[发明专利]基于对象尺寸的自动聚焦方法以及数字图像采集装置

说明书

本公开涉及一种基于对象尺寸的自动聚焦方法以及数字图像采集装置。该方法在包括透镜的数字图像采集装置中实现，并且该方法包括：采集场景的数字图像，其中，场景包括一个或多个对象；基于模式识别来识别一个或多个对象；基于预先存储的数据库确定识别的对象的一个或多个尺寸；基于识别的对象的确定的尺寸计算透镜距识别的对象的距离；基于计算的距离调节透镜位置。

技术领域

本公开的目的在于提供一种基于对象尺寸的自动聚焦方法以及数字图像采集装置。

背景技术

本公开涉及相机自动聚焦(AF)。AF系统的作用是确保一个或多个相机透镜移动到这样的位置，该位置使得兴趣对象落入一个或多个相机透镜的景深中。这使得细节量最大化并使光学模糊最小化。聚焦可以是手动的、固定的或自动的。大多数现代移动相机使用自动聚焦。

AF系统是以下3种主要的运行阶段相机控制算法(CCA)之一：AWB(自动白平衡)、AF、AE(自动曝光)。自动聚焦算法利用来自传感器的原始数据以及可提高精度的任何附加数据。

现今最常见的AF技术如下：

·对比度检测AF(CDAF)，其最常用，是一种基于图片细节数量的迭代方法。

·相位检测AF(PDAF)，其需要特殊的传感器技术。

1. 2PD-PDAF是一种其中每个像素包括两个光电二极管的PDAF技术，并且甚至可在1勒克斯的照度下工作。然而，由于每个像素需要两个光电二极管，所以最大分辨率受到限制。

2.MS-PDAF是基于金属屏蔽的PDAF，其具有较差的低光性能和较小的PDAF像素密度。

3.WM-PDAF是基于宽微透镜的PDAF，其中一个微透镜覆盖PDAF像素位置中的两个像素。该性能类似于MS-PDAF，除了由于没有用金属屏蔽阻挡光而损失较少的光信号之外。

·飞行时间(ToF)-需要单独硬件的激光AF(LAF)。

·连续AF(CAF)-在取景/预览期间连续运行AF，以在仍捕捉时使透镜位于焦点对准位置，或至少减少聚焦时间，或启用用于视频的AF。

·混合AF(HAF)-数种不同方法相结合，以决定合适的透镜位置。

CDAF的优点是简单且有成本效益。无需专门的硬件就可以纯软件运行。

然而，CDAF速度仍存在一些关键限制，该CDAF速度由以下因素所致：

1.用于确定透镜移动方向的时间。需要至少2次迭代循环(每个迭代循环是1至3帧)来确定使透镜移动的方向。

2.用于执行粗略搜索的时间，需要3-8次迭代(每次迭代是1至3帧)。其中，步长不能增加，因为它很容易绕过峰值并引起振荡。

CDAF速度计算：

当相机以每秒30帧(30fps)运行时，每30ms有一帧到达。单次AF迭代需要2至3帧(需要时间来将透镜设置在新位置)。因此，全AF搜索需要至少2×2(方向搜索)+2×3(3个粗步长)+2×1＝10帧或300ms。

在实践中，总聚焦时间可达到1秒或甚至更长。

CDAF的前2个步骤占用总AF时间的70-80％。

上述数字使得典型CDAF的速度性能对于大多数现代移动电话和数码相机来说是不可接受的。

就速度而言，有数种解决方案明显优于CDAF解决方案，例如PDAF和ToF。