用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法技术

一种自动聚焦图像系统，其包括耦合到一聚焦信号产生器的一像素阵列。该像素阵列捕捉具有具一宽度的至少一个边缘的一图像。该聚焦信号产生器可产生一聚焦信号，该聚焦信号随边缘宽度和/或边缘宽度统计而变。一处理器接收该聚焦信号和/或该边缘宽度统计，且调整一聚焦透镜的一聚焦位置。可通过包括使用梯度等各种技术来确定该边缘宽度。可使用边缘宽度的一直方图来确定一特定图像是已聚焦的还是未聚焦的。具有一大的瘦边缘宽度计数的一直方图指示一已聚焦的图像。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201080066987.7、申请日为2010年5月27日、专利技术名称为“自动聚焦图像系统”的PCT国际专利技术专利申请的分案申请。
所揭示的标的物一般涉及自动聚焦电子捕捉的图像。
技术介绍
例如数码相机和数字摄像机等摄影设备可包含电子图像传感器，其捕捉光以用于分别处理成静止或视频图像。电子图像传感器通常包含数百万个光捕捉元件，例如光电二极管。例如相机等许多图像捕捉装置包括自动聚焦系统。自动聚焦过程包括以下步骤：捕捉图像；处理图像以确定其是否对焦；以及如果未对焦，那么产生用以改变聚焦透镜的聚焦位置的反馈信号。存在两种主要自动聚焦技术。第一种技术涉及对比度测量，另一技术考虑一对图像之间的相位差。在对比度方法中，分析邻近像素之间的强度差，且调整焦点，直到检测到最大对比度为止。尽管对于静态图片来说是可接受的，但对比度技术对于运动视频来说是不合适的。相位差方法包括将传入图像分裂成两个图像，其由单独的图像传感器捕捉。将两个图像进行比较以确定相位差。调整聚焦位置，直到两个图像匹配为止。相位差方法需要额外零件，例如光束分裂器和额外图像传感器。另外，相位差方法分析相对小的固定检测点带。具有较小的检测点群组易于导致误差，因为噪声可叠加到一个或一个以上点上。如检测点不与图像边缘重合，那么此技术也是无效的。最后，因为相位差方法将光分裂，因此撞击在光传感器上的光的量被切为两半或更多。在图像光强度已经较低的暗淡环境中，这可成为问题。
技术实现思路
本专利技术揭示一种自动聚焦图像系统，其包括耦合到聚焦信号产生器的像素阵列。该像素阵列捕捉图像，该图像具有具一宽度的至少一个边缘。该产生器产生聚焦信号，该聚焦信号随边缘宽度和边缘宽度的各种统计而变。附图说明图1是自动聚焦图像拾取设备的实施例的示意图。图2是自动聚焦图像拾取设备的替代实施例的示意图。图3是聚焦信号产生器的框图。图4是图像信号矩阵上的水平索贝尔算子的运算的说明。图5说明从水平梯度计算边缘宽度。图6A、图6B是具有倾斜角度φ的边界中的垂直边缘的边缘宽度的计算的说明。图6C、图6D是具有倾斜角度φ的边界中的水平边缘的边缘宽度的计算的说明。图7是计算倾斜角度并校正具有倾斜度的边界中的垂直边缘的边缘宽度。图8是垂直级联边缘的说明。图9A是紧密堆积的垂直条的群组的说明。图9B是越过图9A的图像信号的曲线图。图9C是越过图9A的水平索贝尔梯度的曲线图。图10是用以消除具有浅调制深度的紧密堆积边缘的过程的流程图。图11是说明用于计算细聚焦信号的边缘宽度范围的边缘宽度的直方图。图12是场景的说明。图13是说明图12的场景的聚焦扫描期间的窄边缘计数的变化的曲线图。图14是说明图12的场景的聚焦扫描期间的毛聚焦信号的变化的曲线图。图15是说明聚焦位置范围上的细聚焦信号的变化的曲线图。图16是显示场景中的多个对象以及该等对象中的一者上的选择标记的设备的说明。图17是排除校准器的第一实施例的框图。图18是排除校准器的第二实施例的框图。图19是用以确定一个边缘特性的排除范围的过程的流程图。图20是用以确定多个边缘特性的排除范围链的过程的流程图。图21是具有各自在不同照明下的不同聚焦距离处的边缘的场景的说明。图22是边缘的最大亮度的第一直方图以及在图21的区(壁钟)内的仅足够尖锐的边缘的第二直方图。图23是边缘的色调的第一直方图以及图21的区(壁钟)内的仅足够尖锐的边缘的第二直方图。图24是边缘上的亮度变化量值的第一直方图以及图21的区(壁钟)内的仅足够尖锐的边缘的第二直方图。图25是聚焦扫描过程的流程图。图26到图28是在不同聚焦位置处捕捉到的图12的场景的图像的说明。图29是说明图13的聚焦位置FA、FB和FC处的尖锐边缘计数对色调的曲线图。图30A是展示聚焦位置FA(“山脉、太阳和地平线”)的色调排除范围的曲线图。图30B是展示聚焦位置FB(“汽车”)的色调排除范围的曲线图。图30C是展示聚焦位置FC(“人”)的色调排除范围的曲线图。图31是展示在显示器上加亮的对应于图13的聚焦位置FA的呈尖锐聚焦的边缘的说明。图32是展示在显示器上加亮的图14的尖锐聚焦位置FB的边缘的说明。图33是展示图像捕捉装置上的供用户请求跳到下一较远或较近尖锐聚焦位置的按钮的说明。图34是处于搜寻模式的聚焦控制系统的流程图。图35是在搜寻聚焦位置FB以及随后切换到跟踪模式期间的窄边缘计数对聚焦位置的曲线图。图36是展示在搜寻对应于图35的聚焦位置FB期间的毛聚焦信号的曲线图。图37是其中聚焦系统切换到跟踪模式的替代实施例的窄边缘计数对聚焦位置的曲线图。图38是处于图37的搜寻模式的聚焦控制系统的流程图。图39是说明在使细聚焦信号维持最小的聚焦控制系统的实施例在跟踪移动对象期间的细聚焦信号的变化的曲线图。图40是说明在尖锐聚焦获取期间细聚焦信号如何随时间变化的曲线图。图41是说明在使细聚焦信号维持与最小值的偏移的聚焦控制系统的替代实施例跟踪移动对象期间的细聚焦信号的变化的曲线图。图42A是展示当选择区选择场景中的鸟且排除校准器在该鸟呈尖锐聚焦时校准该鸟时所捕捉到的第一图像的说明。图42B是展示在鸟已移动到图像捕捉画框的第二位置之后捕捉到的第二图像的说明。图42C是展示在鸟已从第二位置移动到第三位置之后捕捉到的第三图像的说明。图43是级联边缘的长度的第一直方图以及图42A的仅级联的足够尖锐的边缘(鸟)的第二直方图。图44是与边缘的垂直轴的倾斜角度的第一直方图以及图42A的仅足够尖锐的边缘(鸟)的第二直方图。图45是聚焦信号产生器的替代实施例的框图。图46是自动聚焦图像拾取设备的替代实施例的示意图。图47是具有主像素阵列和辅助像素阵列的自动聚焦图像拾取设备的实施例的示意图。图48是具有主像素阵列和辅助像素阵列的自动聚焦图像拾取设备的替代实施例的示意图。图49是具有主像素阵列和辅助像素阵列的自动聚焦图像拾取设备的替代实施例的示意图。图50是来自主像素阵列的边缘宽度的变化以及来自处于不同聚焦位置的辅助像素阵列的边缘宽度的变化的说明。具体实施方式所揭示的是一种自动聚焦图像系统，其包括耦合到聚焦信号产生器的像素阵列。该像素阵列捕捉图像，该图像具有具一宽度的至少一个边缘。聚焦信号产生器可产生聚焦信号，其随边缘宽度和/或边缘宽度的统计而变。处理器接收聚焦信号和/或边缘宽度的统计，并调整聚焦透镜的聚焦位置。边缘宽度可由包括使用梯度在内的各种技术来确定。可使用边缘宽度的直方图来确定特定图像是聚焦还是未聚焦。具有大的较瘦边缘宽度计数的直方图指示已聚焦的图像。架构通过参考数字来更具体地参考图式，图1展示自动聚焦图像捕捉系统102的实施例。系统102可为数字静态相机的一部分，但将理解，该系统可在需要图像的受控聚焦的任何装置中实施。系统102可包括聚焦透镜104、像素阵列和电路108、A/D转换器110、处理器112、显示器114、存储器卡116以及驱动电动机/电路118。来自场景的光穿过透镜104进入。像素阵列和电路108产生模拟信号，模拟信号由A/D转换器110转换为数字信号。像素阵列108可并入有镶嵌色彩图案，例如拜耳图案。可将数字信号发送到处理器112，其执行各种处理，例如色彩内插、聚焦位置控制、色彩校正、图像压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法，每一边缘宽度属于一图像中的多个边缘中的一者，该方法包括：排斥在多个尖锐聚焦位置处找出的多个足够尖锐的边缘。

【技术特征摘要】
1.一种用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法，每一边缘宽度属于一图像中的多个边缘中的一者，该方法包括：排斥在多个尖锐聚焦位置处找出的多个足够尖锐的边缘。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：找出排斥所述多个足够尖锐的边缘的一排除范围；以及，使用该排除范围对该多个边缘宽度进行过滤。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：使用具有通过所述过滤步骤过滤的该多个边缘宽度的该聚焦信号来控制对不处于该多个尖锐聚焦位置中的一尖锐聚焦位置的搜索。4.一种用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法，每一边缘宽度属于一图像中的多个边缘中的一者，该方法包括：从一第一图像从一给定区中的仅足够尖锐的边缘形成一排除范围；以及，在一第二图像中通过使用该排除范围对边缘宽度进行过滤来排斥若干边缘。5.一种用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法，每一边缘宽度属于一图像中的多个边缘中的一者，该方法包括：从多个特性中选择一第一特性；形成该第一特性的排除范围来排斥该图像中的多个不够尖锐的边缘。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：选择不同于该第一特性的一第二特性，该第二特性与未被选择的一第三特性相比，排除是不够尖锐的边缘且未被该第一特性的该等排除范围排除的更多边缘。7.一种用于产生随多个边缘宽度而变的一聚焦信号的方法，每一边缘宽度属于一图像中的多个边缘中的一者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑苍隆，
申请(专利权)人：郑苍隆，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG