TWI407235B - 自動對焦系統及方法 - Google Patents

Description

自動對焦系統及方法

本發明系關於一種攝像技術，特別涉及一種自動對焦系統及自動對焦方法。

先前技術中，數碼相機在進行對焦時，是利用步進馬達將鏡頭內之對焦模組前後移動(所移動之距離以步數來表示)，由影像感測元件(如電荷耦合組件)接收透過對焦模組之光線，並通過數字訊號處理器計算對焦模組在對比值最大時所對應之對焦點。

先前之數碼相機在進行自動對焦時，不論當前位置與初始位置所差步數為多少，都會將對焦模組移動至初始位置，然後沿遠離初始位置的方向移動對焦模組並對影像感測元件採集之每幀圖像之對比值進行比較，以找到對比值最大時對焦模組所對應之對焦點。另外一種對焦方法是直接將對焦模組從當前位置移動至下一對焦位置，根據所產生起始位置及下一對焦位置所採集圖像之對比值，當對比值增加時繼續沿相同方向移動對焦模組並比較所採集之圖像之對比值，當所採集圖像之對比值減小時，就反方向移動對焦模組以找到最佳對焦點；當對比值減小時就反方向移動對焦模組並比較所採集 之圖像之對比值，當所採集圖像之對比值減小時，就再次反方向移動對焦模組以找到最佳對焦點。然而，這兩種自動對焦方法在對焦模組所處之當前位置不同時，自動對焦速度也各有優勢。如果只單純使用其中一種自動對焦方法，將使得對焦所需花費之時間過長，以致影響數碼相機之效能。

有鑑於此，有必要提供一種可根據對焦模組當前位置選擇對焦方式之自動對焦系統及自動對焦方法。

一種自動對焦系統，其包括一對焦模組、一判斷模組、一控制模組及一對比模組；對焦模組用於調焦；判斷模組判斷對焦模組之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否大於48步；控制模組根據判斷結果選擇對焦方式；當步數之差大於48步，控制模組控制對焦模組向起始位置方向運動，對比模組對從當前位置起連續採集之三幀圖像之對比值進行比較；當對比值依次減小時，沿背離起始位置方向移動對焦模組，並對所採集之圖像之對比值進行比較以找到最大對比值對應之對焦點進行圖像拍攝；當所採集之連續三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大或當前位置與起始位置所對應之步數之差小於48步時，控制對焦模組快速返回起始位置，再沿背離起始位置方向移動並對所採集之圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值之對焦點進行圖像拍攝。

一種自動對焦方法，其包括以下步驟：判斷對焦模組之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否 大於48步；如果步數之差大於48步，對焦模組向起始位置方向運動並從當前位置起連續採集三幀圖像；判斷連續採集之三幀圖像之對比值是否依次減小；如果對比值依次減小，就沿背離起始位置方向移動對焦模組，並對每幀圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值對應之對焦點進行圖像拍攝；當所採集之連續三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大或當前位置與起始位置所對應之步數之差小於48步時，控制對焦模組快速返回起始位置，再沿背離起始位置方向移動並對所採集之圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值之對焦點進行圖像拍攝。

與先前技術相比，本發明提供之自動對焦系統及方法通過判斷當前位置與起始位置所差之垂直同步周期以選擇自動對焦方式，從而有效提高了對焦速度，節省了對焦時間。

100‧‧‧自動對焦系統

10‧‧‧對焦模組

20‧‧‧判斷模組

30‧‧‧控制模組

40‧‧‧對比模組

圖1係本發明實施方式提供之自動對焦系統之功能模組示意圖。

圖2係圖1中自動對焦系統之對焦步數與對比值對應關係之示意圖。

圖3係本發明實施方式提供之自動對焦方法之流程圖。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。

如圖1所示，為本發明實施方式提供之一種自動對焦系統100，其包括一對焦模組10、一判斷模組20、一控制模組30及一對比模組40。

所述對焦模組10用於在對焦區域內移動，使被拍攝景物在影像感測元件上成像最清晰。所述對焦模組10在每一個垂直同步周期內運行12步，所述影像感測元件在採集圖像時，所述對焦模組10在一個垂直同步周期內運行所需時間為1/30s；當不採集圖像而快速移動時，所述對焦模組10在一個垂直同步周期內移動所需時間為12ms。所述垂直同步周期為影像感測元件採集一次影像信號的時間。可以理解，所述對焦模組10在一個垂直同步周期內所走的步數也可設定為其他步數。

所述判斷模組20用於判斷對焦模組10之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否大於48步，所述48步為對焦模組10在4個垂直同步周期內所走步數。

所述控制模組30用於根據判斷模組20之判斷結果以選擇自動對焦方式，並控制對焦模組10移動。當對焦模組10之當前位置與起始位置對應之步數之差小於48步時，所述控制模組30控制對焦模組10快速移動到起始位置，然後再控制所述對焦模組10沿遠離所述起始位置移動採集每個垂直同步周期內之圖像。當對焦模組10之當前位置與起始位置所對應之步數之差大於48步時，所述控制模組30控制對焦模組10從當前位置 沿靠近起始位置之方向移動，所述影像感測元件採集包括當前位置及從當前位置起兩個垂直同步周期內之連續三幀圖像。

所述對比模組40用於對所採集之圖像之對比值進行比對。當對焦模組10之當前位置與起始位置對應之步數之差在48步以內時，所述對比模組40從起始位置起對對焦模組10在每個垂直同步周期內移動過程中所採集之圖像之對比值進行分析，並記錄下對比值最大時對焦模組10之位置所對應之步數；直到採集之圖像之對比值減小時，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回對比值最大位置處。當對焦模組10之當前位置與起始位置所對應之步數之差大於48步時，所述對比模組40對所採集之從當前位置起之連續三幀圖像之對比值進行對比，當前三幀圖像之對比值依次減小時，所述控制模組30控制對焦模組10沿背離起始位置方向移動並採集每個垂直同步周期內之圖像，並對所採集之圖像之對比值進行比對，當採集之圖像之對比值減小時，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回對比值最大位置處；當連續採集之三幀圖像之前兩幀圖像之對比值增大時，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回起始位置，然後再沿背離起始位置的方向移動對焦模組10並採集每個垂直同步周期內之圖像之對比值進行分析，並記錄下對比值最大位置所對應之步數，當採集之圖像之對比值減小時，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回對比值最大位置處。

如圖2所示，所述對焦模組10之起始位置為1104步位置處，其對焦區間為1104-1248步之間。當對焦模組10之當前位置位於1140步位置處時，所述判斷模組20將對焦模組10當前位置所對應之1140步與起始位置所對應之1104步進行比較，得出位置之差小於48步；所述控制模組30直接控制對焦模組10快速返回起始位置1104處，然後沿背離起始位置方向移動對焦模組10，所述對比模組40對對焦模組10在每個垂直同步周期內移動過程中所採集之圖像之對比值進行分析，並記錄下對比值最大位置所對應之步數為1212；當採集到1236步位置處時發現採集之圖像之對比值減小，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回到1212步位置處。當對焦模組10之當前位置位於1200位置處時，所述判斷模組20將對焦模組10當前位置所對應之1200步與起始位置所對應之1104步進行比較，得出位置之差大於48步；沿起始位置方向移動對焦模組10，並連續採集從當前位置起兩個垂直同步周期內所對應之1200步，1188步及1176步之圖像；所述對比模組40對所採集圖像之對比值進行比較，判斷出對比值依次減小，控制模組30則控制對焦模組10沿背離起始位置方向移動並採集圖像；當採集到1236步位置處時發現採集之兩幀圖像之對比值減小，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回到1212步位置處。當前位置位於1236位置處時，所述判斷模組20將對焦模組10當前位置所對應之1236步與起始位置所對應之1104步進行比較，得出位置之差大於48步；沿起始位置方向移動對焦模組10，並採集從當前位置起兩個垂直同步周期 內所對應之1236步，1224步及1212步之圖像；所述對比模組40對所採集圖像之對比值進行比較，判斷出連續採集之三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大時，控制模組30則控制對焦模組10快速移動到起始位置1104處，然後沿背離起始位置方向移動對焦模組10並採集每一垂直同步周期內之圖像；當採集到1236步位置處時發現採集之圖像之對比值減小，所述控制模組30直接控制所述對焦模組10快速返回到1212步位置處。

如圖3所示，本發明還提供一種自動對焦方法，其包括以下步驟：S101：判斷對焦模組10之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否大於48步；S102：如果步數之差大於48步，對焦模組10向起始位置方向運動並對從當前位置起之連續三幀圖像進行採集；S103：判斷連續採集之三幀圖像之對比值是否依次減小；S104：如果對比值依次減小，就沿背離起始位置方向移動對焦模組10，並對每幀圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值對應之對焦點；所述對焦模組10沿背離起始位置方向移動過程中，所述對比模組10對所採集之每一幀圖像之對比值進行比較，並記錄下最大對比值所對應之位置；當採集之圖像之對比值減小時，控制所述對焦模組10快速返回對比值最大位置處； S201：當所採集之連續三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大或當前位置與起始位置所對應之步數之差小於48步時，控制對焦模組10快速返回起始位置，再沿背離起始位置方向移動並對所採集之圖像之對比值進行比較以找到最大對比值之對焦點；所述對焦模組10沿背離起始位置方向移動過程中，所述對比模組10對所採集之每一幀圖像之對比值進行比較，並記錄下最大對比值所對應之位置；當所述對焦模組10快速移動時，不採集圖像。

與先前技術相比，本發明實施方式提供之自動對焦系統及方法通過判斷當前位置與起始位置所差之垂直同步周期以選擇自動對焦方式，從而有效提高了對焦速度，節省了對焦時間。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧自動對焦系統

10‧‧‧對焦模組

20‧‧‧判斷模組

30‧‧‧控制模組

40‧‧‧對比模組

Claims (9)

1. 一種自動對焦系統，其包括一對焦模組、一判斷模組、一控制模組及一對比模組；對焦模組用於調焦；判斷模組判斷對焦模組之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否大於48步；控制模組根據判斷結果選擇對焦方式；當步數之差大於48步，控制模組控制對焦模組向起始位置方向運動，對比模組對從當前位置起連續採集之三幀圖像之對比值進行比較；當對比值依次減小時，沿背離起始位置方向移動對焦模組，並對所採集之圖像之對比值進行比較以找到最大對比值對應之對焦點；當所採集之連續三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大或當前位置與起始位置所對應之步數之差小於48步時，控制對焦模組快速返回起始位置，再沿背離起始位置方向移動並對所採集之圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值之對焦點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦系統，其中：所述對焦模組沿背離起始位置方向移動後採集之圖像之對比值減小時，所述控制模組直接控制所述對焦模組快速返回對比值最大位置處。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦系統，其中：對焦模組在每個垂直同步周期內運行12步，當採集圖像時對焦模組移動一個垂直同步周期所需時間為1/30s，當不採集圖像時對焦模組移動一個垂直同步周期所需時間為12ms。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦系統，其中：所述對焦模組沿背離起始位置方向移動過程中，所述對比模組對所採集之每一幀圖像之對比值進行比較，並記錄下最大對比值所對應之位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動對焦系統，其中：當所述對焦模組快速移動時，不採集圖像。
6. 一種自動對焦方法，其包括以下步驟：判斷對焦模組之當前位置與起始位置所對應之步數之差是否大於48步；如果步數之差大於48步，對焦模組向起始位置方向運動並從當前位置起連續採集三幀圖像；判斷連續採集之三幀圖像之對比值是否依次減小；如果對比值依次減小，就沿背離起始位置方向移動鏡片，並對每幀圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值對應之對焦點；當所採集之連續三幀圖像之前兩偵圖像之對比值增大或當前位置與起始位置所對應之步數之差小於48步時，控制對焦模組快速返回起始位置，再沿背離起始位置方向移動並對所採集之圖像之對比值進行比較，以找到最大對比值之對焦點。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動對焦方法，其中：所述對焦模組沿背離起始位置方向移動過程中，對所採集之每一幀圖像之對比值進行比較，並記錄下最大對比值所對應之位置。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自動對焦方法，其中：所述對 焦模組沿背離起始位置方向移動後採集之圖像之對比值減小時，直接控制所述對焦模組快速返回對比值最大位置處。
9. 如申請專利範圍第6項所述之自動對焦方法，其中：當所述對焦模組快速移動時，不採集圖像。