CN102164243B - 用于降低连续自动聚焦电耗的方法和设备 - Google Patents

Abstract

公开了在具有处理器的摄像装置中提供自动聚焦例程的方法和设备。该摄像装置适于检测多个图像，并将表示所述多个图像的图像信号传送至处理器。该方法包括确定第一图像信号与第二图像信号之间的改变度低于预定阈值：以及响应于所述确定，执行所述自动聚焦例程。

Description

用于降低连续自动聚焦电耗的方法和设备

技术领域

所公开和要求保护的概念总体涉及电子设备，更具体地，涉及一种用于控制与合并到便携式电子设备内的摄像模块相关的自动聚焦机制的方法，以从而降低连续的自动聚焦电耗。

背景技术

已知多种类型的手持电子设备。例如，这种手持电子设备的示例包括个人数字助理(PDA)、手持计算机、双向寻呼机、蜂窝电话等。尽管许多手持电子设备是不与其它设备通信的单机设备，但是许多这样的手持电子设备也具备无线通信能力。

一些手持电子设备和其它电子设备采用小的摄像头，它可以拍摄照片然后将其存储在电子设备上。这样的摄像头典型为数字摄像头，包括摄像镜头、传感器、以及处理器***，它们可以被制作并作为模块化单元出售。与在胶片或另一介质上化学或物理地记录图像的模拟摄像头相反，数字摄像头电子地处理图像。典型地，传感器接收通过摄像镜头的光，并根据传感器接收到的图像而产生图像信号。传感器向在处理器***上存储并执行的嵌入程序提供该图像信号，以按照各种方式对该图像进行处理。

典型地，这种摄像头包括自动聚焦功能，用于自动地调节摄像镜头以确保对照片的对象进行适当的聚焦。这种自动聚焦功能通常导致期望捕获图像的用户“点击”摄像按钮与设备实际捕获到图像之间的相当显著的延迟。这种延迟由图像的自动聚焦所需的时间(通常完全扫描用1秒)引发。通常，用户并不期望这种延迟，并且这种延迟会导致完全或部分地错过特定图像。

用于降低这种延迟的一种可能方式是：允许自动聚焦***连续地运行自动聚焦例程，从而镜头可以基本上连续地移动到当前的“最佳”聚焦位置。然而，这种方式会汲取大量电能，而在这样的通常设法将电池尺寸缩小、并增加电池寿命的手持电子设备中，通常不期望这样的电能汲取。

附图说明

结合附图，根据以下描述，可以充分理解所公开和要求保护的概念，其中：

图1是根据所公开和要求保护的概念的示意性手持电子设备的前视图，在该手持电子设备上，执行根据所公开和要求保护的概念的方法；

图2是图1的手持电子设备的示意性描述；

图3是可以合并到图1的手持电子设备内的根据所公开和要求保护的概念的摄像装置的示意性描述；以及

图4是描述了根据所公开和要求保护的概念的改进方法的实施例的流程图。

具体实施方式

接下来的附图和描述以优选实施例描述了所公开和要求保护的概念。然而可以预想，通常熟悉手持电子设备的人们将能够通过对特定细节的修改，将这里所示出和描述的结构和方法的新特性应用于其它上下文。因而附图和描述不应被视为对所公开和要求保护的概念进行限制，而是要将其理解为广义和一般性的教导。

为了下面的描述，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其衍生词应与所公开和要求保护的概念在附图中的定位相关。

根据所公开和要求保护的概念的改进的手持电子设备4通常在图1中示出，并在图2中示意性地进行描述。电子设备4可以是手持或其它便携式电子设备(例如，非限定地，数码相机、PDA、手机、数字式手表、或膝上型计算机)。电子设备4包括外壳6，还包括外壳6中的输入装置8、输出装置12、以及处理器装置16。输入装置8向处理器装置16提供输入。处理器装置16向输出装置12提供输出信号。

在所示出的示意性实施例中，输入装置8包括小键盘20和跟踪球25。这里所示出的示意性实施例中的小键盘20包括多个按键26，可以驱动每个按键以向处理器装置16提供输入。跟踪球24可旋转以向处理器装置16提供导航和其它输入，此外还可以沿朝向电子设备4的方向移动，以提供其它输入，如选择输入。跟踪球24可在外壳6上自由旋转，因而能够沿垂直方向(即，上下方向)、水平方向(即，左右、一侧至另一侧方向)、及其组合来提供导航输入。此外，跟踪球24可以适于沿对角线方向提供导航输入。按键26和跟踪球24用作可以被驱动以向处理器装置16提供输入的输入元件。可以使用用于提供类似的多方向导航的备选机制(例如而不限于，布置在电子设备4的外壳6上的操纵杆、触摸板、触感显示器、以及包括专用于摄像相关功能的按钮的硬按钮)来代替跟踪球24。所示出的输出装置12包括显示器32。

处理器16控制电子设备4的全部操作。例如，处理器16处理并控制语音通信和数据通信。

如图2所示，处理器装置16包括处理器36和存储器40。处理器36可以是各种处理设备中的任何一个，包括但不限于，以与存储器40相接的硬件逻辑实现的微控制器、微处理器(μP)、定序器(sequencer)、数字信号处理器或状态机。处理器36响应于来自输入装置8的输入，并向输出装置12提供输出信号。

存储器40可以构成机器可读介质，并且可以是各种类型的内部和/或外部存储介质中的任何一个或多个，例如而不限于，RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等，用于提供针对数据存储器的存储寄存器(如以计算机的内部存储区域的方式)，以及可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器40在其中存储可在处理器36上执行用以操作电子设备4的多个例程。如这里所使用的，表述“多个”及其变体应广义地指包括数量1的任何非零数量。

参照图1和3，电子设备4还包括位于外壳6上或外壳6中的摄像装置52作为输入装置8。尽管摄像头56和闪光灯60可以是单独的组件，并且在一些实施例中闪光灯60是可选的，但是认为摄像装置52包括摄像头56和闪光灯60。摄像头56可以是包括摄像镜头组件64、传感器68、以及处理器***72的模块化设备。如这里所使用的，表述“模块化”应广义地指例如以某种方式作为整装单元购买和/或安装和/或操作的整装设备。通常，镜头组件64在传感器68之上，传感器68安装在印刷电路板上，在该印刷电路板上部署了处理器***72。然而，在不偏离本发明的概念的情况下，也可以采用其它模块化配置。

镜头组件64用于对传感器68所检测的场景的图像进行聚焦，该传感器68根据所检测的图像产生图像信号。然后，传感器68向处理器***72传送图像信号(表示图像)，以进一步处理(例如，不限于，如拍摄照片的用户所期望地存储图像，使用图像的一部分来执行如以下所描述的其它功能)。如这里所使用的，术语“场景”应当用于指将在给定时间被摄像装置52捕获的完整图像。在示意实施例中，传感器68捕获场景的多个连续图像或“帧”，并向处理器***72传送表示每个连续帧的信号。

与先前讨论的处理器装置16相类似，处理器***72可以包括处理器74和存储器76。处理器74可以是各种处理设备中的任何一个，包括但不局限于，以与存储器76相接的硬件逻辑实现的微控制器、微处理器(μP)、定序器、数字信号处理器或状态机。存储器76可以构成机器可读介质，并且可以是各种类型的内部和/或外部存储介质中的任何一个或多个，例如而不限于，RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等，用于提供针对数据存储器的存储寄存器(如以计算机的内部存储区域的方式)，以及可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器76在其中存储可在处理器74上执行用以操作摄像装置52的多个例程79，包括(例如但不限于)用于执行以下描述的方法的例程、以及自动聚焦例程81。通常，“自动聚焦例程”是由摄像装置52自动(即，没有用户动作)执行的过程，其中定位镜头组件64的镜头(例如，物理上向内或向外移动，或者保持在该位置处)，以获得或保持对所检测的图像、或图像中的一个或多个对象的聚焦。可以将自动聚焦例程具体化为可由处理器74执行的指令集。自动聚焦例程81可以基于各种广泛公知的用于以将所检测的图像带入“最佳”聚焦点的方式来调节摄像镜头的自动聚焦算法中的任何一个。通常，当场景的特定部分或感兴趣区域(ROI)尽可能的清楚时，获得“最佳”聚焦点。ROI不必是场景的中心，而是可以通过另一例程来确定，其中另一例程对根据一个或多个所检测的图像而产生的一个或多个图像信号进行分析(例如而不限于，可以运行人脸检测算法，这是聚焦于位于图像中部30％的人脸的基本目标)。不仅可以通过例程中的指令、还可以通过其它因素(如，用户偏好、用户命令、或摄像装置52的当前状态)来确立图像中的感兴趣区域和图像信号。

闪光灯60包括闪光灯镜头76和光源80，它们类似可以具有模块化性质。典型地，闪光灯镜头76是趋向沿特定一般方向的直线光射线的菲涅耳镜头。示意性的光源80包括多个LED 84。

摄像装置52可以是由各个制造商制造、用以包括在诸如手持电子设备4之类的其它设备中的各种商业可用摄像模块中的任何一个。传感器68可以是下列之一：各种可用电荷耦合器件(CCD)；互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器件；或者任何适合形式的能够接收要被拍摄的对象的光信号、并将通过镜头组件64输入的光信号转换为电子图像信号、然后传送至处理器***72的设备。

当使用手持电子设备4来拍摄照片时，典型地，电子设备4的处理器16响应于设备4的用户要拍摄照片的指示，向摄像装置52的处理器***72发送信号。然后，如即将解释的，处理器***72的处理器74通常访问存储器76，以从在此存储的一个或多个例程中检索并执行指令序列，从而使处理器74操作摄像装置52来扫描一个或多个图像准备拍摄照片。

在图1、2和3中，通过诸如电池38之类的电源来给电子组件供电。尽管这里的公开在管理由电池提供的电能方面会是有利的，但是这里所描述的概念也可以应用于以任意方式供电的设备，如由太阳能或燃料电池供电。

图4是可以由具有摄像装置52的电子设备执行的方法实施例的流程图，该摄像装置52具有根据这里所公开的概念的用于拍摄场景照片的自动聚焦能力。

以410开始，电子设备4等待来自电子设备4的用户的期望拍摄照片的指示。例如但不限于，可以通过由用户操纵位于电子设备4的外壳6上的输入设备8选择摄像功能或用户控制下的另一机制来提供这种指示。一旦接收到这样的指示，摄像装置52的传感器68便开始检测(扫描)场景的一连串帧，并向处理器***72传送指示每个帧的信号。

在420处，处理器***72分析该一连串帧中的至少两个(以两个图像信号传送)的全部或(先前所讨论的)感兴趣区域。通过这样的分析，处理器***72可以确定是否执行如在步骤440中描述的自动聚焦例程81。尽管不需要两个帧是连续的，但是分析传感器68最近扫描的两个连续帧是有利的，因而它们与摄像装置52的最当前状态最相关。作为这样的分析的结果，在430确定两个帧之间的改变度小于预定阈值，则该方法进行至步骤440，其中处理器***72运行自动聚焦例程81，因而使场景进入聚焦点。

如这里所使用的，术语“改变度”应指两个图像的所选对应部分之间的差别、或其表示之间的差别的测量。按照任意方式(例如但不限于，如之后讨论的，通过计算图像信号之间的数学相关性，或者通过计算一个或多个“清晰度评分(score)”)确定或测量该差别。可以针对帧中的感兴趣区域来确定改变度。感兴趣区域可以是作为整体的各个帧图像(或图像信号)，但是在典型的实施方式中，感兴趣区域小于整个帧图像(或图像信号)。可以与来自另一帧的另一图像信号中的对应感兴趣区域相比较地对来自一个帧的图像信号中的感兴趣区域进行分析。对应感兴趣区域的该分析可以用于确定改变度。在一些实施例中，对应感兴趣区域之外的图像的部分可能与确定改变度不相关，在这样的实施例中，根本不需要对对应感兴趣区域之外的图像的部分进行分析。

如这里所使用的，术语“预定阈值”应指一值，当超过该值时，导致不执行自动聚焦例程81。通过使该阈值从低到高或从高到低变化，改变度可以超过阈值。为了描述的简单，将假设当改变度低于阈值时，期望进一步自动聚焦。因而如这里所使用的，“低于预定阈值”表示，在两个图像或其部分之间存在相对小的改变度。预定阈值是“预定的”，意味着在420的分析之前确立该阈值。可以通过多个因素中的全部或一部分、或因素的组合来确定该阈值。例如但不限于，该阈值可以是来自用户的输入的函数、剩余电池电平、或者一个或多个例程79的指定。例如，当电池38中剩余的电量电平低时，可以调节阈值，使得不太可能发生自动聚焦，因而不太可能消耗电池电量。

通常，在摄像装置52正移动超过小范围时，不必执行自动聚焦操作，因为正拍摄照片的可能性与摄像装置52静止时相比非常低。通过确定从一个图像至另一图像的改变量，处理器72通常可以确定是否整个摄像装置52正在移动(高改变度)；是否摄像装置52静止，并且对象或场景内的对象正在移动(中改变度)；或者是否摄像装置52以及整个场景静止(零或大约为零的改变度)。在后两个实例中，通常将会期望执行自动聚焦操作，因为拍摄照片的可能性高(在410中用户有这样的指示)。

例如但不限于，在所公开的概念的示例实施例中，可以采用已知自动聚焦例程，该自动聚焦例程依赖于基于图像上许多点的“清晰度评分”。在该示例中，“清晰度评分”可以用作“改变度”，并且可以基于一个或多个度量，如1)场景的估计全局运动，以及2)主体聚焦点的估计改变(ROI)。整个场景的清晰度评分的大的改变将会对应于高改变度。ROI的清晰度评分的改变将通常对应于低至中改变度。整个图像(全局运动)的清晰度评分的轻微改变和ROI将通常对应于中至高改变度。清晰度评分的极小至没有改变将通常对应于零或约为零的改变度。

继续图4所描述的方法，作为420中分析的结果，如果在430确定改变度不小于预定阈值(因而指示摄像装置52正移动多于预定阈值量)，则该方法不进行至运行如步骤440所描述的自动聚焦例程81，而是重复步骤420和430，直至确定两个帧之间的改变度小于预定阈值。尽管未在图4中示出，但是用户可以在没有自动聚焦的情况下产生拍摄事件(即，不需要禁止用户拍摄照片)。

当处理器***72执行自动聚焦例程81时，根据自动聚焦例程实现自动聚焦。在典型的实施例中，可以通过处理器***72来执行自动聚焦例程的指令集，可以包括相对于彼此、或相对于外壳6移动摄像装置52的一个或多个物理组件，以使场景进入聚焦点。与自动聚焦相关联的组件的物理移动实质上会需要增加的电耗。一旦在440使场景进入聚焦点，该方法进行至450，其中确定是否由用户产生拍摄事件。可以通过由用户操纵位于电子设备4的外壳6上的输入设备8、设置定时器、或者通过用户控制下的另一机制来产生这样的事件。

如果在450产生拍摄事件，则该方法在460以(使用在步骤440获得的自动聚焦)捕获场景的图像并存储在存储器中(如，摄像装置52的存储器76、电子设备4的存储器40、或电子设备4包含或可由电子设备4访问的另一存储器(未示出))来结束。典型地，将图像存储在存储器中包括存储根据该图像而产生的图像信号的全部或一部分。备选地，该方法可以通过返回步骤420继续，并可以在用户提供将不再拍摄照片的指示(例如但不限于，通过退出或关闭电子设备4上的摄像功能)时结束。

如果在450没有产生拍摄事件，则该方法进行至步骤470，其中处理器***72分析一连串帧中的至少两个(以两个图像信号传送)的图像的全部或一部分(类似于步骤420)。步骤470中的分析可以是与步骤420中执行的同一种分析，但不必须是。作为470中分析的结果，如果在480确定改变度不小于预定阈值(因而指示摄像装置52正移动多于预定阈值量)，则该方法返回步骤420。步骤480中的阈值可以与步骤430中的阈值相同，但不是必须的。然而，如果在480确定改变度小于该阈值(因而指示摄像装置52正移动小于阈值量)，则该方法进行至步骤490，其中进一步确定改变度是否为零或大约为零(因而指示摄像装置52或场景的任何明显的部分均未移动或改变聚焦点)。该概念不限于与改变是否足够接近于零相关的任何特定容限。

如果在490确定改变度为零或大约为零，则该方法返回步骤450，等待拍摄事件的产生，这是因为由于自从上次执行自动聚焦起，摄像装置52或场景的任一部分并未明显移动，因而先前在步骤440中获得的聚焦点仍应适合。备选地，如果在490确定改变度不为零或不大约为零(因而指示场景的一部分已经移动)，则该方法返回步骤440，其中再次执行自动聚焦例程81(即，重新执行自动聚焦例程81)。

如上所述，根据所公开的概念，通过分析摄像装置52所捕获的图像，确定并测量手持电子设备4的移动，并由处理器装置72进行分析。通过确定手持电子设备4相对于场景的全部或一部分是移动的还是静止的，所公开的概念提供了智能自动聚焦能力，能够仅在需要时操作自动聚焦功能，从而节电。由于这样的自动聚焦发生在产生拍摄事件之前，因而缩短了拍摄时间(从用户指示期望拍摄照片到捕获图像的时间)，由此更有可能使用户将会拍摄到所期望的图像。此外，可以在不需要通常已出现在已知手持电子设备中的装置之外的任何附加装置的情况下提供这样的益处。

这里所描述的概念可以实现一个或多个另外的优点。该概念灵活地适于多个自动聚焦例程。此外，该概念可以应用多个自动聚焦例程。该灵活性还可以扩展至利用以不同方式确立感兴趣区域的例程进行的操作。此外，该概念可以应用于任何数目的具有摄像头的电子设备中，包括作为专用相机的设备、以及具有一些或不具有无线通信能力的设备。该概念也可以有利地应用于具有不同种类或配置的摄像装置52或其它硬件的设备。该概念的一些实施例的有利之处还在于，它们有效地利用了各个拍摄产生事件之间的自动聚焦例程。

该概念的示意性实施例还可以包括计算机可读存储介质上的计算机可读代码。该计算机可读存储介质可以包括可以存储可由计算机***或其组件(如处理器)读取或执行的数据或指令的任何数据存储设备。计算机可读介质的示例包括磁存储介质(如，ROM、软盘、硬盘等)、光记录介质(如，CD-ROM或DVD)、以及诸如载波之类的存储机制(如，通过因特网传输)。计算机可读介质也可以在联网计算机***上分布，从而以分布方式存储并执行计算机可读代码。此外，可以通过本公开所属领域的程序员来构建实现本发明的适应性实施例的功能程序、代码和代码段。

尽管已经详细地描述了所公开的和要求保护的概念的特定实施例，本领域技术人员将会理解，根据本公开的全部教导，可以开发这些细节的各种修改和备选项。因而，所公开的特定布置仅是示意性的而非限制性的，因为所公开的和所要求保护的概念的范围由所附权利要求及其等同物进行限定。

Claims (10)

1.一种用于提供自动聚焦例程的方法，包括：

至少部分地基于摄像装置的电池中剩余的电量电平来确定预定阈值；

确定作为第一帧的函数的第一图像信号与作为第二帧的函数的第二图像信号之间的改变度低于所述预定阈值，所述确定包括：分析第一图像信号和第二图像信号中的对应感兴趣区域，以确定对应感兴趣区域之间的差别；以及

响应于所述确定，执行自动聚焦例程。

2.如权利要求1所述的方法，其中分析对应感兴趣区域包括：分析整个图像信号。

3.如权利要求2所述的方法，其中分析对应感兴趣区域包括：分析少于整个图像信号的图像信号。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：在执行自动聚焦例程之后，检测拍摄事件，以及响应于所述检测拍摄事件，在存储器中存储多个图像之一。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：在执行自动聚焦例程之后，确定另一第一图像信号与另一第二图像信号之间的改变度低于预定阈值：以及

响应于所述确定，重新执行所述自动聚焦例程。

6.一种电子设备，包括：

包括处理器、存储器和电池的摄像装置，所述摄像装置适于检测多个图像，并将表示所述多个图像的图像信号传送至处理器，所述处理器适于：

至少部分地基于摄像装置的电池中剩余的电量电平来确定预定阈值；

确定作为第一帧的函数的第一图像信号与作为第二帧的函数的第二图像信号之间的改变度低于所述预定阈值：以及响应于所述确定，执行所述自动聚焦例程，所述确定包括：分析第一图像信号和第二图像信号中的对应感兴趣区域，以确定对应感兴趣区域之间的差别。

7.如权利要求6所述的电子设备，其中分析对应感兴趣区域包括：分析整个图像信号。

8.如权利要求6所述的电子设备，其中分析对应感兴趣区域包括：分析少于整个图像信号的图像信号。

9.如权利要求6所述的电子设备，其中所述处理器适于：在执行自动聚焦例程之后，检测拍摄事件，以及响应于所述检测拍摄事件，在与所述处理器相关联的存储器中存储多个图像之一。

10.如权利要求6所述的电子设备，其中所述处理器适于：

在执行自动聚焦例程之后，确定另一第一图像信号与另一第二图像信号之间的改变度低于预定阈值：以及

响应于所述确定，重新执行所述自动聚焦例程。

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