專(zhuān)利名稱(chēng)：高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于捕獲圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)，并且更具體地涉及用于高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
實(shí)現(xiàn)用于捕獲圖像數(shù)據(jù)的高效方法是當(dāng)代電子設(shè)備的設(shè)計(jì)者和制造商需要考慮的重要事情。然而，高效地利用電子設(shè)備來(lái)捕獲圖像數(shù)據(jù)可能給系統(tǒng)設(shè)計(jì)者帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。例如，對(duì)提高系統(tǒng)功能和性能的日益增強(qiáng)的需求可能需要更多的系統(tǒng)處理能力，并且需要額外的硬件資源。在處理或硬件需求方面的增長(zhǎng)還可能會(huì)由于增長(zhǎng)的生產(chǎn)成本和操作的低效而導(dǎo)致相應(yīng)的不利經(jīng)濟(jì)沖擊。
此外，雖然用于執(zhí)行各種高級(jí)操作的增強(qiáng)的設(shè)備能力可以給系統(tǒng)用戶(hù)提供額外的益處，但是也可能使得對(duì)各種系統(tǒng)部件的控制和管理的需求增加。例如，高效捕獲數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的增強(qiáng)電子設(shè)備可能由于所涉及的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的巨大數(shù)量和復(fù)雜性而從高效的實(shí)現(xiàn)方式中受益。
由于對(duì)系統(tǒng)資源的日益增長(zhǎng)的需求以及數(shù)據(jù)量的大幅增加，顯然，開(kāi)發(fā)用于分析圖像數(shù)據(jù)的新技術(shù)是一件相關(guān)電子技術(shù)中一件值得關(guān)注的事情。因此，出于所有上述原因，開(kāi)發(fā)用于捕獲圖像數(shù)據(jù)的高效系統(tǒng)仍然是當(dāng)代電子設(shè)備的設(shè)計(jì)者、制造商及用戶(hù)需要考慮的重要事情。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，公開(kāi)了用于高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方
法。在一個(gè)實(shí)施例中，為了優(yōu)化所捕獲圖像的景深特性，景深(DOF)管理器可以利用光學(xué)變焦模塊執(zhí)行光學(xué)變焦功能，以在物理上將數(shù)碼相機(jī)的透鏡單元調(diào)節(jié)到最優(yōu)光學(xué)變焦值。DOF管理器隨后可以利用數(shù)碼變焦模塊
4執(zhí)行數(shù)碼變焦功能以補(bǔ)償前面的光學(xué)變焦功能，由此產(chǎn)生具有與相機(jī)用戶(hù)最初希望的表觀變焦特性相同的特性的圖像。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，DOF管理器首先讀取用于光學(xué)變焦模塊的光學(xué)變焦值。DOF管理器還讀取到所希望的目標(biāo)對(duì)象的當(dāng)前對(duì)象距離。隨后，DOF管理器從先前根據(jù)指定標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的查找表訪問(wèn)最優(yōu)變焦值(光學(xué)變焦值和相應(yīng)的數(shù)碼變焦值)。DOF管理器然后將來(lái)自査找表的最優(yōu)變焦值應(yīng)用到光學(xué)變焦模塊和數(shù)碼變焦模塊。最后，數(shù)碼相機(jī)的圖像傳感器利用經(jīng)優(yōu)化的變焦值(光學(xué)變焦值和數(shù)碼變焦值)捕獲經(jīng)優(yōu)化的圖像。因此，本發(fā)明提供了用于高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的經(jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的圖1的捕獲子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的圖1的控制模塊的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的圖3的存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的景深的示圖；圖6是圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)碼變焦過(guò)程的示圖；圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)優(yōu)化的變焦值的曲線圖；圖8A-8B是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于優(yōu)化景深的方法歩驟的流程圖；以及
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于優(yōu)化景深的方法步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及對(duì)圖像數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)的改進(jìn)。呈現(xiàn)下面的描述以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且是在專(zhuān)利申請(qǐng)及其要求的背景中來(lái)提供下面的描述的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)很容易地清楚對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的各種修改，并且這里的一般原理可以被應(yīng)用到其它實(shí)施例中。因此，本發(fā)明不希望被限定到所示出的實(shí)施例，而是與符合在此描述的原理和特征的最寬范圍一致。
本發(fā)明包括用于高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方法，并且包括執(zhí)行數(shù)碼變焦功能的數(shù)碼變焦模塊，以及控制數(shù)碼相機(jī)的透鏡單元執(zhí)行光學(xué)變焦功能的光學(xué)變焦模塊。景深管理器執(zhí)行變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程以選擇用于光學(xué)變焦模塊和數(shù)碼變焦模塊的最優(yōu)變焦值，由此優(yōu)化由相機(jī)設(shè)備所捕獲的圖像的圖像質(zhì)量特性。
現(xiàn)在參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的相機(jī)設(shè)備110的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在圖1的實(shí)施例中，相機(jī)設(shè)備110可以包括但不限于捕獲子系統(tǒng)
114、系統(tǒng)總線116和控制模塊118。在圖1的實(shí)施例中，捕獲子系統(tǒng)114可以光耦合到攝影(photographic)目標(biāo)112，并且還可以經(jīng)由系統(tǒng)總線116電耦合到控制模塊118。
在替代實(shí)施例中，相機(jī)設(shè)備110可以包括除了結(jié)合圖1的實(shí)施例討論的那些組件的某些之外的其它組件，或者不包括結(jié)合圖1的實(shí)施例討論的那些組件的某些而包括其它組件。另外，在某些實(shí)施例中，或者可以在除了圖1的相機(jī)設(shè)備110以外的任何適當(dāng)類(lèi)型的電子設(shè)備中體現(xiàn)本發(fā)明。例如，相機(jī)設(shè)備110或者可以被實(shí)現(xiàn)為成像設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備或消費(fèi)者電子設(shè)備。
在圖1的實(shí)施例中， 一旦系統(tǒng)用戶(hù)將捕獲子系統(tǒng)114聚焦在目標(biāo)112上并請(qǐng)求相機(jī)設(shè)備110捕獲與目標(biāo)112相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，則控制模塊118可以經(jīng)由系統(tǒng)總線116指示捕獲子系統(tǒng)114捕獲表示目標(biāo)112的圖像數(shù)據(jù)。所捕獲的圖像數(shù)據(jù)隨后通過(guò)系統(tǒng)總線116傳送到控制模塊118，控制模塊118可以作為響應(yīng)而對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種處理和功能。系統(tǒng)總線116還可以在捕獲子系統(tǒng)114和控制模塊118之間雙向傳遞各種狀態(tài)和控制信號(hào)。
現(xiàn)在參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的圖1的捕獲子系統(tǒng)114的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在圖2的實(shí)施例中，捕獲子系統(tǒng)114包括但不限于快門(mén)218、透鏡單元220、圖像傳感器224、紅、綠和藍(lán)(R/G/B)放大器228、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器230、接口 232以及光學(xué)變焦控制器236。在替代實(shí)施例中，捕獲子系統(tǒng)114可以容易地包括除了結(jié)合圖2的實(shí)施例討論的那些組件的某些之外的其它組件，或者可以不包括結(jié)合圖2的實(shí)施例討論的那些組件的某些而包括其它組件。
在圖2的實(shí)施例中，捕獲子系統(tǒng)114通過(guò)沿著光路徑236、對(duì)圖像傳感器224產(chǎn)生影響的反射光來(lái)捕獲與目標(biāo)112相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)?？梢园姾神詈掀骷?CCD)的圖像傳感器224可以作為響應(yīng)而生成表示目標(biāo)112的一組圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)隨后可以被路由通過(guò)紅、綠和藍(lán)放大器228、 A/D轉(zhuǎn)換器230以及接口 232。來(lái)自接口 232的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)總線116傳遞到用于適當(dāng)處理和存儲(chǔ)的控制模塊118。諸如CMOS或線性陣列之類(lèi)的其它類(lèi)型的圖像捕獲傳感器也可以考慮用來(lái)結(jié)合本發(fā)明捕獲圖像數(shù)據(jù)。在圖2的實(shí)施例中，透鏡單元220可以以支持由光學(xué)變焦236響應(yīng)于來(lái)自控制模塊118 (圖1)的命令而控制的機(jī)械變焦功能的任何高效方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合圖5-9進(jìn)一步討論捕獲子系統(tǒng)的使用和功能。
現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的圖1的控制模塊118的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在圖3的實(shí)施例中，控制模塊U8包括但不限于取景器308、中央處理單元(CPU) 344、存儲(chǔ)器346，以及一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出接口(I/O) 348。取景器308、 CPU 344、存儲(chǔ)器346和I/O 348的每個(gè)都經(jīng)由公共系統(tǒng)總線116耦合并通信，公共系統(tǒng)總線116還與捕獲子系統(tǒng)114通信。在替代實(shí)施例中，控制模塊118可以包括除了結(jié)合圖3的實(shí)施例討論的那些組件的某些之外的其它組件，或者可以不包括結(jié)合圖3的實(shí)施例討論的那些組件的某些而包括其它組件。
在圖3的實(shí)施例中，CPU 344可以被實(shí)現(xiàn)為包括任何適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥髟O(shè)備?；蛘撸梢岳萌魏纹渌m當(dāng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU 344。例如，CPU344可以被實(shí)現(xiàn)為包括某些專(zhuān)用集成電路(ASIC)或者其它適當(dāng)?shù)碾娮釉O(shè)備。存儲(chǔ)器346可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)設(shè)備，包括但不限于只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，以及各種類(lèi)型的非易失性存儲(chǔ)器，例如軟盤(pán)設(shè)備、硬盤(pán)設(shè)備或閃存。I/O 348可以提供用于輔助相機(jī)設(shè)備IIO與包括系統(tǒng)用戶(hù)或另外的電子設(shè)備在內(nèi)的任何外部實(shí)體之間的通信的一個(gè)或多個(gè)高效接口。可以利用任何適當(dāng)?shù)妮斎牒?或輸出設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)1/0 348。下面將結(jié)合圖4至9進(jìn)一步討論控制模塊118的操作和使用。本發(fā)明的圖3的存儲(chǔ)器346的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在圖4的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器346可以包括但不限于相機(jī)應(yīng)用程序412、操作系統(tǒng)414、景深(DOF)管理器416、數(shù)碼變焦模塊418、景深(DOF)參數(shù)420、變焦值422以及圖像數(shù)據(jù)424。在替代實(shí)施例中，存儲(chǔ)器346可以容易地包括除了結(jié)合圖4的實(shí)施例討論的那些組件之外的其它組件，或者可以不包括結(jié)合圖4的實(shí)施例討論的那些組件而包括其它組件。
在圖4的實(shí)施例中，相機(jī)應(yīng)用程序412可以包括由CPU 344 (圖3)執(zhí)行以執(zhí)行相機(jī)設(shè)備110的各種功能和操作的程序指令。相機(jī)應(yīng)用程序412的特殊性質(zhì)和功能取決于諸如相應(yīng)的相機(jī)設(shè)備110的類(lèi)型和特殊應(yīng)用之類(lèi)的因素而變化。在圖4的實(shí)施例中，操作系統(tǒng)414優(yōu)選地控制并協(xié)調(diào)相機(jī)設(shè)備110的低層功能。
根據(jù)本發(fā)明，DOF管理器416可以控制并協(xié)調(diào)變焦優(yōu)化過(guò)程以選擇最優(yōu)的變焦值422用于捕獲圖像數(shù)據(jù)424。變焦值422可以包括用于數(shù)碼變焦418和光學(xué)變焦236 (圖2)的具體設(shè)置。在圖4的實(shí)施例中，DOF參數(shù)420可以包括DOF管理器416優(yōu)化變焦值422所需的任何適當(dāng)?shù)闹祷蛐畔?。下面將結(jié)合圖5-9進(jìn)一步討論執(zhí)行變焦優(yōu)化過(guò)程的DOF管理器416的使用。
現(xiàn)在參考圖5，示出了圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的景深(DOF)的示圖。圖5的示圖被呈現(xiàn)用于圖示說(shuō)明的目的，并且在替代實(shí)施例中，景深可以包括除了圖5的示例示出的那些特性或參數(shù)的某些之外的其它特性或參數(shù)，或者不包括圖5的示例示出的那些特性或參數(shù)的某些而包括其它特性或參數(shù)。
在圖5的實(shí)施例中，示出了具有所定義的各種相關(guān)距離和參數(shù)的透鏡514。相機(jī)一般能夠準(zhǔn)確地聚焦在僅一個(gè)平面上。任何其它平面上的點(diǎn)對(duì)象都被成像為圓盤(pán)而非點(diǎn)，并且平面離焦平面越遠(yuǎn)，該圓盤(pán)越大。然而，如果該圓盤(pán)(稱(chēng)為模糊斑點(diǎn))足夠小，則不能與點(diǎn)區(qū)分開(kāi)，從而可接受的清晰度區(qū)存在于焦平面任一側(cè)的兩個(gè)平面之間。該區(qū)稱(chēng)為景深(DOF)。最近的平面是DOF的近極限，而最遠(yuǎn)的平面是DOF的遠(yuǎn)極限。足夠小的
8模糊斑點(diǎn)的直徑稱(chēng)為散光圈(the circle of confiision)。
在圖5的示例中，在近極限526 (由距離、定義)和遠(yuǎn)極限522 (由距離w,定義)之間示出了 DOF。對(duì)光圈大小進(jìn)行控制來(lái)控制模糊斑點(diǎn)的
大小，并且聚焦確定DOF的位置。隨著光圈的大小減小(或者f數(shù)被增加)，散焦模糊斑點(diǎn)的大小減小而DOF增加。但是，在暗光的環(huán)境中，光圈可能需要增大并且快門(mén)速度減小以獲得用于充分捕獲圖像的足夠的光。因此，可以通過(guò)操作相機(jī)110使用于光學(xué)變焦236的變焦值被設(shè)置(或縮小)得盡可能遠(yuǎn)來(lái)使DOF最大化，以捕獲所希望的目標(biāo)對(duì)象112。在圖5的示例中，離透鏡514的距離為"的目標(biāo)對(duì)象112在焦距v處處于聚焦中(例如，在圖2的圖像傳感器224上)。在距離t^和、處的目
標(biāo)對(duì)像可以分別在焦距v,和、處處于聚焦中。在焦距v處，它們被成像為
模糊斑點(diǎn)。景深受孔徑光闌直徑"的影響。當(dāng)模糊斑點(diǎn)直徑等于散光圈c時(shí)，]定義.
時(shí)，DOF的近極限和遠(yuǎn)極限由縱軸522和縱軸526之間的距離^和^來(lái)
在圖5的示例中，可由下面的公式來(lái)定義DOF:
w廣w
乂
2
m —
其中，t^是聚焦中的較遠(yuǎn)對(duì)象的距離，^是聚焦中的較近對(duì)象的距離，/
是焦長(zhǎng)，w是對(duì)象距離，v是圖像距離，c是散光圈，J是光圈直徑，m是圖像放大率(等于"/v)，而W是f數(shù)(等于/AO 。
現(xiàn)在參考圖6，示出了圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)碼變焦過(guò)程
的示圖。在替代實(shí)施例中，本發(fā)明可以使用各種其它配置和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)
碼變焦過(guò)程。
在圖6的示例中，示出了全尺寸圖像614，其中，在框的中央有一示例性目標(biāo)對(duì)象(人)。圖6的示例還示出了由虛線所界定的較小框圍起來(lái)的較小的經(jīng)放大的(zoomed-in)圖像618。在圖6的實(shí)施例中，相機(jī)110可以使用數(shù)碼變焦418 (圖4)通過(guò)利用任何高效的技術(shù)在電子學(xué)上對(duì)圖像執(zhí)行數(shù)碼變焦過(guò)程。例如，在某些實(shí)施例中，數(shù)碼變焦418可以剪切或移除全尺寸圖像614中落在經(jīng)放大的圖像618的外面的區(qū)域。數(shù)碼變焦418隨后可以通過(guò)利用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)增大經(jīng)放大圖像618的表觀(apparent)尺寸以匹配全尺寸圖像614的原始尺寸。例如，在某些實(shí)施例中，數(shù)碼變焦418可以從經(jīng)放大的圖像618復(fù)制相鄰像素，直到呈現(xiàn)了足夠的像素來(lái)將經(jīng)放大的圖像618填充為全尺寸圖像。
如上結(jié)合圖5所討論的，為了優(yōu)化所捕獲圖像的景深特性，DOF管理器416 (圖4)可以有利地將透鏡單元220 (圖2)縮小(延長(zhǎng)焦長(zhǎng))至最優(yōu)的光學(xué)變焦值。根據(jù)本發(fā)明，DOF管理器416隨后可以高效地利用數(shù)碼變焦418通過(guò)利用數(shù)碼變焦418執(zhí)行數(shù)碼放大過(guò)程來(lái)補(bǔ)償前面的光學(xué)縮小過(guò)程，由此產(chǎn)生具有與相機(jī)用戶(hù)最初希望的表觀變焦特性相同的特性的經(jīng)放大的圖像618。下面將結(jié)合圖7-9進(jìn)一步討論最優(yōu)變焦設(shè)置的推導(dǎo)。
現(xiàn)在參考圖7，示出了圖示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)優(yōu)化的變焦值的曲線圖。圖7的實(shí)施例是出于圖示說(shuō)明的目的而呈現(xiàn)的，并且在替代實(shí)施例中，可以利用除了結(jié)合圖7的實(shí)施例討論的那些技術(shù)和配置的某些以外的其它技術(shù)和配置來(lái)優(yōu)化變焦值，或者可以不用結(jié)合圖7的實(shí)施例討論的那些技術(shù)和配置的某些而用其它技術(shù)和配置來(lái)優(yōu)化變焦值。
在圖7的曲線圖中，在縱軸上示出了用于光學(xué)變焦236 (圖2)的光學(xué)變焦值，而在水平軸上示出了數(shù)碼變焦418 (圖4)的數(shù)碼變焦值。在圖7的示例中示出了近似同心的一組六個(gè)逐漸變小的周線。在其它實(shí)施例中，可以利用任何其它數(shù)目的周線或形狀。在圖7的實(shí)施例中，每個(gè)周線表示在給定對(duì)象距離處所捕獲的圖像的不同等級(jí)的圖像質(zhì)量。在圖7的實(shí)施例中，最外面的周線表示最差的圖像質(zhì)量。圖像質(zhì)量沿著一系列相鄰周線逐漸增加，直到達(dá)到中央周線中的最優(yōu)圖像質(zhì)量。
圖7的曲線圖示出了用于標(biāo)識(shí)光學(xué)變焦236和數(shù)碼變焦418的最優(yōu)變焦設(shè)置的無(wú)約束解和受約束解。最優(yōu)變焦設(shè)置可以通過(guò)應(yīng)用任何高效的技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)標(biāo)識(shí)。例如，可以選擇與所捕獲圖像的最優(yōu)圖像質(zhì)量特性(例如最優(yōu)圖像細(xì)節(jié)或最優(yōu)景深)相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)變焦設(shè)置。在圖7的實(shí)施例中，無(wú)約束解將最優(yōu)變焦設(shè)置標(biāo)識(shí)為中央周線中的黑色區(qū)域718。對(duì)于受約束解，曲線714圖示出了滿(mǎn)足相機(jī)用戶(hù)表觀上所希望的變焦設(shè)置的所有可能的變焦設(shè)置對(duì)(光學(xué)和數(shù)碼)。最優(yōu)變焦設(shè)置被標(biāo)識(shí)在曲線714接觸最高等級(jí)周線的位置722處。下面結(jié)合圖8-9進(jìn)一步討論用于標(biāo)識(shí)和使用最優(yōu)變焦設(shè)置的另外的技術(shù)。現(xiàn)在參考圖8A-8B，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于優(yōu)化景深的方法歩驟的流程圖。圖8的實(shí)施例被呈現(xiàn)用于圖示說(shuō)明的目的，并且在替代實(shí)施例中，本發(fā)明可以容易地利用除了結(jié)合圖8的實(shí)施例討論的那些以外的各種其它步驟和序列。
在圖8A的步驟814中，景深(DOF)管理器416首先讀取用于控制相機(jī)設(shè)備110的透鏡單元220的光學(xué)變焦236的光學(xué)變焦值。在步驟818，相機(jī)設(shè)備110的圖像傳感器224捕獲并存儲(chǔ)與目標(biāo)對(duì)象112相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)424。在步驟822， DOF管理器416讀取到目標(biāo)對(duì)象112的當(dāng)前對(duì)象距離。然后，在步驟826， DOF管理器416指示光學(xué)變焦236將光學(xué)變焦值遞減-AZ。的縮小值。
在步驟830， DOF管理器416計(jì)算用于遞增數(shù)碼變焦值的放大值+ 由此補(bǔ)償來(lái)自前面步驟826的光學(xué)變焦值的遞減。在步驟834，
DOF管理器416將新的數(shù)碼變焦值應(yīng)用到數(shù)碼變焦418，并且圖像傳感器224利用更新的變焦值(光學(xué)變焦值和數(shù)碼變焦值)捕獲新的圖像。圖8A的處理隨后通過(guò)連接字母"A"前進(jìn)到圖8B的步驟838。
在步驟838， DOF管理器416判定剛才的變焦值與當(dāng)前更新后的變焦值(來(lái)自步驟834)的表觀變焦特性是否相同。如果表觀變焦特性不同，則圖8B的處理通過(guò)連接字母"B"返回到圖8A的步驟830。但是，如果步驟838中的表觀變焦特性相同，則在步驟842， DOF管理器416通過(guò)利用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算來(lái)自步驟834的新的圖像的質(zhì)量特性。
在步驟846， DOF管理器416判定是否已利用任何高效的方法將針對(duì)新圖像的質(zhì)量度量最大化。例如，在某些實(shí)施例中，可以利用圖7的周線曲線圖方法。如果針對(duì)新圖像的質(zhì)量度量未最大化，則圖8B的處理通過(guò)連接字母"C"返回到圖8A的步驟826。但是，如果步驟846中針對(duì)新圖像的質(zhì)量度量己最大化，則在步驟850中，DOF管理器416可以應(yīng)用供相機(jī)設(shè)備110使用的最終的光學(xué)變焦值和最終的數(shù)碼變焦值。
現(xiàn)在參考圖9，示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于優(yōu)化景深的方法步驟的流程圖。圖9的實(shí)施例被呈現(xiàn)用于圖示說(shuō)明的目的，并且在替代實(shí)施例中，本發(fā)明可以容易地利用除了結(jié)合圖9的實(shí)施例討論的那些以外的
ii各種其它步驟和序列。
在圖9的實(shí)施例中，在步驟910,景深(DOF)管理器416首先讀取 用于控制相機(jī)設(shè)備110的透鏡單元220的光學(xué)變焦236的光學(xué)變焦值。在 步驟914， DOF管理器416讀取到目標(biāo)對(duì)象112的當(dāng)前對(duì)象距離。然后， 在步驟918， DOF管理器416從先前根據(jù)指定標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的變焦值査找表 (LUT)訪問(wèn)最優(yōu)變焦值(光學(xué)變焦值和對(duì)應(yīng)的最優(yōu)數(shù)碼變焦值)。在圖 9的實(shí)施例中，最優(yōu)變焦值可以是基于相關(guān)相機(jī)參數(shù)的，包括但不限于由 相機(jī)用戶(hù)設(shè)置的初始光學(xué)變焦值以及到所希望的目標(biāo)對(duì)象112的當(dāng)前目標(biāo) 距離。在步驟922， DOF管理器416將來(lái)自LUT的最優(yōu)變焦值分別應(yīng)用到 光學(xué)變焦236和數(shù)碼變焦418。最后，在步驟926，圖像傳感器224利用 經(jīng)優(yōu)化的變焦值(光學(xué)變焦值和數(shù)碼變焦值)捕獲新圖像。圖9的處理隨 后可以終止。因此，本發(fā)明提供了用于高效地優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置 的經(jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。
已經(jīng)參考某些實(shí)施例解釋了本發(fā)明。根據(jù)本公開(kāi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 會(huì)清楚其它實(shí)施例。例如，可以利用除了在上述實(shí)施例中描述的那些配置 和技術(shù)以外的配置和技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。另外，可以結(jié)合除了上述那些系 統(tǒng)以外的系統(tǒng)來(lái)高效地使用本發(fā)明。因此，本發(fā)明意圖涵蓋對(duì)上述實(shí)施例 的這些和其它變體，本發(fā)明僅僅由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)化相機(jī)設(shè)備中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)，包括光學(xué)變焦模塊，控制所述相機(jī)設(shè)備的透鏡單元來(lái)執(zhí)行光學(xué)變焦功能；數(shù)碼變焦模塊，執(zhí)行數(shù)碼變焦功能；以及景深管理器，執(zhí)行變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程，以選擇所述光學(xué)變焦模塊和所述數(shù)碼變焦模塊的最優(yōu)變焦值，由此來(lái)優(yōu)化由所述相機(jī)設(shè)備捕獲的圖像的圖像質(zhì)量特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)變焦功能是物理上調(diào) 節(jié)所述相機(jī)設(shè)備的所述透鏡單元的縮小功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)碼變焦功能是由所述相 機(jī)設(shè)備上的軟件過(guò)程控制的放大功能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述放大功能數(shù)字地剪切所述 圖像以產(chǎn)生經(jīng)剪切的圖像，隨后所述放大功能數(shù)字地?cái)U(kuò)展所述經(jīng)剪切的圖 像以產(chǎn)生最終的圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述縮小功能優(yōu)化所述圖像質(zhì) 量特性，所述放大功能被執(zhí)行以補(bǔ)償所述縮小功能，以產(chǎn)生與由相機(jī)用戶(hù) 最初選擇的表觀變焦特性相同的表觀變焦特性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述圖像質(zhì)量特性包括所述圖 像的景深特性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述相機(jī)設(shè)備包括具有所述光 學(xué)變焦模塊、所述透鏡單元及捕獲所述圖像的圖像傳感器的捕獲子部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述相機(jī)設(shè)備包括具有處理器 設(shè)備的控制模塊，所述處理器設(shè)備控制所述景深管理器和數(shù)碼變焦模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器通過(guò)計(jì)算并評(píng) 估與所述圖像相對(duì)應(yīng)的圖像質(zhì)量周線來(lái)選擇所述最優(yōu)變焦值，所述最優(yōu)變 焦值包括最優(yōu)光學(xué)變焦值和最優(yōu)數(shù)碼變焦值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器利用無(wú)約束 解來(lái)標(biāo)識(shí)所述圖像質(zhì)量周線中的所述最優(yōu)變焦值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器利用受約束解來(lái)標(biāo)識(shí)所述圖像質(zhì)量周線中的所述最優(yōu)變焦值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程利用 離線技術(shù)來(lái)選擇所述最優(yōu)變焦值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器讀取由相機(jī)用戶(hù)設(shè)置的初始光學(xué)變焦值，所述景深管理器還讀取目標(biāo)對(duì)象相對(duì)于所述 相機(jī)設(shè)備的目標(biāo)距離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器參考變焦值 查找表來(lái)確定所述最優(yōu)變焦值，所述變焦值查找表是先前基于所定義的變 焦設(shè)置選擇標(biāo)準(zhǔn)而實(shí)現(xiàn)的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述相機(jī)設(shè)備利用所述最優(yōu) 變焦值來(lái)捕獲具有經(jīng)優(yōu)化的圖像質(zhì)量特性的所述圖像。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程利用 離線技術(shù)來(lái)選擇所述最優(yōu)變焦值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器讀取由相機(jī) 用戶(hù)設(shè)置的初始光學(xué)變焦值，所述景深管理器還讀取目標(biāo)對(duì)象相對(duì)于所述 相機(jī)設(shè)備的目標(biāo)距離，所述相機(jī)設(shè)備捕獲并存儲(chǔ)初始圖像。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器執(zhí)行迭代過(guò) 程以產(chǎn)生更新的變焦值，所述迭代過(guò)程遞減所述光學(xué)變焦模塊的光學(xué)變焦 值，遞增所述數(shù)碼變焦模塊的數(shù)碼變焦值以補(bǔ)償對(duì)所述光學(xué)變焦值的遞 減，所述相機(jī)設(shè)備利用所述更新后的變焦值來(lái)捕獲評(píng)估圖像。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述景深管理器重復(fù)所述迭 代過(guò)程直到所述圖像質(zhì)量特性被優(yōu)化，所述相機(jī)設(shè)備隨后捕獲最終的經(jīng)優(yōu) 化的圖像。
20. —種用于優(yōu)化相機(jī)設(shè)備中的變焦設(shè)置的方法，包括 利用光學(xué)變焦模塊控制所述相機(jī)設(shè)備的透鏡單元以執(zhí)行光學(xué)變焦功能；通過(guò)利用數(shù)碼變焦模塊來(lái)執(zhí)行數(shù)碼變焦功能；以及利用景深管理器執(zhí)行變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程以選擇所述光學(xué)變焦模塊和所 述數(shù)碼變焦模塊的最優(yōu)變焦值，所述變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程由此來(lái)優(yōu)化由所述 相機(jī)設(shè)備捕獲的圖像的圖像質(zhì)量特性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方法。用于高效優(yōu)化數(shù)碼相機(jī)中的變焦設(shè)置的系統(tǒng)和方法包括執(zhí)行數(shù)碼變焦功能的數(shù)碼變焦模塊，以及控制數(shù)碼相機(jī)的透鏡單元以執(zhí)行光學(xué)變焦功能的光學(xué)變焦模塊。景深管理器執(zhí)行變焦設(shè)置優(yōu)化過(guò)程以選擇用于所述光學(xué)變焦模塊和所述數(shù)碼變焦模塊的最優(yōu)變焦值，由此來(lái)優(yōu)化由相機(jī)設(shè)備捕獲的圖像的圖像質(zhì)量特性。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101600050SQ20091013738
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者保羅·黃, 尼考勞斯·喬治斯, 費(fèi)瑞德瑞克·卡皮奧 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社;索尼電子有限公司