Способ облегчения фокусировки

Авторы патента:


Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки
Способ облегчения фокусировки

 


Владельцы патента RU 2466438:

РЭД.КОМ, ИНК. (US)

Изобретение относится к обеспечению информации о фокусировке. Производят регистрацию изображения с использованием двумерной матрицы оптических датчиков. Преобразуют сигнал зарегистрированного изображения в структуру данных в виде двумерной матрицы пиксельных значений, показывающих количество света, зарегистрированное оптическими датчиками. Производят выработку размытого изображения путем сочетания выбранного пиксельного значения с пиксельными значениями в его окрестности. Сравнивают выбранное пиксельное значения с соответствующим пиксельным значением размытого изображения для определения степени фокусировки и обеспечивают визуальную индикацию степени фокусировки. Технический результат - обеспечение визуальной индикации степени фокусировки. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к обеспечению информации о фокусировке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Существует два основных способа фокусировки камеры или оптического устройства.

[0003] Камера с системой автоматической фокусировки устанавливает уровень фокусировки при незначительном участии пользователя или без его участия. Такая камера собирает данные об относительном уровне фокусировки объектов в ее объективе и по алгоритму интерпретирует эти данные и устанавливает оптимальный уровень фокусировки. Однако указанный алгоритм не всегда выполняет намерения фотографа. Многие алгоритмы автоматической фокусировки отдают приоритет объектам, которые расположены вблизи центра кадра или ярко освещены. Если интересующий фотографа объект расположен не в центре кадра или слабо освещен, то алгоритм автоматической фокусировки может регулировать уровень фокусировки на основе объектов, которые не представляют для фотографа интереса.

[0004] Камеры с ручной фокусировкой требуют от пользователя больших усилий, но в то же время предоставляют фотографу больший контроль над уровнем фокусировки. Профессиональные фотографы нередко отдают предпочтение камерам с ручной фокусировкой, поскольку они более восприимчивы к воле пользователя и потенциально более точны.

[0005] Независимо от того, какая система фокусировки использована в камере - автоматическая или ручная, - способность системы выдавать желаемый результат зависит от возможности пользователя удостовериться в том, какие объекты находятся в фокусе, а какие не в фокусе. При использовании системы с автоматической фокусировкой, если неясно, какие объекты расположены в фокусе, а какие не в фокусе, пользователь не может удостовериться, что алгоритм автоматической фокусировки выделил интересующие его приоритетные объекты и соответственно установил уровень фокусировки. При использовании системы ручной фокусировки, если пользователь не может удостовериться, какие объекты расположены в фокусе, а какие не в фокусе, то он не может удостовериться в точности фокусировки.

[0006] Дисплеи камер могут быть слишком маленькими или неточно передавать изображение для достоверного информирования пользователя о том, расположен ли объект в фокусе, а если он расположен не в фокусе, то насколько. Нередко они не позволяют пользователю различать градации уровня фокусировки или соотносить уровни фокусировки различных объектов в видоискателе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Для регистрации изображения используют оптические объективы с изменяемым фокусным расстоянием. Объектив фокусирует изображение на датчике, который собирает информацию, соответствующую отдельным элементам изображения (пикселям). Дисплей отображает зарегистрированное изображение.

[0008] Чтобы облегчить пользователю фокусировку изображения, формируют график, который показывает степень фокусировки. График может быть наложен на изображение, отображен рядом с ним или на отдельном экране. График обновляют в режиме реального времени, что позволяет пользователю одновременно проводить фокусировку. Отображение степени фокусировки может быть использовано, например, в фотоаппарате и в кинокамере.

[0009] Оптический датчик преобразует поступающее с объектива изображение в двумерную цифровую матрицу пикселей, в которой пиксели размещены в строках и столбцах. В одном из вариантов реализации над строкой пикселей производит действия процессор для определения данных об уровне фокусировки с использованием пикселей в этой строке.

[0010] График может показывать степень фокусировки посредством изменения цвета, интенсивности, плотности, амплитуды или других визуальных признаков. Могут быть использованы сочетания различных визуальных признаков.

[0011] Данные об уровне фокусировки могут быть получены, например, с помощью алгоритма обнаружения краев. В одном из вариантов реализации данные об уровне фокусировки получают путем сравнения по меньшей мере части цифровой матрицы пикселей с размытым воспроизведением этой же части матрицы.

[0012] В одном из вариантов реализации изображение регистрируют с использованием двумерной матрицы оптических датчиков. Зарегистрированное изображение преобразуют в структуру данных, которая представляет указанное изображение в виде двумерной матрицы пиксельных значений, которые показывают количество света, зарегистрированное оптическими датчиками. Размытое изображение вырабатывают путем сложения выбранного пиксельного значения с расположенными в его окрестности пиксельными значениями. Далее путем сравнения выбранного пиксельного значения с соответствующим пиксельным значением размытого изображения определяют степень фокусировки, после чего обеспечивают ее визуальную индикацию. В одном из вариантов реализации визуальная индикация степени фокусировки может быть наложена на отображение зарегистрированного изображения. В еще одном варианте реализации визуальная индикация степени фокусировки расположена вблизи отображения зарегистрированного изображения. Обеспечение визуальной индикации степени фокусировки может включать отображение графика, соответствующего степени фокусировки. График может включать точку, соответствующую средней степени фокусировки для выровненных по вертикали пикселей. В еще одном варианте реализации график может включать точку, соответствующую средней степени фокусировки для выровненных по горизонтали пикселей. В еще одном варианте реализации график может включать точку, соответствующую средней степени фокусировки для блока пикселей. В еще одном варианте реализации график включает точку, соответствующую средней степени фокусировки для несмежных пикселей.

[0013] В одном из вариантов реализации способ обеспечения обратной связи для фокусировки изображения в режиме реального времени включает использование программного алгоритма для определения степени фокусировки областей и обеспечение визуальной индикации степени фокусировки каждой области. Визуальная индикация может иметь различные форматы, например быть представлена в виде графика, изменения рельефа области или геометрической фигуры. Область может представлять собой, например, линию или повторяющийся геометрический узор. В одном из вариантов реализации степень фокусировки области может быть показана изменением цвета этой области. В еще одном варианте реализации степень фокусировки области может быть показана изменением яркости этой области. Области могут быть описаны посредством обнаружения их краев, а степень фокусировки каждой области может быть показана изменениями, например яркости или цвета края.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Далее более подробно описаны эти и другие особенности изобретения со ссылками на чертежи, информация о которых обобщена ниже. Эти чертежи и соответствующее описание представлены для иллюстрации предпочтительного варианта реализации изобретения и не ограничивают его объем.

[0015] Фиг.1 изображает горизонтальный линейный график, отражающий данные об уровне фокусировки.

[0016] Фиг.2 изображает вертикальный линейный график, отражающий данные об уровне фокусировки.

[0017] Фиг.3 изображает горизонтальный линейный график, отражающий данные об уровне фокусировки посредством трех отдельных линий.

[0018] Фиг.4 изображает наложенную на изображение сетку, с помощью которой можно вычислять и отображать данные об уровне фокусировки.

[0019] Фиг.5 изображает выделение вокруг объектов, отражающее данные об уровне фокусировки.

[0020] Фиг.6 изображает обобщенную схему вспомогательной системы для фокусировки.

[0021] Фиг.7 изображает горизонтальный линейный график, отражающий данные об уровне фокусировки, полученные с использованием горизонтальной сканирующей линии.

[0022] Фиг.8 изображает горизонтальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки, полученные с использованием горизонтальной сканирующей линии и вычисленные с использованием алгоритма обнаружения краев.

[0023] Фиг.9 изображает вертикальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки, полученные с использованием вертикальной сканирующей линии.

[0024] Фиг.10 изображает горизонтальный и вертикальный линейный графики, отображающие данные об уровне фокусировки, полученные с использованием соответственно горизонтальной и вертикальной сканирующих линий.

[0025] Фиг.11 изображает горизонтальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки, полученные с использованием наклонной сканирующей линии.

[0026] Фиг.12 изображает горизонтальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки, усредненные по трем сканирующим линиям.

[0027] Фиг.13 изображает горизонтальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки, усредненные по сканирующей линии шириной более одного пикселя.

[0028] Фиг.14 изображает горизонтальный линейный график, отображающий данные об уровне фокусировки посредством трех отдельных линий, каждая из которых соответствует отдельной горизонтальной сканирующей линии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0029] Нижеследующее описание различных реализаций приведено только в качестве примера и не должно трактоваться в ограничительном смысле. Объем настоящего изобретения определен исключительно формулой.

[0030] В одном из вариантов реализации камера отображает для пользователя данные об уровне фокусировки. Эти данные могут быть наложены на основной экран видоискателя или могут быть отображены на вспомогательном экране. Данные об уровне фокусировки могут вырабатывать и отображать различные системы для оптического формирования изображений, например кинокамеры и фотоаппараты. Однако область применения настоящего изобретения ими не ограничена. Отображать для пользователя информацию об уровне фокусировки может любая система для оптического формирования изображений, например оптический микроскоп, телескоп или бинокль. Аналогично, неоптические устройства для формирования изображения, например электронные микроскопы, также могут отображать для пользователя информацию об уровне фокусировки. Кроме того, данные об уровне фокусировки фото- и видеоизображений после их записи можно вырабатывать и отображать для пользователя по алгоритму.

[0031] Существует множество различных способов отображения данных об уровне фокусировки для пользователя. Например, на фиг.1 изображен линейный график 300, расположенный под изображением 302. Кроме того, камера или дисплей могут отображать линейный график, наложенный на изображение. На графике 300 более высокие значения 304 соответствуют объектам 306 с лучшей фокусировкой, а более низкие значения 308 соответствуют объектам 310 с худшей фокусировкой. Ось х 312 представляет базовый уровень фокусировки, при расположении ниже которого данные об уровне фокусировки не отображают. Критерии для задания порогового значения, соответствующего оси 312, могут быть различными. Оно может отражать абсолютное числовое значение, относящееся к уклону градиента, вычисляемого по алгоритму обнаружения краев, как описано ниже. Оно также может быть динамически связано со средним уровнем фокусировки всего изображения, например быть установленным на уровне 150% или 200% от среднего уровня фокусировки. Такой механизм может быть использован для того, чтобы предотвратить отображение низких, «шумовых», значений или для того, чтобы обеспечить отображение данных только для тех отображаемых объектов, которые признаны расположенными в фокусе или относительно в фокусе.

[0032] В одном из вариантов реализации данные об уровне фокусировки, отраженные на графике 300, охватывают непрерывный диапазон значений уровня фокусировки или по меньшей мере непрерывный в дискретном, цифровом смысле с ограничением, определяемым пикселями и частотой дискретизации. Это не обязательно означает, что значения на графике 300 один к одному соответствуют значению уровня фокусировки в данной точке изображения 302. График 300 может быть непрерывным и тем не менее отображать скорректированную функцию исходных данных об уровне фокусировки для лучшего восприятия пользователем.

[0033] Одиночный горизонтальный линейный график 300, например показанный на фиг.1, не может дать точной информации об уровне фокусировки для объектов, ориентированных на изображении в вертикальном направлении. Поскольку этот линейный график отображает только одно значение для каждой точки в горизонтальном направлении, он может скрывать различные уровни фокусировки в вертикальном направлении по отношению к этой точке.

[0034] Фиг.2 изображает вертикальный линейный график 400. Он более точно отображает информацию об уровне фокусировки для объектов, ориентированных в вертикальном направлении, но может скрывать различные уровни фокусировки для объектов, ориентированных в горизонтальном направлении. Еще один способ отображения может сочетать вертикальный и горизонтальный линейные графики, что позволяет устранить некоторые недостатки отдельного горизонтального или вертикального отображения. Однако, в зависимости от того, как представлены данные, это может потребовать от пользователя для получения информации об уровне фокусировки наблюдения двух мест, из-за чего он может не успевать своевременно осуществлять съемку.

[0035] Фиг.3 изображает еще один горизонтальный линейный график. Однако этот график содержит несколько линий, каждая из которых представляет информацию об уровне фокусировки для различных областей изображения 302. Например, по меньшей мере одна линия 3001 представляет информацию об уровне фокусировки для верхней части изображения 302; по меньшей мере одна линия 3002 представляет информацию об уровне фокусировки для средней части изображения 302; и по меньшей мере одна линия 3003 представляет информацию об уровне фокусировки для нижней части изображения 302. Если уровни фокусировки верхней, средней и нижней частей изображения 302 очень близки, линии перекрываются и усиливаются.

[0036] В других вариантах реализации графики не отображают. Например, фиг.4 изображает сетку 712, наложенную на изображение 302. Необходимости в том, чтобы сама сетка 712 была видна пользователю, нет, но каждая ячейка 714 сетки показывает уровень фокусировки. Согласно одному из способов уровень фокусировки показан оттенком ячейки 714: ячейка 714 с очень хорошей фокусировкой может иметь первый цвет, например красный оттенок, а ячейка 714 с очень плохой фокусировкой может иметь второй цвет, например фиолетовый оттенок. Ячейки 714, фокусировка которых не является ни очень хорошей, ни очень плохой, могут иметь оттенок спектра, соответствующий их относительному уровню фокусировки.

[0037] Согласно еще одному способу уровень фокусировки в ячейке 714 показан изменением уровня яркости этой ячейки: ячейка 714 с очень хорошей фокусировкой может иметь первую, относительно высокую, яркость, а ячейка с очень плохой фокусировкой может иметь вторую, относительно низкую, яркость. Ячейки 714, имеющие промежуточный уровень фокусировки, могут иметь уровень яркости, соответствующий их относительному уровню фокусировки.

[0038] В других вариантах реализации отображения для отображения данных об уровне фокусировки произвольной области вместо использования сеток и графиков используют выделение самих объектов. На фиг.5 объект 306 с наилучшей фокусировкой имеет яркое выделение 818, которое проходит вдоль края этого объекта, а объекты 310 с наихудшей фокусировкой имеют очень тусклое выделение 822. Яркость выделения изменяют в зависимости от уровня фокусировки объекта.

[0039] Кроме того, при отображении края объектов могут быть обведены различными оттенками для указания их относительного уровня фокусировки. Например, края объектов 306, имеющих очень хорошую фокусировку, имеют первый цвет, например красный оттенок, а края объектов 310, имеющих очень плохую фокусировку, имеют второй цвет, например фиолетовый оттенок. Края объектов, фокусировка которых не является ни очень хорошей, ни очень плохой, имеют оттенок, соответствующий их относительному уровню фокусировки.

[0040] Согласно еще одному варианту реализации, когда объект в фокусе, можно не просто выполнять выделение вокруг него, а увеличивать рельефность всего объекта. Расположенные не в фокусе объекты 310 показаны плоскими или с отрицательным рельефом. Сфокусированные объекты 306 подняты над изображением, а несфокусированные объекты 310 опущены. Рельеф каждого объекта соответствует уровню его фокусировки. Преимуществом этого варианта реализации является то, что пользователь может сосредоточиться на объектах в видоискателе для получения данных об уровне фокусировки. Благодаря тому что этот вариант реализации является весьма интуитивно понятным, при его использовании нет необходимости интерпретировать большое количество отображаемых данных для определения относительных уровней фокусировки объектов на дисплее.

[0041] Фиг.6 изображает вариант реализации конструкции камеры. Камера с помощью объектива 926 собирает визуальные данные 924, записывает их и отображает их представление на видоискателе 930. Кроме того, камера направляет данные 924 на процессор 928, который по алгоритму вычисляет для данных 924 данные 932 об уровне фокусировки. После этого процессор направляет данные 932 на видоискатель, на котором пользователь 934 видит их наложенными на данные 924. Видоискатель 930 отображает поступающие с процессора 928 данные 932 и поступающие с объектива 926 данные 924 одновременно.

[0042] В еще одном варианте реализации (не показан) в камере с автоматической фокусировкой процессор, принимающий визуальные данные и вычисляющий данные об уровне фокусировки, также вычисляет данные об уровне фокусировки для системы автоматической фокусировки. Указанная система автоматически вырабатывает данные об уровне фокусировки для надлежащей настройки этого уровня. В этом варианте реализации данные об уровне фокусировки используют повторно: не только в камере для оптимальной настройки фокусировки, но и для направления пользователю через видоискатель. Следовательно, пользователь может удостовериться, что система автоматической фокусировки определила объект или объекты, которые представляют для пользователя интерес, и установила для них уровень фокусировки.

[0043] Для вычисления отображаемых для пользователя данных об уровне фокусировки процессор использует алгоритм.

[0044] В одном из вариантов реализации процессор размывает данные об изображении для создания сравнительного изображения. Процессор может использовать, например, метод гаусса, быстрое блоковое размытие или свертку изображения. Размытое изображение отличается от исходного изображения главным образом на краях объектов 306. Размытие стирает резкий контраст между краями объектов 306 и их окрестностями. Края объектов 310 размытие изменяет меньше. Небольшой контраст между несфокусированными объектами 310 и их окрестностями остается небольшим и на размытом сравнительном изображении. Поскольку края, как правило, содержат пиксели, которые при размытии изменяются наиболее значительно, возможно найти края сфокусированных объектов.

[0045] Существует несколько различных алгоритмов для определения того, расположено ли изображение в фокусе. Многие из них представляют собой алгоритмы «обнаружения краев», примеры которых можно найти в работе «Fundamentals of Digital Image Processing» (Anil K. Jain), которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки.

[0046] Один из алгоритмов использует для обнаружения краев операторы градиента. Операторы градиента представляют собой маски, или простые матрицы, используемые для выработки градиентной карты. Путем свертки операторов градиента с пикселями изображения получают градиентную карту в двух ортогональных направлениях. Аналогично путем поворота операторов получают градиентную карту в выбранном количестве направлений, соответствующих направлениям поворота. После вычисления градиента край определяют путем поиска областей, где градиент превышает некоторое пороговое значение. Уровень фокусировки, как правило, соответствует величине градиента.

[0047] Еще один алгоритм обнаружения краев применяет к изображению производную второго порядка. Производная показывает скорость изменения интенсивности пикселей при движении по изображению. Как и в предыдущем случае, алгоритм обычно получает свертку изображения с оператором. Края определяют путем нахождения областей, где градиент превышает некоторое пороговое значение, или чаще путем нахождения областей, где график производной второго порядка пересекает нуль. Хотя области пересечения с нулем пригодны для обнаружения краев, они возвращают только бинарное значение и, следовательно, не дают точных данных об уровне фокусировки. Как и в предыдущем случае, уровень фокусировки, как правило, соответствует величине градиента на краях объекта.

[0048] Градиент является мерой изменения интенсивности смежных пикселей. Интенсивность может быть измерена по меньшей мере по одному из нескольких различных компонентов каждого пикселя. Интенсивность может относиться по красному, зеленому или синему компоненту пикселя или к любому их сочетанию. В цветовой модели YCbCr яркость может относиться к яркости или цветности каждого пикселя или к их сочетанию. В цветовой модели HSV интенсивность может относиться к цвету, насыщенности или яркостному компоненту пикселя или к любому их сочетанию. В зависимости от цветового пространства обрабатывающей и отображающей системы процессор для получения оптимальной градиентной карты или оптимальных данных об уровне фокусировки может использовать любые компоненты значения пикселя.

[0049] Одним из способов использования алгоритма обнаружения краев для получения данных об уровне фокусировки для всего изображения, а не только для его краев, является извлечение границы. Здесь путем соединения краев обеспечивают задание границами формы объекта. Исходя из предположения, что если края объекта расположены в фокусе, то и весь объект расположен в фокусе, камера может использовать обнаружение границы объекта для определения его формы и присваивать всему объекту значение уровня фокусировки на краю этого объекта.

[0050] Алгоритм отслеживания контуров - это алгоритм извлечения границы, использующий последовательности горизонтальных или вертикальных продвижений, выбираемых методом проб и ошибок. Правильность продвижения определяют по тому, было ли оно совершено внутрь или наружу по отношению к границе.

[0051] Еще один алгоритм извлечения границы использует применяемый в вычислительной техники принцип динамического программирования, согласно которому решение большой задачи представляет собой функцию решений ее подзадач. В контексте извлечения границы это означает, что нахождение оптимальных отрезков границы обеспечит нахождение оптимальной границы.

[0052] Алгоритм определения уровня фокусировки определяет уровень фокусировки для выборки пикселей. Количество и положение этих пикселей является функцией скорости вычислений, особенностей данных об уровне фокусировки и типа данных о фокусировке, которые требуется отобразить для пользователя.

[0053] В одном из вариантов реализации алгоритм определения уровня фокусировки вычисляет данные об уровне фокусировки по меньшей мере для одной «сканирующей линии». Простейший пример варианта реализации со сканирующей линией показан на фиг.7. На этом чертеже одиночная сканирующая линия 1144 проходит в горизонтальном направлении через изображение 302. Линия 1144 не обязательно должна быть центрирована по вертикали. Пользователь может регулировать ее положение. Алгоритм определения уровня фокусировки вычисляет значение уровня фокусировки для каждого пикселя вдоль линии 1144 и отображает его в виде точки графика 300. В еще одном варианте реализации для сокращения времени обработки алгоритм определения уровня фокусировки может обсчитывать не более 50% или не более 25% пикселей, то есть обсчитывать только каждый второй пиксел или один из нескольких пикселей, расположенных вдоль линии 1144. График 300 отображает уровень фокусировки, определенный для каждого пикселя, расположенного вдоль линии 1144.

[0054] На фиг.8 линия 1144 и способ отображения идентичны показанным на фиг.11, но график 300 является не сглаженным, а имеет резкие максимумы. Этот график с резкими максимумами отображает данные, полученные по алгоритму обнаружения краев. Данные об уровне фокусировки на краях объектов более точны. На краях сфокусированных полос 306 график 300 имеет высокие значения, а на краях несфокусированных полос 310 - низкие значения. Для средней части объектов график 300 не имеет ни высоких, ни низких значений. В средней части объектов соответствие между высокой контрастностью, на основании которой работает алгоритм обнаружения краев, и точной фокусировкой менее достоверно. Это связано с тем, что средние части объектов независимо от того, расположены они в фокусе или нет, с меньшей вероятностью имеют высокую контрастность.

[0055] Сканирующая линия 1344 может быть ориентирована не в горизонтальном, а в вертикальном направлении, как показано на фиг.9. Линия 1344 обеспечивает лучшие данные об уровне фокусировки для группы объектов в видоискателе, ориентированных в вертикальном направлении. Вертикальный график 400 отображает данные об уровне фокусировки для вертикальной сканирующей линии, как горизонтальный график отображает данные об уровне фокусировки для горизонтальной сканирующей линии. В еще одном, более полном, варианте реализации, изображенном на фиг.10, использованы как линия 1344 с графиком 400, так и линия 1144 с графиком 300.

[0056] Сканирующая линия не обязательно должна проходить через изображение точно в горизонтальном или вертикальном направлении. Линия 1144 может проходить наклонно, как показано на фиг.11.

[0057] На фиг.12 отображение снова включает график 300. Алгоритм снова использует сканирующие линии для определения пикселей, для которых будут вычислены данные об уровне фокусировки. Однако вместо использования только одной сканирующей линии, алгоритм усредняет данные, полученные от нескольких линий 1144, например по меньшей мере от двух, в некоторых вариантах реализации по меньшей мере от пяти, в других вариантах реализации по меньшей мере от десяти. В зависимости от положения сканирующих линий и объектов на изображении этот способ может повысить точность отображения данных об уровне фокусировки. Чем больше линий 1144 использует процессор, тем больше данных об уровне фокусировки он собирает и тем точнее эти данные. Однако чем больше линий 1144 использует процессор, тем больше вычислений он должен выполнить и тем медленнее он будет вырабатывать данные об уровне фокусировки. Аналогично, вместо линий 1144 или совместно с ними в этом или любом другом способе, использующем сканирующие линии, можно использовать линии 1344.

[0058] На фиг.13 изображен еще один вариант реализации, основанный на сканирующей линии. Однако в этом варианте реализации ширина линии 1144 больше одного пикселя. Ширина 1746 сканирующей линии в пикселях может быть задана настолько большой или настолько малой, насколько необходимо. По существу, это разновидность изображенного на фиг.12 варианта реализации с несколькими сканирующими линиями. Линия 1144 с шириной 1746 в некоторое количество пикселей эквивалентна такому же количеству смежных сканирующих линий шириной в один пиксель. Например, среднее значение уровня фокусировки линии 1144 с шириной 1746 в пять пикселей равно среднему значению уровня фокусировки пяти смежных линий 1144. Для ограничения потребления энергии или уменьшения времени вычислений процессор может вычислять данные об уровне фокусировки только для каждой второй смежной линии 1144 или для одной из каждых нескольких смежных линий 1144.

[0059] Нет необходимости в том, чтобы процессор вырабатывал среднее значение уровня фокусировки для нескольких сканирующих линий. Фиг.14 иллюстрирует отображение с помощью графиков, включающее линейные графики 3001, 3002 и 3003, каждый из которых соответствует одной из линий 1144. Каждый линейный график в помощь пользователю также может отображать усредненные данные об уровне фокусировки, полученные от нескольких сканирующих линий.

[0060] Кроме того, процессор 928 может применять к данным об уровне фокусировки, получаемым по меньшей мере от одной сканирующей линии, вспомогательный фильтрующий алгоритм. Указанный алгоритм может, например, обнулять все значения уровня фокусировки, которые меньше заданного порогового значения. Такой алгоритм может быть использован для предотвращения отображения шумов во избежание отвлечения внимания пользователя. В зависимости от требуемой высоты графика 300 на дисплее, пороговое значение может быть установлено на уровне оси 312 на дисплее или на другом уровне. Камера может быть выполнена с возможностью задания пользователем указанного порогового значения. Как и в случае с осью 312, это алгоритмичное пороговое значение может быть задано как абсолютное значение, связанное с уклоном градиента, вычисленного по алгоритму обнаружения краев, или как функция среднего уровня фокусировки изображения. Например, алгоритм может исключать значения уровня фокусировки объектов меньшее порогового значения, например примерно 150% от среднего уровня фокусировки изображения. Также для предоставления пользователю упрощенного, легкого для восприятия графика можно использовать вспомогательный алгоритм для сглаживания данных об уровне фокусировки. Этот способ может быть применен с алгоритмом обнаружения краев, приводящим к образованию резких максимумов.

[0061] Резюмируя, можно отметить, что варианты реализации со сканирующими линиями не ограничены конкретными сканирующими линиями или выбором пикселей на этих линиях. Напротив, сканирующие линии могут быть выполнены в различных вариантах, удовлетворяющих требуемому соотношению скорости вычислений, особенностей информации и способа отображения данных для пользователя.

[0062] Использование сканирующих линий - это только один из способов применения алгоритма определения уровня фокусировки. Алгоритм может вычислять информацию об уровне фокусировки для всего изображения или для различных участков этого изображения. Эти участки могут представлять собой геометрические области. Геометрическая область может быть определена пользователем или задана алгоритмом, например, для отслеживания движущегося объекта в видоискателе. Различные участки также могут представлять собой пиксельный узор, используемый в качестве представительной выборки изображения, но с меньшим уровнем детализации и потому требующий меньше вычислений.

[0063] Для отображения данных об уровне фокусировки узора с сеткой алгоритм должен вычислять данные об уровне фокусировки по меньшей мере для части каждой ячейки этой сетки. Алгоритм может вычислять данные об уровне фокусировки только для одного пикселя каждой ячейки. Алгоритм может вычислять данные об уровне фокусировки для всей ячейки и усреднять эти данные для индикации уровня фокусировки.

[0064] Если алгоритм вычисляет достаточно данных об уровне фокусировки - по меньшей мере достаточно для представительной выборки изображения, - то возможно отобразить для пользователя информацию об уровне фокусировки, основанную на краях, наложенных на изображение. Поскольку алгоритм обнаружения краев возвращает данные, которые соответствуют краям каждого объекта, при отображении можно использовать эти данные для выделения краев объектов в видоискателе в режиме реального времени. Это может быть выполнено изменением яркости краев объектов, обведением объектов цветом с оттенком или шириной, соответствующими степени фокусировки.

[0065] Алгоритмы, которые вырабатывают достоверные данные об уровне фокусировки для целых объектов, обеспечивают возможность использования других способов отображения. Согласно одному из способов изменяют рельеф объекта в зависимости от уровня фокусировки. Таким образом, объекты, расположенные в фокусе, выступают из изображения и становятся более рельефными, чем несфокусированные. Аналогично, согласно еще одному способу, когда объекты сфокусированы, их переводят в трехмерный вид. Чем более объект несфокусирован, тем более плоским его отображают.

[0066] Необходимо понимать, что описанные здесь варианты реализации могут быть осуществлены различными способами. Другие варианты реализации, очевидные для специалиста, в том числе такие варианты реализации, которые не обладают всеми указанными выше преимуществами и признаками, также находятся в рамках объема настоящего изобретения. Например, камера может быть связана с физически обособленным устройством для обработки изображений, таким как компьютер, или возможность обработки изображения может быть реализована в камере. Кроме того, алгоритмы могут быть реализованы различными способами, например в виде аппаратного обеспечения, программного обеспечения или их сочетания. Несмотря на то что некоторые описанные здесь варианты реализации требуют специальных компонентов для осуществления, объем изобретения предполагается широким и не ограниченным конкретными описанными вариантами реализации. Соответственно, компоненты, упомянутые в описании, не следует толковать как ограничения заявленного изобретения. Напротив, объем изобретения определен формулой.

1. Способ индикации степени фокусировки, включающий
регистрацию изображения с использованием двумерной матрицы оптических датчиков;
преобразование сигналов зарегистрированного изображения в структуру данных, представляющую зарегистрированное изображение в виде двумерной матрицы, пиксельных значений, показывающих количество света, зарегистрированное оптическими датчиками;
выработку размытого изображения путем сочетания выбранного пиксельного значения с пиксельными значениями в его окрестности;
сравнение выбранного пиксельного значения с соответствующим пиксельным значением размытого изображения для определения степени фокусировки и
обеспечение визуальной индикации степени фокусировки.

2. Способ по п.1, в котором визуальную индикацию степени фокусировки накладывают на отображение зарегистрированного изображения.

3. Способ по п.1, в котором визуальную индикацию степени фокусировки располагают вблизи отображения зарегистрированного изображения.

4. Способ по п.1, в котором обеспечение визуальной индикации степени фокусировки включает отображение графика, соответствующего степени фокусировки.

5. Способ по п.4, в котором график содержит точку, соответствующую средней степени фокусировки для выровненных по вертикали пикселей.

6. Способ по п.4, в котором график содержит точку, соответствующую средней степени фокусировки для выровненных по горизонтали пикселей.

7. Способ по п.4, в котором график содержит точку, соответствующую средней степени фокусировки для блока пикселей.

8. Способ по п.4, в котором график содержит точку, соответствующую средней степени фокусировки для несмежных пикселей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цифровой фото- и видеосъемки и направлено на повышение точности фокусировки, преимущественно в таких случаях как съемка через стекло, съемка на фоне удаленного объекта или группы объектов.

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может быть использовано в фото-, кино- и видеотехнике, а более конкретно в системах с автоматической фокусировкой объектива.

Изобретение относится к средствам захвата изображения. .

Изобретение относится к устройствам съемки изображений с автофокусированием на основе разности фаз в плоскости считывания изображения

Изобретение относится к автофокусировке с предсказанием. Рассмотрен способ автофокусировки в устройстве для формирования изображений, включающем объектив и столик для удержания образца, изображение которого необходимо получить. Способ включает определение измеренного значения фокусного расстояния, соответствующего по меньшей мере первому из множества логических сегментов изображения. Также способ включает формирование изображения первого логического сегмента изображения с использованием измеренного значения фокусного расстояния. Способ также включает определение предсказанного значения фокусного расстояния для второго из множества логических сегментов изображения с использованием измеренного значения фокусного расстояния и хранимого параметра изменения фокусного расстояния. Дополнительно способ включает формирование изображения второго логического сегмента изображения с использованием предсказанного значения фокусного расстояния. Технический результат - увеличение скорости сканирования, повышение качества изображения, упрощение последовательности клинических операций при сканировании. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к устройству автоматической фокусировки и способу управления им на основании преобразованного фотоэлектрическим способом сигнала. Устройство одновременно реализует фазоразностную и контрастную автофокусировку и определяет дальность на основании отношения соответствия между каждым пикселем элемента съемки изображения, который ограничивается средством деления зрачка, предусматривающим ограничение излучения от оптического изображения объекта, поступающего на каждый пиксель элемента съемки изображения, излучением от конкретного участка выходного зрачка фотографического объектива, и конкретным участком выходного зрачка фотографического объектива, и определяет оцениваемое значение фокуса объекта в соответствии с определенным диапазоном по контрастному положению фокуса или корреляционному положению фокуса. Технический результат - повышение скорости и точности фокусировки. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

Устройство съемки изображения включает первое средство автофокусировки, получающее первую информацию фокусировки с использованием фазоразностной системы, и второе средство автофокусировки, получающее вторую информацию фокусировки с использованием системы контрастности. Устройство способно переходить в режим коррекции для первой информации фокусировки. Устройство содержит: средство управления отображением, управляющее средством отображения, отображающим фотографируемый вид в реальном времени, и средство управления, управляющее фокусирующей линзой в режиме коррекции так, что она фокусируется с использованием второй информации фокусировки или первой информации фокусировки, скорректированной значением коррекции для первой информации фокусировки. Значение коррекции вычисляется в соответствии с разностью между первой и второй информациями фокусировки. Средство управления позволяет средству управления отображением снова начинать отображение вида в реальном времени на средстве отображения после вхождения в сфокусированное состояние с использованием второй информации фокусировки. Отображение вида в реальном времени прерывается в режиме коррекции. Технический результат - возможность подтверждения точности фокусировки во время вычисления значения коррекции, посредством которого информация фокусировки, получаемая фазоразностным средством, корректируется с использованием системы контрастности. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области фотоэлектрического преобразования двухмерных структур для захвата изображения

Изобретение относится к автофокусировке с использованием адаптивной жидкокристаллической оптики. Устройство включает в себя объектив, датчик для обнаружения изображения от объектива, первый и второй жидкокристаллические слои с плоской поверхностью между объективом и датчиком, которые выставлены перпендикулярно по отношению к друг другу. Первый и второй жидкокристаллические слои между объективом и датчиком служат для прохождения волн в двух ортогональных поляризациях. В первом слое происходит регулировка показателя преломления необыкновенных (p) волн. Технический результат - исключение из конструкции механических подвижных частей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к элементу, регистрирующему изображение, который может определять фокус с помощью способа определения разницы фаз. Регистрирующий изображение элемент устройства регистрации изображения содержит пару пикселей автофокусировки, осуществляющих функцию разделения выходного зрачка и обычные пиксели, которые не осуществляют указанную функцию. Пара пикселей автофокусировки содержит пару фотоэлектрических преобразователей, размер которых совпадает с размерами фотоэлектрических преобразователей обычных пикселей. Над парой фотоэлектрических преобразователей расположен перекрывающий свет участок и одна микролинза. Перекрывающий свет участок содержит две перекрывающие свет области, которые перекрывают пучок света, проходящий через выходной зрачок. Микролинза расположена между двумя перекрывающими свет областями. Технический результат - уменьшение размеров пикселей. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области цифровой фото- и видеосъемки. Согласно способу производят вычисление множества различных значений параметров резкости, каждое из которых соответствует различному положению фокусирующего устройства. Фокусирующее устройство перемещают в положение, соответствующее максимальному значению параметра резкости, определяемому путем сравнения множества вычисленных различных значений параметров резкости. Фокусировку дополнительно проводят в две фазы, первая из которых включает пошаговое сканирование зоны фокусировки, при котором снимают характеристику изменения контраста изображения при перемещении наблюдаемого объекта вдоль оптической оси фокусирующего устройства. Вторая фаза включает перемещение наблюдаемого объекта в точку наилучшего контраста, которую определяют по результатам сравнения функции изменения контраста, полученного на первой фазе и текущего значения контраста. Технический результат - повышение точности и быстродействия процесса автофокусировки за счет исключения поисковых движений фокусирующего устройства. 2 ил.

Устройство съемки изображения включает первое средство автофокусировки, получающее первую информацию фокусировки с использованием фазоразностной системы, и второе средство автофокусировки, получающее вторую информацию фокусировки с использованием системы контрастности. Устройство способно переходить в режим коррекции для первой информации фокусировки. Устройство содержит: средство управления отображением, управляющее средством отображения, отображающим фотографируемый вид в реальном времени, и средство управления, управляющее фокусирующей линзой в режиме коррекции так, что она фокусируется с использованием второй информации фокусировки или первой информации фокусировки, скорректированной значением коррекции для первой информации фокусировки. Значение коррекции вычисляется в соответствии с разностью между первой и второй информациями фокусировки. Средство управления позволяет средству управления отображением снова начинать отображение вида в реальном времени на средстве отображения после вхождения в сфокусированное состояние с использованием второй информации фокусировки. Отображение вида в реальном времени прерывается в режиме коррекции. Технический результат - возможность подтверждения точности фокусировки во время вычисления значения коррекции, посредством которого информация фокусировки, получаемая фазоразностным средством, корректируется с использованием системы контрастности. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх