TWI538512B - 調整對焦位置的方法及電子裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種影像處理方法及裝置，且特別是有關於一種調整對焦位置的方法及電子裝置。
隨著光學技術的進步，可調整光圈、快門甚至可更換鏡頭的相機逐漸普及，相機的功能也趨於多樣化。其中，在使用相機拍攝影像時，為了突顯所拍攝影像中的主題，一般會採用所謂淺景深(shallow depth of field)的拍攝技巧，將相機透鏡的焦距聚集到影像中的特定距離範圍，使得此距離範圍內的物件可以清楚成像，同時也使得此距離範圍外的物件逐漸模糊。所謂景深(Depth of field，DOF)是用來描述在空間中可以清楚成像的距離範圍。
然而，一般相機鏡頭所能製造出的淺景深效果相當有限，若要獲致較佳的淺景深效果，則需倚賴大孔徑的鏡頭來加強遠距離物件的模糊化，而讓清楚成像的主題得以從背景中突顯出
來。然而，大孔徑鏡頭的體積龐大且價格昂價，並非一般消費型相機所能配備。因此，如何利用較低階的消費型相機來產生具有淺景深的影像，實為本領域技術所要解決的一大課題。
本發明提供一種調整對焦位置的方法及電子裝置，利用影像後處理方式來重新調整對焦位置。
本發明的調整對焦位置的方法，用於電子裝置。上述方法包括：依據第一鏡頭與第二鏡頭所分別擷取的第一影像與第二影像，獲得深度圖；將深度圖所涵蓋的多個深度值與景深表進行比對，以獲得多個對焦距離；依據由第一鏡頭以上述對焦距離所擷取的多張對焦影像，產生全景深影像；以及於全景深影像中，針對對焦選取位置以外的多個像素進行模糊化處理，藉以獲得調整影像。
在本發明的一實施例中，上述在產生全景深影像之後，可顯示上述全景深影像，以接收使用者在全景深影像中進行選取的對焦選取位置。
在本發明的一實施例中，上述於全景深影像中，針對對焦選取位置以外的像素進行模糊化處理，藉以獲得整影像的步驟中，可自深度圖取得上述對焦選取位置對應的指定深度值，並且將各像素對應的深度值分別與指定深度值進行比對，藉以對各像素進行模糊化處理。
在本發明的一實施例中，在將上述像素對應的深度值分別與指定深度值進行比對的步驟中，可依據各深度值與指定深度值的差異值，調整像素對應的模糊程度，並且依據模糊程度，對像素執行模糊化處理。
在本發明的一實施例中，在基於上述對焦影像產生全景深影像之後，可接收一模糊強度，並依據此模糊強度決定模糊程度的範圍。
在本發明的一實施例中，上述依據第一鏡頭與第二鏡頭所分別擷取的第一影像與第二影像，獲得深度圖的步驟中，藉由第一鏡頭與第二鏡頭同時以一基準焦距分別擷取第一影像與第二影像；計算第一影像與第二影像的水平位移值；以及以第一影像為基準，依據第一鏡頭與第二鏡頭之間的鏡頭距離、基準焦距與水平位移值而獲得深度圖。
在本發明的一實施例中，上述景深表內建於電子裝置中。
本發明的電子裝置，包括影像擷取單元、儲存單元以及處理單元。影像擷取單元包括第一鏡頭與第二鏡頭。儲存單元儲存影像擷取單元所擷取的影像。處理單元耦接至影像擷取單元與儲存單元，且執行一影像處理模組。影像處理模組包括：深度圖獲取模組，依據第一鏡頭與第二鏡頭所分別擷取的第一影像與第二影像，獲得深度圖；比對模組，將深度圖所涵蓋的多個深度值與景深表進行比對，以獲得多個對焦距離；全景深影像產生模組，依據由第一鏡頭以上述對焦距離所擷取的多張對焦影像，產生全
景深影像；以及對焦調整模組，於全景深影像中，針對對焦選取位置以外的多個像素執行模糊化處理，藉以獲得調整影像。
在本發明的一實施例中，上述電子裝置還包括：顯示模組，顯示全景深影像；以及輸入模組，接收使用者在全景深影像中進行選取的對焦選取位置。
在本發明的一實施例中，上述輸入模組接收一模糊強度，使得對焦調整模組依據模糊強度決定模糊程度的範圍。
在本發明的一實施例中，上述對焦調整模組自深度圖取得對焦選取位置對應的指定深度值，並且將各像素對應的深度值分別與指定深度值進行比對，以獲得各深度值與指定深度值的差異值，以及基於差異值調整各像素對應的模糊程度，而依據模糊程度，對各像素執行模糊化處理。
在本發明的一實施例中，上述第一鏡頭與第二鏡頭同時以一基準焦距分別擷取第一影像與第二影像。其中，上述深度圖獲取模組計算第一影像與第二影像的水平位移值，並且，以第一影像為基準，依據第一鏡頭與第二鏡頭之間的鏡頭距離、基準焦距與水平位移值而獲得深度圖。
基於上述，本發明利用影像後處理的方式來獲得全景深影像，並於此全景深影像中重新調整對焦位置，使得所拍攝的影像得以具有淺景深的效果。據此，即便是不具有大光圈(large aperture)等高規格配備的電子裝置，亦可利用本發明的方法來獲得具有淺景深效果的影像。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧電子裝置
110‧‧‧影像擷取單元
111‧‧‧第一鏡頭
112‧‧‧第二鏡頭
120‧‧‧處理單元
130‧‧‧儲存單元
140‧‧‧影像處理模組
141‧‧‧深度圖獲取模組
142‧‧‧比對模組
143‧‧‧全景深影像產生模組
144‧‧‧對焦調整模組
31‧‧‧物體
301‧‧‧基準線
401‧‧‧景深表
402‧‧‧影像資料庫
411‧‧‧顯示模組
412‧‧‧輸入模組
50‧‧‧觸控螢幕
501‧‧‧對焦選取位置
510‧‧‧全景深影像
520‧‧‧強度控制功能列
530‧‧‧手指
600‧‧‧調整影像
b‧‧‧鏡頭距離
d‧‧‧水平位移值
f‧‧‧基準焦距
Z‧‧‧深度值
S205~S220‧‧‧調整對焦位置的方法各步驟
圖1是依照本發明一實施例的電子裝置的方塊圖。
圖2是依照本發明一實施例的調整對焦位置的方法流程圖。
圖3是依照本發明一實施例的計算深度值的示意圖。
圖4是依照本發明另一實施例的電子裝置的方塊圖。
圖5是依照本發明一實施例的顯示全景深影像的示意圖。
圖6是依照本發明一實施例所繪示的調整影像的示意圖。
本發明提出一種調整對焦位置的方法及電子裝置，在拍攝影像後，利用影像後處理方式重新依據一對焦選取位置來產生一張重新對焦的調整影像。為了使本發明之內容更為明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。
圖1是依照本發明一實施例的電子裝置的方塊圖。請參照圖1，本實施例的電子裝置10例如是手機、智慧型手機、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、PDA手機、筆記本型電腦或平板電腦等，其包影像擷取單元110、處理單元120以及儲存單元130。
影像擷取單元110包括第一鏡頭111與第二鏡頭112，其用以擷取影像。上述第一鏡頭111與第二鏡頭112例如是標準鏡頭、廣角鏡頭、變焦鏡頭等。第一鏡頭111及第二鏡頭112其中之一為左鏡頭(用以拍攝左眼影像)，其中另一為右鏡頭(用以拍攝右眼影像)。另外，影像擷取單元110還可包括感光元件以及光圈等，但不限於此。感光元件例如是電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)元件或其他元件。在此僅為舉例說明，並不以此為限。
儲存單元130例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、快閃記憶體(Flash memory)、硬碟或其他類似裝置或這些裝置的組合。在本實施例中，儲存單元130記錄了可由處理單元120執行的影像處理模組140。
處理單元120例如是中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可編程的一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可編程控制器、專用積體電路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、可編程邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。處理單元120耦接至影像擷取單元110及儲存單元130，而可存取並執行記錄在儲存單元130中的影像處理模組140，以執行調整對焦位置的功
能。
影像處理模組140例如是由電腦程式語言算撰寫的程式碼片段，上述程式碼片段儲存於儲存單元130中並且包括多個指令，藉由處理單元120來執行上述程式碼片段。另外，在其他實施例中，上述影像處理模組140中亦可以是由一或多個電路所組成的硬體組件，其耦接至處理單元120，並且由處理單元120來驅動，在此並不限制。在此，影像處理模組140包括深度圖獲取模組141、比對模組142、全景深影像產生模組143以及對焦調整模組144。以下即舉實施例說明電子裝置10執行調整對焦位置的詳細步驟。
圖2是依照本發明一實施例的調整對焦位置的方法流程圖。本實施例的方法適用於圖1的電子裝置10，以下即搭配電子裝置10中的各項元件說明本發明的調整對焦位置方法的詳細步驟。
首先，在步驟S205中，深度圖(depth map)獲取模組141依據第一鏡頭111與第二鏡頭112所分別擷取的第一影像與第二影像，獲得深度圖。上述深度圖是用以記錄自第一鏡頭111與第二鏡頭112的基準線(base line)至所觀測的物體之間的深度值。在此，以第一影像為基準，計算第一影像中各像素的深度值。
具體而言，藉由第一鏡頭111與第二鏡頭112同時以相同的參數分別擷取第一影像與第二影像。上述參數包括基準焦距、光圈、快門、白平衡等，本實施例並不設限。接著，深度圖
獲取模組141計算第一影像與第二影像的水平位移值。其中，越靠近第一鏡頭111及第二鏡頭112的物體，其在第一影像與第二影像中的水平位移值會越大，而越遠第一鏡頭111及第二鏡頭112的物體，其在第一影像與第二影像中的水平位移值會越小。然後，深度圖獲取模組141以第一影像為基準，依據第一鏡頭111與第二鏡頭112之間的鏡頭距離、基準焦距與水平位移值而獲得深度圖。
舉例來說，圖3是依照本發明一實施例的計算深度值的示意圖。於圖3中，連接第一鏡頭111與第二鏡頭112的直線一般稱之為基準線301。由於第一鏡頭111與第二鏡頭112是水平方向的位移，因此物體31在第一影像和第二影像會在水平方向上具有一水平位移值d，也就是像差(disparity)。在本實施例中，假設第一鏡頭111與第二鏡頭112的基準焦距為f，且第一鏡頭111與第二鏡頭112之間的鏡頭距離為b，利用公式Z=(b×f)/d即可計算出深度值Z，進而獲得深度圖。
接著，在步驟S210中，比對模組142將深度圖所涵蓋的多個深度值與景深表進行比對，以獲得多個對焦距離。在此，景深表中記錄了多個對焦距離，以及各對焦距離對應的景深範圍。由深度圖以及景深表可以得知所拍攝的場景需要幾張影像才能包含此場景所有的景深，同時也能決定這幾張影像的對焦距離。景深表例如表1所示，一個對焦距離具有對應的景深範圍。而表1的景深表僅為舉例說明，實際應用並不以此為限。
之後，在步驟S215中，全景深影像產生模組143依據由第一鏡頭111(因深度圖是以第一影像為基準而計算出)以上述對焦距離所擷取的多張對焦影像，產生全景深(All-in-Focus)影像。上述全景深影像為一張從前景到後景都清晰的照片。例如，在步驟S210獲得N個對焦距離F_1~F_N，即，對焦距離F_1~F_N的景深範圍包括深度表全部所記錄的深度值。接著，利用第一鏡頭111以對焦距離F_1來擷取對焦影像I_1、以對焦距離F_2來擷取對焦影像I_2…、以對焦距離F_N來擷取對焦影像I_N。然後，全景深影像產生模組143經由全景深演算法而由對焦影像I_1~I_N來產生一張包含此場景所有景深的全景深影像。
然後，在步驟S220中，對焦調整模組144於全景深影像中，針對一對焦選取位置以外的多個像素執行模糊化處理，藉以獲得調整影像。也就是說，對全景深影像重新進行對焦處理，以改變對焦位置。例如，在產生全景深影像之後，電子裝置10顯示全景深影像，以接收使用者在全景深影像中進行選取的對焦選取位置，之後將對焦選取位置以外的像素執行模糊化處理。底下再舉一實施例來說明。
圖4是依照本發明另一實施例的電子裝置的方塊圖。本
實施例進一步說明電子裝置10中的其他構件。請參照圖4，儲存單元130還包括景深表401與影像資料庫402。即，景深表401內建於電子裝置10。影像資料庫402用以儲存影像擷取單元110所擷取的影像。另外，電子裝置10還包括顯示模組411與輸入模組412。顯示模組411例如為顯示器，其用以顯示全景深影像。輸入模組412例如為按鍵、觸控面板或傳聲器等，其用以接收使用者在全景深影像中進行選取的對焦選取位置。
另外，顯示模組411與輸入模組412亦可整合而成為一個觸控螢幕，於觸控螢幕中顯示全景深影像，並由使用者在觸控螢幕中選取欲進行對焦的對焦選取位置。底下舉一實施例來說明。
圖5是依照本發明一實施例的顯示全景深影像的示意圖。請參照圖5，在觸控螢幕50中顯示全景深影像510，而全景深影像510的獲得可參照步驟S205~S215的說明。據此，使用者便能夠在觸控螢幕50上選取想要對焦的位置。另外，在本實施例中，於觸控螢幕50顯示全景深影像510的同時，顯示一強度控制功能列520，以方便使用者同時選擇背景的模糊強度，而依據所選擇的模糊強度來決定背景的模糊程度的範圍。此強度控制功能列520例如是用以模擬光圈大小變化的效果。
如圖5所示，使用者選擇對焦在最前方的輪胎，而以手指530點選對焦選取位置501。輸入模組412在接收到對焦選取位置501之後，由對焦調整模組144自深度圖取得對焦選取位置501對應的深度值，即指定深度值D_preserve。接著，將各像素對應
的深度值分別與指定深度值D_preserve進行比對，以獲得各深度值與指定深度值的差異值，並且基於差異值來調整各像素對應的模糊程度。進而，對焦調整模組144依據模糊程度對各像素執行模糊化處理。上述模糊化處理可以是高斯濾波器模糊(Gaussian filter blur)演算法或等向濾波器模糊(Bilateral filter blur)演算法等。
例如，深度值與指定深度值D_preserve相同的像素不進行模糊化處理，而深度值與指定深度值D_preserve不同的像素則會依據其深度值與指定深度值D_preserve之間的差異值來決定。例如，依據各深度值與指定深度值的差異值，調整各像素對應的模糊程度，並依據模糊程度，對各像素執行模糊化處理。差異值越大代表離對焦平面越遠，因此模糊程度越大；相反的，差異值越小代表離對焦平面越近，因此模糊程度越小。
在根據對焦選取位置501與強度控制功能列520所選擇的模糊強度，即可獲得如圖6所示的調整影像600。圖6是依照本發明一實施例所繪示的調整影像的示意圖。在圖6中為了方便說明僅以實線描繪來表示前景，即，與對焦選取位置501具有相同深度值的區域(最前方的輪胎)，且以虛線描繪來表示背景，並未在圖6中表現出模糊程度。然，可以理解的是，於實際影像的表現中，背景區域是會隨著差異值的不同而有不同的模糊程度。另外，在顯示調整影像600之後，仍可藉由強度控制功能列520來調整模糊強度。
綜上所述，在上述實施例中利用兩個鏡頭來獲得左、右眼影像，藉此來獲得一深度圖，並藉由深度圖來產生一全景深影像，再以全景深影像來產生一張重新對焦的調整影像。據此，利用影像後處理方式即可讓使用者重新選擇對焦的位置，並且還可供使用者來調整在非對焦選取位置以外區域的模糊強度，使得調整影像能夠獲得大光圈的效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S205~S220‧‧‧調整對焦位置的方法各步驟
Claims (10)
- 一種調整對焦位置的方法，用於一電子裝置，該方法包括：藉由一第一鏡頭與一第二鏡頭同時以一基準焦距分別擷取一第一影像與一第二影像；計算該第一影像與該第二影像的一水平位移值；以該第一影像為基準，依據該第一鏡頭與該第二鏡頭之間的一鏡頭距離、該基準焦距與該水平位移值而獲得一深度圖；將該深度圖所涵蓋的多個深度值與一景深表進行比對，以獲得多個對焦距離；依據由該第一鏡頭以該些對焦距離所擷取的多張對焦影像，產生一全景深影像；以及於該全景深影像中，針對一對焦選取位置以外的多個像素進行一模糊化處理，藉以獲得一調整影像。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在產生該全景深影像的步驟之後，更包括：顯示該全景深影像，以接收一使用者在該全景深影像中進行選取的該對焦選取位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中於該全景深影像中，針對該對焦選取位置以外的該些像素進行該模糊化處理，藉以獲得該調整影像的步驟包括：自該深度圖取得該對焦選取位置對應的一指定深度值；以及將該些像素對應的該些深度值分別與該指定深度值進行比 對，藉以對該些像素進行該模糊化處理。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中將該些像素對應的該些深度值分別與該指定深度值進行比對的步驟包括：依據每一該些深度值與該指定深度值的一差異值，調整每一該些像素對應的一模糊程度；以及依據該模糊程度，對每一該些像素執行該模糊化處理。
- 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中在基於該些對焦影像產生該全景深影像的步驟之後，更包括：接收一模糊強度；以及依據該模糊強度決定該模糊程度的範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該景深表內建於該電子裝置中。
- 一種電子裝置，包括：一影像擷取單元，包括一第一鏡頭與一第二鏡頭；一儲存單元，儲存該影像擷取單元所擷取的影像；以及一處理單元，耦接至該影像擷取單元與該儲存單元，且執行一影像處理模組，其中該影像處理模組包括：一深度圖獲取模組，依據該第一鏡頭與該第二鏡頭所分別擷取的一第一影像與一第二影像，獲得一深度圖；一比對模組，將該深度圖所涵蓋的多個深度值與一景深表進行比對，以獲得多個對焦距離；一全景深影像產生模組，依據由該第一鏡頭以該些對焦 距離所擷取的多張對焦影像，產生一全景深影像；以及一對焦調整模組，於該全景深影像中，針對一對焦選取位置以外的多個像素執行一模糊化處理，藉以獲得一調整影像，其中該第一鏡頭與該第二鏡頭同時以一基準焦距分別擷取該第一影像與該第二影像；其中，該深度圖獲取模組計算該第一影像與該第二影像的一水平位移值，並且，以該第一影像為基準，依據該第一鏡頭與該第二鏡頭之間的一鏡頭距離、該基準焦距與該水平位移值而獲得該深度圖。
- 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中該電子裝置更包括：一顯示模組，顯示該全景深影像；以及一輸入模組，接收一使用者在該全景深影像中進行選取的該對焦選取位置。
- 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中該輸入模組接收一模糊強度，使得該對焦調整模組依據該模糊強度決定一模糊程度的範圍。
- 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該對焦調整模組自該深度圖取得該對焦選取位置對應的一指定深度值，並且將該些像素對應的該些深度值分別與該指定深度值進行比對，以獲得每一該些深度值與該指定深度值的一差異值，以及基於該差異值調整每一該些像素對應的該模糊程度，而依據該模糊程 度，對每一該些像素執行該模糊化處理。
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