的图像。成像装置13可使用互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器阵列或电荷耦合装置(CCD)传感器阵列。成像装置13可根据从TG 16提供的时序信号提供与单个帧的图像相应的图像数据。 

模拟信号处理单元14可包括这样一种电路，所述电路执行信号处理，以关于由成像装置13提供的电信号调整增益或调节波形。 

由A/D转换器15将从模拟信号处理单元14提供的电信号(该电信号为模拟信号)转换成数字信号，从而产生包括帧的图像的图像数据。 

图像信号处理单元20可关于输入图像数据降噪，并执行信号处理(例如，伽马校正、滤色器阵列插值、颜色矩阵、颜色校正和颜色增强等)，以改善图像质量。图像信号处理单元20可通过压缩通过执行图像信号处理而产生的图像数据来产生图像文件，以改善图像质量，或者可从图像文件恢复图像数据。图像数据的压缩格式可以是可逆格式或不可逆格式。合适的压缩格式的示例可包括联合图像专家组(JPEG)格式和JPEG 2000格式。可将压缩的图像文件存储在数据存储单元70中。图像信号处理单元20可功能性地执行朦胧(obscurity)处理、颜色处理、模糊(blur)处理、边缘增强处理、图像插值处理、图像识别处理或图像效果处理。图像识别处理可包括脸部识别处理或场景识别处理。另外，图像信号处理单元20可对显示图像信号执行处理，以在显示单元50上进行显示。例如，可执行亮度水平控制、颜色校正、对比度控制、边缘增强控制、屏幕划分处理、字符图像产生或图像合成处理。在实 施例中，图像信号处理单元20连接到外部监控器，可对图像数据执行预定的图像信号处理，以被显示在外部监控器上，并发送处理的图像数据，从而可在外部监控器上显示相应的图像。 

可将从A/D转换器15提供的图像数据实时发送到图像信号处理单元20。然而，当传送速度与图像信号处理单元20的处理速度不同时，可将图像数据临时存储在存储器30中，并可然后提供给图像信号处理单元20。可使用例如，同步动态随机存取存储器(SDRAM)、多芯片封装(MCP)或动态随机存取存储器的存储装置作为存储器30。 

可将由图像信号处理单元20处理的图像数据信号存储在数据存储单元70中。数据存储单元70可被实现在数字拍摄设备中或从数字拍摄设备是可拆卸的。例如，安全数字卡/多媒体(SDcard/MM)、硬盘驱动器(HDD)、光盘、磁光盘、全息存储器等可用作数据存储单元70。 

执行了图像信号处理的图像数据可被发送到显示单元50，并可被实现为预定的图像。显示单元50可使用显示装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)、等离子显示面板(PDP)或电泳显示器(EDD))。 

程序存储单元60可存储操作数字拍摄设备所需的操作***(OS)、应用程序等。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、只读存储器(ROM)等可用作程序存储单元60。 

操纵单元40可包括用于操纵数字拍摄设备或用于在拍摄操作期间布置各种设置的元件。例如，操纵单元40可包括按钮、键、触摸面板、触摸屏、拨盘等，并可输入用户操纵信号(例如，通电/断电、拍摄开始/停止、重放开始/停止/搜索、光学***驱动、模式转换、菜单操纵、选择操纵等)。 

另外，在当前实施例中，数字拍摄设备可包括AE控制单元80，所述AE控制单元80自动控制输入图像的曝光。 

数字拍摄设备包括AF控制单元90，所述AF控制单元90自动对焦输入图像。 

***控制单元100可根据程序存储单元60中存储的应用程序控制数字拍摄设备的每个元件，或者通常可根据通过操纵单元40输入的用户操纵信号、输入图像和图像信号处理单元20的图像处理结果来控制每个元件。 

图2是根据本发明实施例的AF控制单元91的框图。参照图2，AF控制单元91包括：焦点值创建单元91a，根据镜头和对象之间的距离来创建每个 输入图像的焦点值；焦点曲线产生单元91b，根据所述距离来创建焦点值的焦点曲线。焦点值创建单元91a可通过垂直同步(VD)信号的脉冲来读取所述焦点值，并根据所述焦点值的改变与脉冲数量的增加和减少相应地增加参数。焦点曲线产生单元91b可归一化焦点值，并通过使用归一化的焦点值来产生焦点曲线。例如，焦点曲线产生单元91b可通过将相应焦点值FVi和最小焦点值FV_min之间的差除以最大焦点值FV_max，并如下面的等式1所示创建归一化的焦点值NormFVi，来归一化焦点值。 

${\mathrm{NormFV}}_i=\frac{{\mathrm{FV}}_i-{\mathrm{FV}}_{\min }}{{\mathrm{FV}}_{\max }},$ (i＝1、2、3...样本数量samplecnt)(1) 

AF控制单元91还包括第一比较单元91c，所述第一比较单元91c将焦点曲线与点光源参考曲线或非点光源参考曲线进行比较。第一比较单元91c可使用焦点曲线的样本和点光源参考曲线的样本之间的差、或者焦点曲线的样本和非点光源参考曲线的样本之间的差。所述差可以是平均值或标准偏差。可根据下面的等式2来创建平均AvgFV^no.ref，并可根据下面的等式3来创建标准偏差StdFV^no.ref。no.ref表示指示点光源参考曲线或非点光源参考曲线的数字。 

图3至图6中示出的非点光源参考曲线以及图7和图8中示出的点光源参考曲线被预先存储。假设所有的焦点曲线具有正弦波形。非点光源参考曲线具有最大点，点光源参考曲线具有最小点。四条非点光源参考曲线被预先存储，其中，对焦图像的焦点值分布在中心区域(图3)、远距离处(图4)和近距离处(图5和图6)。同时，由于主要在点光源参考曲线的远距离处执行拍摄操作，因此，这样的两条点光源参考曲线被预先存储，在所述两个点光源参考曲线中，对焦图像的焦点值分布在中心区域(图7)和远距离处(图8)。参照图7和图8，点光源参考曲线显示由距对象较近的镜头接收的光量减少。点光源参考曲线可主要与暗的单色对象有关。在图3至图8显示的参考曲线中，如果第一参考曲线和图3中显示的焦点曲线之间存在差，则no.ref可指示1。由于6条参考曲线被预先存储，所以no.ref可指示1至6。根据下面的等式2使用所述差来创建平均值。在图3至图8显示的参考曲线中，可通过获得每个样本的焦点值 和归一化的焦点值NormFV_i之间的差并将所有样本的差之和除以样本的数量samplecnt，来创建平均值AvgFV^no.ref。 

${\mathrm{AvgFV}}^{\mathrm{no}.\mathrm{ref}}=\left(\underset{i=1}{\overset{\mathrm{samplecnt}}{\mathrm{\Σ}}}\right|{\mathrm{NormFV}}_i-{\mathrm{refCurve}}_i^{\mathrm{no}.\mathrm{ref}}\left|\right)/\mathrm{samplecnt},(\mathrm{no}.\mathrm{ref}=\mathrm{1,2,3,4,5,6})$

(i＝1，2，3...samplecnt)(2) 

可如下面的等式3所示，通过以下运算来创建标准偏差StdFV^no.ref：将通过从归一化的焦点值NormFV_i减去图3至图8显示的参考曲线中的每个样本的焦点值 和平均值AvgFV^no.ref所获得的值取平方，并将该平方值除以样本的数量samplcnt。 

${\mathrm{StdFV}}^{\mathrm{no}.\mathrm{ref}}={(({\mathrm{NormFV}}_i-{\mathrm{refCurve}}_i^{\mathrm{no}.\mathrm{ref}})-{\mathrm{AvgFV}}^{\mathrm{no}.\mathrm{ref}})}^2/\mathrm{samplecnt}---\left(3\right)$

可创建与焦点曲线具有最小差的参考曲线。如果将最小差用作标准偏差，则创建焦点曲线和每个参考曲线之间的标准偏差StdFV^no.ref，从创建的标准偏差中检测最小标准偏差，并可如等式4所示，确定对应于最小标准偏差的参考曲线与焦点曲线具有最相似模式。 

StdFV_min＝Min(StdFV^no.ref)，(no.ref＝1，2，3，4，5，6)(4) 

如果焦点曲线与点光源参考曲线相应，即如果确定焦点曲线与点光源参考曲线具有最相似模式，则第一确定单元91d可确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值。如果焦点曲线与非点光源参考曲线相应，即如果确定焦点曲线与非点光源参考曲线具有最相似模式，则第一确定单元91d可确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。 

因此，根据当前实施例，将焦点曲线的模式和预先存储的参考曲线的模式进行相互比较，确定输入图像是点光源图像还是非点光源图像，如果确定输入图像是点光源图像，则创建对焦图像的合适的焦点值；如果确定输入图像是非点光源图像，则创建对焦图像的合适的焦点值。 

图9是根据本发明另一实施例的AF控制单元92的框图。参照图9，AF控制单元92包括焦点值创建单元92a、焦点曲线产生单元92b、第一比较单元92c和第一确定单元92d，并且AF控制单元92还包括：第二比较单元92e，确定曝光信息；和第二确定单元92f，根据曝光信息创建对焦图像的焦点值。当前实施例的焦点值创建单元92a、焦点曲线产生单元92b、第一比较单元92c和第一确定单元92d与参照图2描述的相同，因此，在当前实施例中将仅描述第二比较单元92e和第二确定单元92f。 

焦点值创建单元92a根据镜头和对象之间的距离创建每个输入图像的焦点值。焦点曲线产生单元92b通过归一化焦点值根据所述距离来创建焦点值 的焦点曲线。第一比较单元92c将焦点曲线与点光源参考曲线或非点光源参考曲线进行比较。第一确定单元92d创建焦点曲线样本和参考曲线样本之间的焦点值的差，并选择具有最小的焦点值的差的参考曲线。如果焦点曲线和非点光源参考曲线之间的差小于焦点曲线和点光源参考曲线之间的差，则第一确定单元92d可确定焦点曲线对应于点光源参考曲线。即，可确定焦点曲线与点光源参考曲线具有相似模式。第一确定单元92d可通过使用参考曲线与图7和图8中示出的每个点光源参考曲线之间的焦点值的差，来确定焦点曲线是对应于图7中显示的点光源参考曲线还是对应于图8中显示的点光源参考曲线。 

如果第一确定单元92d确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，则第二比较单元92e确定输入图像的曝光信息，并将该曝光信息与参考曝光信息进行比较。如果第二确定单元92f将输入图像具有低亮度确定为比较曝光信息和参考曝光信息的结果，则第二确定单元92f确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值。例如，如果参考曝光信息的曝光值是2亮度值(LV)，并且输入图像的曝光信息的曝光值小于2LV，则第二确定单元92f确定输入图像具有低亮度，并且焦点曲线对应于点光源参考曲线。因此，可确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值。 

如果第二确定单元92f将输入图像具有高亮度确定为比较曝光信息和参考曝光信息的结果，则第二确定单元92f确定对焦图像的焦点值的获得失败。由于点光源图像通常具有低亮度，所以焦点曲线对应于点光源参考曲线，而如果输入图像具有高亮度，则很可能输入图像不是点光源图像。 

图10是根据本发明另一实施例的AF控制单元93的框图。参照图10，AF控制单元93包括焦点值创建单元93a、焦点曲线产生单元93b、第一比较单元93c、第一确定单元93d，并且AF控制单元93还包括：第三比较单元93g，将焦点曲线的锐度和参考锐度进行比较；第三确定单元93h，如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则第三确定单元93h根据镜头和对象之间的距离创建输入图像的焦点值的增加或减小，如果所述增加或减小大于参考锐度，则第三确定单元93h确定对焦图像的焦点值的创建失败；第四确定单元93j，如果所述增加或减小小于参考锐度，则第四确定单元93j确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。当前实施例的焦点值创建单元93a、焦点曲线产生单元93b、第一比较单元93c和第一确定单元93d与参照图2描述的相同， 因此，在当前实施例中将仅描述第三比较单元93g、第三确定单元93h、第四比较单元93i和第四确定单元93j。 

焦点值创建单元93a根据镜头和对象之间的距离创建每个输入图像的焦点值。焦点曲线产生单元93b通过归一化焦点值根据所述距离来产生焦点值的焦点曲线。第一比较单元93c将焦点曲线与点光源参考曲线或非点光源参考曲线进行比较。第一确定单元93d创建焦点曲线样本和参考曲线样本之间的焦点值的差，并选择具有最小的焦点值的差的参考曲线。如果焦点曲线和非点光源参考曲线之间的差小于焦点曲线和点光源参考曲线之间的差，则第一确定单元93d可确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线。即，可确定焦点曲线与非点光源参考曲线具有相似模式。第一确定单元93d可通过获得参考曲线与图3至图6中示出的每个非点光源参考曲线之间的焦点值的差，来确定焦点曲线对应于图3、图4、图5还是图6中显示的非点光源参考曲线。 

如果第一确定单元93d确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则第三比较单元93g将焦点曲线的锐度和参考锐度进行比较。如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则第三比较单元93h确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则第三比较单元93h根据镜头和对象之间的距离确定输入图像的焦点值的增加或减小。第四比较单元93i将所述增加或减小与预先确定的参考进行比较。如果所述增加或减小小于预先确定的参考，则第四确定单元93j确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。如果所述增加或减小大于预先确定的参考，则第四确定单元93j确定对象图像的参考值的创建失败。 

图11是示出根据本发明实施例的自动对焦方法的流程图。参照图11，开始拍摄模式(操作S11)。 

确定是否输入了自动对焦控制信号(操作S12)。例如，在操作S12，数字拍摄设备可产生用于执行自动对焦操作的控制信号，用户可通过按压快门释放按钮输入自动对焦控制信号。如果没有输入自动对焦控制信号，则拍摄模式再次被维持。 

如果输入了自动对焦控制信号，则创建每个输入图像的焦点值(操作S13)。在实施例中，可关于以1VD为单位的图像创建焦点值。 

将创建的焦点值归一化(操作S14)。尽管可使用创建的焦点值产生焦点曲线，但为了便于操作，将创建的焦点值归一化，以产生焦点曲线(操作S15)。 使用最初创建的焦点值来产生焦点曲线，然后使用归一化的焦点值来产生归一化的焦点曲线。在这方面，归一化方法可使用等式1。 

将焦点曲线和参考曲线进行相互比较(操作S16)。参考曲线包括点光源参考曲线和非点光源参考曲线。在图3至图6中显示了非点光源参考曲线。在图7和图8中显示了点光源参考曲线。非点光源参考曲线显示对象位于远距离处、近距离处和中心区域中，而点光源参考曲线显示，对象位于远距离处和中心区域中。通常在远距离处捕获点光源图像。 

在操作S16，通过创建焦点曲线样本和相应的参考曲线样本之间的焦点值的差，来将焦点曲线和参考曲线进行相互比较。可使用所述差来创建偏差或标准偏差。更详细地讲，可使用等式2和等式3来创建偏差或标准偏差。 

如果点光源参考曲线和焦点曲线之间的差最小，即焦点曲线和点光源参考曲线具有相似模式，则焦点曲线上的最小点被创建为对焦图像的焦点值(操作S17)。如果焦点曲线和非点光源参考曲线之间的差小于焦点曲线和点光源参考曲线之间的差，则可确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线，因此，焦点曲线上的最大点可被创建为对焦图像的焦点值(操作S18)。 

图12是示出根据本发明另一实施例的自动对焦方法的流程图，如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则所述方法还包括确定曝光信息的操作。参照图12，如果在图11的操作S16焦点曲线对应于点光源参考曲线，则在创建焦点曲线上的最小点之前，曝光值被创建为输入图像的曝光信息(操作S21)。将曝光值和参考曝光值进行比较(操作S22)。如果曝光值小于参考曝光值，则焦点曲线上的最小点被创建为对焦图像的焦点值(操作S23)。如果曝光值大于参考曝光值，则确定对焦图像的焦点值的创建失败(操作S24)。 

关于点光源图像，将参照图13描述焦点曲线上的最小点被创建为对焦图像的焦点值，图13显示具有最小点的点光源参考曲线。 

参照图13，包括根据镜头和对象之间的距离的输入点光源图像的焦点值的焦点曲线显示，在距离30cm处的点光源图像Y的点光源小于在距离10cm处的点光源图像X和距离50cm处的点光源图像Z的点光源。对焦时的点光源图像比没有对焦时的点光源图像小。因此，关于点光源图像，焦点曲线上的最小点被创建为对焦的点光源图像的焦点值。 

图14是没有对焦的点光源图像的照片，图15是对焦的点光源图像的照片。 

参照图14，街灯的光是模糊的，因此，光看起来非常大。图14的焦点值对应于图16中显示的焦点曲线的位置(a)。图14的焦点值对应于图16中显示的焦点曲线的位置(b)。关于图15的照片和图16中显示的焦点曲线，点光源图像是对焦的。 

图17是数字拍摄设备通过使用图12的自动对焦方法捕获的照片，图18是数字拍摄设备没有使用图12的自动对焦方法捕获的照片。 

参照图17，当通过将焦点曲线与参考曲线进行比较来确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，并且通过将曝光值和参考曝光值进行比较以及确定曝光值小于参考曝光值来确定焦点曲线对应于点光源图像时，通过将焦点曲线上的最小点创建为对焦的点光源图像的焦点值来捕获照片。同时，参照图18，通过将焦点曲线上的最大点创建为对焦的点光源图像的焦点值来捕获照片。关于点光源图像，由于焦点曲线上的最大点不是点光源图像被对焦时的焦点值，所以可获得图像没有对焦的图18的照片。然而，根据当前实施例，可通过使用与点光源图像的算法不同的算法来创建对焦的点光源图像的焦点值，从而获得对焦的点光源图像。 

图19是示出根据本发明的另一实施例的自动对焦方法的流程图，如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则所述自动对焦方法还包括确定焦点值的增加或减小以及锐度的操作。参照图19，如果通过在图11的操作S16将焦点曲线和非点光源参考曲线进行比较，焦点曲线对应于非点光源图像参考曲线，则在确定焦点曲线上的最大点被创建为对焦图像的焦点值之前，确定焦点曲线的锐度。创建焦点曲线的锐度(操作S31)，并将创建的焦点曲线的锐度和参考锐度进行比较(操作S32)。如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则将焦点曲线上的最大点确定为对焦图像的焦点值(操作S33)。创建与最大点相应的镜头和对象之间的距离，确定与创建的距离相应的镜头的位置，并驱动镜头，从而获得对焦图像。如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则确定根据距离的输入图像的焦点值的增加或减小，并且将所述增加或减小与预先确定的参考进行比较(操作S34)。如果所述增加或减小小于预先确定的参考，则将焦点曲线上的最大点确定为对焦图像的焦点值(操作S35)。或者，如果所述增加或减小大于预先确定的参考，则确定对焦图像的焦点值的创建失败(操作S36)。 

图20是显示锐度c的焦点曲线。在这方面，锐度c是在自动对焦操作期 间计算的最大焦点值和最小焦点值的比。 

图21是数字拍摄设备不使用图19的自动对焦方法捕获的照片，图22是数字拍摄设备使用图19的自动对焦方法捕获的照片。 

尽管由于图像是非点光源图像，焦点曲线上的最大点可被创建为对焦图像的焦点值，但由于非点光源图像具有低对比度，因此非点光源图像具有不充分的边缘信息，由于针对焦点值缺乏数据可靠性，所以难以获得准确的焦点值。因此，尽管焦点曲线对应于非点光源参考曲线，但可通过另外确定焦点曲线的锐度以及输入图像的焦点值的增加或减小，来避免创建针对具有低对比度的图像的不准确的焦点值(当图像对焦时的焦点值)。 

本发明还可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质为任何可存储其后能由计算机***读取的数据的数据存储装置。所述计算机可读记录介质的例子包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如，通过互联网的数据传输)。所述计算机可读记录介质还可分布于联网的计算机***上，以便所述计算机可读代码以分布式方式被存储并被执行。另外，本发明所属领域的普通技术人员中的程序员可容易地解释用于实现本发明的功能性程序、代码和代码段。 

本发明的实施例提供这样一种方法，所述方法确定输入图像是点光源图像还是非点光源图像，并通过使用不同方法创建对焦的点光源图像或对焦的非点光源图像的焦点值。更详细地讲，将点光源参考曲线和非点光源参考曲线预先存储在数据库中。如果输入图像的焦点曲线对应于点光源参考曲线，则焦点曲线上的最小点被创建为对焦图像的焦点值，如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则焦点曲线上的最大点被创建为对焦图像的焦点值。 

此外，如果焦点曲线对应于点光源曲线，则确定输入图像的亮度信息，如果输入图像具有低亮度，则焦点值上的最小点被确定为对焦图像的焦点值。如果输入图像具有高亮度，则确定焦点值的创建失败。因此，当点光源图像被更准确地对焦时，可创建焦点值。 

另外，如果焦点曲线对应于非点光源曲线，则确定焦点曲线的锐度以及焦点曲线的增加或减小。尽管焦点曲线的锐度可以为低或高，但如果所述增加或减小为低，则焦点曲线上的最大点被创建为对焦图像的焦点值。如果焦点曲线的锐度为低，并且所述增加或减小为高，则确定焦点值的创建失败。 因此，仅当具有低对比度的图像被更准确地对焦时，才创建焦点值。 

因此，本发明关于各种输入图像增加了自动对焦功能的可靠性，从而提高了用户的满意度。 

为了促进理解本发明的原理的目的，针对优选实施例进行了阐述，在附图中示出了所述优选实施例，并使用特定语言描述这些实施例。但是，该特定语言并不意图限制本发明的范围，本发明应该被解释为包括对于本领域的普通技术人员而言将正常发生的所有实施例。 

尽管根据功能块部件描述了本发明的各种实施例，但是这样的功能块可由配置为执行特定功能的任何数量的硬件和/或软件部件实现。例如，本发明的实施例可采用各种集成电路部件、处理元件、逻辑元件等。 

这里显示和描述的特定实现方案为本发明的说明性的示例，而没有意图以任何方式限制本发明的范围。存在的多个附图中显示的连接线或连接器意在表现各元件之间的示例性的功能性关系和/或物理或逻辑连接。应该注意，在实际装置中可存在许多可选择的或另外的功能性关系、物理连接或逻辑连接。此外，对于本发明的实践而言，没有术语或部件是必须的，除非元件被特别描述为“必要的”或“关键的”。 

在描述本发明的上下文(尤其在权利要求的上下文)中的单数术语以及类似的指示的使用应被解释为覆盖单数和复数。另外，这里数值范围的列举仅仅意在用作单独引用落入该范围内的每个单独值的速记法，除非这里指出，并且每个单独值被合并到说明书中，就好像该值在这里被单独引用一样。最后，这里描述的所有方法的步骤可按合适的顺序被执行，除非这里指出或者除非明显与上下文矛盾。这里提供的任何和所有示例或示例性语言的使用(例如，“例如”)仅仅意在更好的说明本发明，而没有限制本发明的范围，除非另有说明。 

尽管已参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明，但本领域的普通技术人员将理解，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面进行各种改变。 

Claims (15)

1.一种自动对焦方法，所述自动对焦方法包括：

创建图像的焦点值，并产生焦点值的焦点曲线，其中，每个焦点值对应于镜头和对象之间的距离；

将焦点曲线与点光源参考曲线和非点光源参考曲线中的至少一个进行比较；

如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值；

如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。

2.如权利要求1所述的自动对焦方法，还包括：

将焦点值归一化，

其中，根据归一化的焦点值来产生焦点曲线。

3.如权利要求1所述的自动对焦方法，其中，比较焦点曲线的步骤包括：创建焦点曲线的样本与点光源参考曲线和非点光源参考曲线之一的样本之间的差。

4.如权利要求3所述的自动对焦方法，其中，所述差是样本的偏差和标准偏差之一；

如果焦点曲线的样本和点光源参考曲线的样本之间的差小于焦点曲线的样本和非点光源参考曲线的样本之间的差，则确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，

如果焦点曲线的样本和非点光源参考曲线的样本之间的差小于焦点曲线的样本和点光源参考曲线的样本之间的差，则确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线。

5.如权利要求1所述的自动对焦方法，其中，点光源参考曲线具有最小点，非点光源参考曲线具有最大点。

6.如权利要求1所述的自动对焦方法，其中，如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则执行以下步骤：

创建关于图像的曝光信息；

将曝光信息和参考曝光信息进行比较；

如果图像具有低亮度，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值。

7.如权利要求6所述的自动对焦方法，还包括：如果图像具有高亮度，则确定对焦图像的焦点值的创建失败。

8.如权利要求1所述的自动对焦方法，其中，如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则执行以下步骤：

创建焦点曲线的锐度；

将焦点曲线的锐度和参考锐度进行比较；

如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值，如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则将图像的焦点值的增加和减小之一与参考值进行比较；

如果焦点值的增加和减小之一小于所述参考值，则确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值；

还包括：如果焦点值的增加和减小之一大于所述参考值，则确定对焦图像的焦点值的创建失败。

9.一种自动对焦设备，所述自动对焦设备包括：

焦点值创建单元，创建图像的焦点值，其中，每个焦点值对应于镜头和对象之间的一个距离；

焦点曲线产生单元，产生焦点值的焦点曲线；

第一比较单元，将焦点曲线与点光源参考曲线和非点光源参考曲线中的至少一个进行比较；

第一确定单元，如果焦点曲线对应于点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值；如果焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值。

10.如权利要求9所述的自动对焦设备，其中，焦点曲线产生单元将焦点值归一化，并根据归一化的焦点值来产生焦点曲线。

11.如权利要求10所述的自动对焦设备，其中，第一比较单元创建焦点曲线的样本与点光源参考曲线和非点光源参考曲线之一的样本之间的差；

其中，所述差是样本的偏差和标准偏差之一。

12.如权利要求11所述的自动对焦设备，其中，

如果焦点曲线的样本和点光源参考曲线的样本之间的差小于焦点曲线的样本和非点光源参考曲线的样本之间的差，则第一确定单元确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，

如果焦点曲线的样本和非点光源参考曲线的样本之间的差小于焦点曲线的样本和点光源参考曲线的样本之间的差，则第一确定单元确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线。

13.如权利要求9所述的自动对焦设备，其中，点光源参考曲线具有最小点，非点光源参考曲线具有最大点。

14.如权利要求9所述的自动对焦设备，所述自动对焦设备还包括：

第二比较单元，如果第一确定单元确定焦点曲线对应于点光源参考曲线，则第二比较单元将关于图像的曝光信息和参考曝光信息进行比较；

第二确定单元，如果输入图像具有低亮度，则第二确定单元确定焦点曲线上的最小点为对焦图像的焦点值，如果输入图像具有高亮度，则第二确定单元确定对焦图像的焦点值的创建失败。

15.如权利要求9所述的自动对焦设备，所述自动对焦设备还包括：

第三比较单元，如果第一确定单元确定焦点曲线对应于非点光源参考曲线，则第三比较单元创建焦点曲线的锐度；

第三确定单元，如果焦点曲线的锐度大于参考锐度，则第三确定单元确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值，如果焦点曲线的锐度小于参考锐度，则第三确定单元根据镜头和对象之间的距离创建输入图像的焦点值的增加或减小；

第四比较单元，将焦点值的增加和减小之一与参考值进行比较；

第四确定单元，如果焦点值的增加和减小之一小于所述参考值，则第四确定单元确定焦点曲线上的最大点为对焦图像的焦点值，如果增加和减小之一大于所述参考值，则第四确定单元确定对焦图像的焦点值的创建失败。