攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)，使得能夠從透鏡可移動范圍中選擇適合進(jìn)行對焦的透鏡位置范圍，從而能高精度且快速地進(jìn)行對焦。本發(fā)明的攝像裝置進(jìn)行聚焦控制，具有：信號轉(zhuǎn)換處理部分，將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號；圖像獲取部分，獲取從信號轉(zhuǎn)換處理部分輸出的視頻信號；對焦區(qū)域設(shè)定部分，在圖像獲取部分獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū)域的對焦區(qū)域；有效范圍選擇部分，一邊使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出對焦區(qū)域中的圖像的有效代碼密度，根據(jù)有效代碼密度判斷透鏡的位置是否在適合對焦的有效范圍內(nèi)；焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分，在有效范圍選擇部分判斷為透鏡的位置位于有效范圍內(nèi)時求出透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。
【專利說明】攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 自動聚焦是指使照相機(jī)的對焦（使焦點(diǎn)對準(zhǔn)）實(shí)現(xiàn)自動化的功能。
[0003] 自動聚焦由大體可分成兩個步驟的控制動作進(jìn)行。
[0004] 首先，在第一步驟中計測用于判斷焦點(diǎn)是否對焦的對焦區(qū)域中的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。
[0005] 接著，在第二步驟中使用在第一步驟測得的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度搜索焦點(diǎn)對準(zhǔn)度成為最大 值的焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置。在現(xiàn)有技術(shù)中通常采用爬山搜索方式。在該搜索方法中，采用決定焦 點(diǎn)對準(zhǔn)度在規(guī)定閾值水平以上的透鏡位置的區(qū)域，并根據(jù)其范圍使透鏡朝向焦點(diǎn)對準(zhǔn)度的 值的梯度增加的方向移動的方法。此后，在峰值附近仔細(xì)搜索，由此來搜索成為峰值的透鏡 位置。
[0006] 作為本【技術(shù)領(lǐng)域】的【背景技術(shù)】，在特開2009-42621號公報（專利文獻(xiàn)1)中公開了 一種方案，其中具有攝像單元和焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，攝像單元用于將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為電信 號，焦點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)根據(jù)表示圖像清晰度的評價值來調(diào)節(jié)透鏡的焦點(diǎn)位置，該評價值根據(jù)從 攝像單元輸出的信號算出。此外，還具有：聚焦區(qū)域設(shè)定單元，其在拍攝畫面中設(shè)定成為評 價值計算區(qū)域的聚焦區(qū)域；透鏡移動單元，其使透鏡在焦點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)移動；以及評價值 計算單元，其針對每個通過透鏡移動單元移動到的透鏡位置計算評價值，在該方案中，一邊 使透鏡移動，一邊從近距離側(cè)開始進(jìn)行在各個透鏡位置獲取評價值的評價值獲取動作，并 在評價值大于或者等于規(guī)定的閾值的透鏡位置進(jìn)行拍攝。
[0007] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-42621號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 上述專利文獻(xiàn)1所公開的自動聚焦控制中存在以下問題。
[0011] 首先，在低照明度的場合等對比度值低的拍攝環(huán)境中，焦點(diǎn)對準(zhǔn)度的值容易受到 雜波（Noise)的影響，可能會因?yàn)殡s波而識別不到真正的峰值位置。此時，無法將透鏡位置 控制在適當(dāng)?shù)慕裹c(diǎn)對準(zhǔn)位置，導(dǎo)致被拍攝體圖像模糊。
[0012] 本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)，使得能夠從透鏡 可移動范圍中選擇適合進(jìn)行對焦的透鏡位置范圍，從而能夠高精度地進(jìn)行對焦。
[0013] 解決方案
[0014] 為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種攝像裝置，其是進(jìn)行聚焦控制的攝像裝置，該 攝像裝置的特征在于，具有：信號轉(zhuǎn)換處理部分，其將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號；圖像 獲取部分，其獲取從信號轉(zhuǎn)換處理部分輸出的視頻信號；對焦區(qū)域設(shè)定部分，其在圖像獲取 部分獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū)域的對焦區(qū)域；有效范圍選擇部分，其一邊 使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出對焦區(qū)域中的圖像的有效代碼密度，并根據(jù)有效 代碼密度判斷透鏡的位置是否在適合對焦的有效范圍內(nèi)；焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分，在有效范 圍選擇部分判斷為透鏡的位置位于所述有效范圍內(nèi)時，該焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分求出透鏡位 置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。
[0015] 發(fā)明效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種攝像裝置、攝像方法以及攝像系統(tǒng)，使得能夠從透鏡可 移動范圍中選擇適合進(jìn)行對焦的透鏡位置范圍，能夠高精度地進(jìn)行對焦。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖的示例。
[0018] 圖2是說明在本實(shí)施例的對焦區(qū)域設(shè)定部分中進(jìn)行的圖像處理的說明圖。
[0019] 圖3是表示焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置為48step時的照相機(jī)的透鏡的可移動范圍內(nèi)的焦點(diǎn)對 準(zhǔn)度、可移動范圍內(nèi)的（1)有效范圍和（2)無效范圍以及任意的透鏡位置處的獲取圖像的 示例的圖。
[0020] 圖4是對任意評價區(qū)域（X，y)中的任意像素 P(x，y)進(jìn)行方向編碼的示例圖。
[0021] 圖5是基于有效代碼、無效代碼的方向代碼圖像。
[0022] 圖6是將評價區(qū)域中的部分區(qū)域內(nèi)的有效代碼密度標(biāo)繪在透鏡的可移動范圍而 得到的圖。
[0023] 圖7是說明由焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分求出的評價區(qū)域的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度以及統(tǒng)計焦點(diǎn) 對準(zhǔn)度的說明圖。
[0024] 圖8是使用黃金分割法搜索最大值的搜索方法的說明圖。
[0025] 圖9表示本實(shí)施例的處理流程。
[0026] 圖10表示采用了第二實(shí)施例所涉及的發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 第一實(shí)施例
[0028] 以下參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0029] 在本實(shí)施例中說明攝像裝置的示例。
[0030] 圖1是本實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)圖的示例。
[0031] 攝像裝置具有照相機(jī)信號處理部分10、透鏡單元11、攝像器件12、雜波除去部分 13、A/D轉(zhuǎn)換部分14、透鏡控制部分17以及電動機(jī)驅(qū)動部分18。
[0032] 透鏡單元11具有透鏡20和驅(qū)動透鏡20用的電動機(jī)19,通過驅(qū)動透鏡20來進(jìn)行 聚焦控制。
[0033] 從透鏡20入射的圖像被輸入到攝像器件12中，攝像器件12對形成在受光面上的 被拍攝體的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將所得的攝像信號發(fā)送到雜波除去部分13。此后，在 雜波除去部分13中進(jìn)行規(guī)定的雜波除去處理，在A/D轉(zhuǎn)換部分14中進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后，作為 數(shù)字?jǐn)z像信號發(fā)送到照相機(jī)信號處理部分10。
[0034] 照相機(jī)信號處理部分10具有信號轉(zhuǎn)換處理部分15和圖像處理部分16。信號轉(zhuǎn)換 處理部分15通過對供應(yīng)來的數(shù)字?jǐn)z像信號實(shí)施規(guī)定的信號處理而將數(shù)字?jǐn)z像信號例如轉(zhuǎn) 換成基于NTSC(National Television Standards Committee，國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會）制式 或者PAL (Phase Alternating Line,逐行倒相）制式等的標(biāo)準(zhǔn)的信號形式的視頻信號后輸 出到外部或者圖像處理部分16。
[0035] 圖像處理部分16由圖像獲取部分16A、對焦區(qū)域設(shè)定部分16B、有效范圍選擇部分 16C以及焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D構(gòu)成。
[0036] 圖像獲取部分16A是監(jiān)視用攝像機(jī)等的攝像器件，其獲取由照相機(jī)拍攝的圖像， 并且將視頻信號輸入到對焦區(qū)域設(shè)定部分16B。
[0037] 對焦區(qū)域設(shè)定部分16B在所輸入的照相機(jī)的圖像視頻信號的區(qū)域中設(shè)定用于評 價焦點(diǎn)是否對準(zhǔn)的評價區(qū)域，并將該評價區(qū)域的圖像信息輸出到有效范圍選擇部分16C和 焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D。
[0038] 有效范圍選擇部分16C使用從對焦區(qū)域設(shè)定部分16B獲得的對焦區(qū)域的信息以及 從圖像獲取部分16A獲得的圖像信息，來判斷當(dāng)前的透鏡位置是適合進(jìn)行對焦（以下稱為 "有效范圍"）還是不適合進(jìn)行對焦（以下稱為"無效范圍"）。關(guān)于該判斷方法的詳細(xì)內(nèi)容 在后述部分說明。判斷結(jié)果被輸出到焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D或者/以及透鏡控制部分 17。
[0039] 焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D根據(jù)在對焦區(qū)域設(shè)定部分16B中設(shè)定的對焦區(qū)域的圖像 信息，計測由照相機(jī)拍攝的圖像的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。所測得的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度被輸出到透鏡控制部 分17。
[0040] 透鏡控制部分17根據(jù)從有效范圍選擇部分16C輸入的有效范圍和無效范圍的信 息、以及從焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D輸入的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度的結(jié)果來控制透鏡位置（這一內(nèi)容在 后述部分進(jìn)行詳細(xì)說明）。具體來說是，在當(dāng)前的透鏡位置不在有效范圍內(nèi)時，在不求取焦點(diǎn) 對準(zhǔn)度的情況下使透鏡移動，在透鏡位置位于有效范圍內(nèi)時，在有效范圍內(nèi)搜索焦點(diǎn)對準(zhǔn)度 的最大值，并將透鏡移動到焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置。通過采用本結(jié)構(gòu)，從透鏡可移動范圍選擇適合進(jìn)行 對焦的透鏡位置范圍，從而能夠高精度地進(jìn)行對焦，并且能夠快速進(jìn)行用于決定焦點(diǎn)對準(zhǔn)位 置的控制。此外，也可以構(gòu)造成在透鏡位置不位于有效范圍內(nèi)時也求取焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。
[0041] 從透鏡控制部分17輸出的透鏡控制指令被輸出到電動機(jī)驅(qū)動器18。電動機(jī)驅(qū)動 器18根據(jù)透鏡控制指令對用于驅(qū)動透鏡20的電動機(jī)19進(jìn)行驅(qū)動，由此來進(jìn)行聚焦控制。
[0042] 以下對設(shè)置在圖像處理部分16內(nèi)的圖像獲取部分16A、對焦區(qū)域設(shè)定部分16B、有 效范圍選擇部分16C以及焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分16D進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0043] 首先參照圖2并且適當(dāng)參照圖1說明對焦區(qū)域設(shè)定部分16B。
[0044] 圖2是說明在本實(shí)施例的對焦區(qū)域設(shè)定部分16B中進(jìn)行的圖像處理的說明圖。
[0045] 圖2(a)示出了從圖像獲取部分16A獲取的圖像20中的對焦區(qū)域21和取樣點(diǎn) 22 (以三角形表示的點(diǎn)）。圖2 (b)示出了取樣點(diǎn)22中的采用各種方法選擇出的評價點(diǎn)23。 圖2(c)示出了以選擇出的評價點(diǎn)23為中心設(shè)定的評價區(qū)域24。
[0046] 在對焦區(qū)域設(shè)定部分16B中，首先如圖2(a)所示，輸入由圖像輸入部分10獲取的 圖像20,設(shè)定進(jìn)行對焦時使用的對焦區(qū)域21。該對焦區(qū)域21可以任意設(shè)定。接著，設(shè)定對 焦區(qū)域21中的取樣點(diǎn)22。作為取樣點(diǎn)22的設(shè)定方法，例如可以如圖2(a)所示，在對焦區(qū) 域21中設(shè)定網(wǎng)格狀的取樣點(diǎn)22。不過，取樣點(diǎn)22的設(shè)定方法不在此限。
[0047] 此后，如圖2(b)所示，在取樣點(diǎn)22中設(shè)定對所獲得的圖像20進(jìn)行對焦評價用的 評價點(diǎn)23。在此，作為評價點(diǎn)23的設(shè)定方法，可以使用通過sobel方式獲得的圖像上的被 拍攝體的邊緣信息來進(jìn)行設(shè)定。以下說明采用sobel方式來設(shè)定評價點(diǎn)23的方法。
[0048] 首先，根據(jù)式（1)對圖像進(jìn)行取樣，以設(shè)定處理圖像20。
[0049] [式 1]
[0050] X = aXSx, y = bXSy··· (1)
[0051] [式 2]
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種攝像裝置，其是進(jìn)行聚焦控制的攝像裝置，該攝像裝置的特征在于，具有： 信號轉(zhuǎn)換處理部分，其將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號； 圖像獲取部分，其獲取從所述信號轉(zhuǎn)換處理部分輸出的視頻信號； 對焦區(qū)域設(shè)定部分，其在所述圖像獲取部分獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū) 域的對焦區(qū)域； 有效范圍選擇部分，其一邊使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出所述對焦區(qū)域中 的圖像的有效代碼密度，并根據(jù)所述有效代碼密度判斷所述透鏡的位置是否在適合對焦的 有效范圍內(nèi)； 焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分，在所述有效范圍選擇部分判斷為所述透鏡的位置位于所述有效 范圍內(nèi)時，所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分求出所述透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度；以及 透鏡控制部分，其根據(jù)所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度控制所述透鏡位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 在所述有效范圍選擇部分判斷為透鏡的位置位于所述有效范圍以外時，所述焦點(diǎn)對準(zhǔn) 度計算部分不求出所述透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度。
3. 如權(quán)利要求1或者2所述的攝像裝置，其特征在于， 所述有效范圍選擇部分不根據(jù)所述有效代碼密度，而是根據(jù)有效代碼的大小來判斷所 述透鏡的位置是否在適合對焦的有效范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 將對任意像素與位于任意像素附近的附近像素之間的明亮度變化變得最大的亮度梯 度方向進(jìn)行量化而得到的方向代碼中的、所述任意像素與位于所述任意像素附近的附近像 素之間的亮度差分大于閾值的代碼作為有效代碼，所述有效代碼密度是所述對焦區(qū)域中的 所述有效代碼的密度的值。
5. 如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于， 所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分在根據(jù)所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度求出焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置時，采用黃金分割 法來求出焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置。
6. -種攝像裝置，其是進(jìn)行聚焦控制的攝像裝置，該攝像裝置的特征在于，具有： 信號轉(zhuǎn)換處理部分，其將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號； 圖像獲取部分，其獲取從所述信號轉(zhuǎn)換處理部分輸出的視頻信號； 對焦區(qū)域設(shè)定部分，其在所述圖像獲取部分獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū) 域的對焦區(qū)域； 有效范圍選擇部分，其一邊使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出所述對焦區(qū)域中 的圖像的有效代碼密度，并根據(jù)所述有效代碼密度判斷所述透鏡的位置是否在適合對焦的 第一范圍內(nèi)； 焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分，在所述有效范圍選擇部分判斷為所述透鏡的位置位于所述第一 范圍內(nèi)時，所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分求出所述透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)度；以及 透鏡控制部分，其根據(jù)所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度控制所述透鏡位置。
7. -種攝像方法，其是進(jìn)行聚焦控制的攝像方法，該攝像方法的特征在于，包括： 將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號的步驟； 在根據(jù)所述視頻信號獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū)域的對焦區(qū)域的步 驟； 一邊使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出所述對焦區(qū)域中的圖像的有效代碼密 度，并根據(jù)所述有效代碼密度判斷所述透鏡的位置是否在適合對焦的有效范圍內(nèi)的步驟； 在判斷為所述透鏡的位置位于所述有效范圍內(nèi)時，求出所述透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)值的 步驟。
8. -種攝像系統(tǒng)，其特征在于，具有： 對監(jiān)視區(qū)域內(nèi)進(jìn)行拍攝的攝像裝置； 信號轉(zhuǎn)換處理部分，其將被拍攝體圖像轉(zhuǎn)換為視頻信號； 圖像獲取部分，其獲取從所述信號轉(zhuǎn)換處理部分輸出的視頻信號； 對焦區(qū)域設(shè)定部分，其在所述圖像獲取部分獲取的拍攝畫面中設(shè)定成為評價值計算區(qū) 域的對焦區(qū)域； 有效范圍選擇部分，其一邊使透鏡移動，一邊針對各個透鏡位置求出所述對焦區(qū)域中 的圖像的有效代碼密度，并根據(jù)所述有效代碼密度判斷所述透鏡的位置是否在適合對焦的 有效范圍內(nèi)；以及 焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分，在所述有效范圍選擇部分判斷為所述透鏡的位置位于所述有效 范圍內(nèi)時，所述焦點(diǎn)對準(zhǔn)度計算部分求出所述透鏡位置的焦點(diǎn)對準(zhǔn)值。
【文檔編號】G02B7/28GK104301603SQ201410330933
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】李媛, 三好雅則, 西口友明 申請人:日立產(chǎn)業(yè)控制解決方案有限公司