[發(fā)明專利]用于確定圖像的景深圖的方法和光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380014625.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104169970B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆罕默德·阿蒂夫;穆罕默德·西迪基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): G06T7/571
• 分類號(hào): G06T7/571
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及確定圖像的景深圖的方法和光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)于諸如三維圖像形成、后捕獲再聚焦(背景虛化效果)、用于用戶界面(UI)的手勢(shì)檢測(cè)和延伸的景深系統(tǒng)(depth of field system)的幾個(gè)應(yīng)用，需要確定圖像的景深圖的改善的方法和光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

提出了一種用于確定圖像的景深圖的方法，包括確定圖像的至少一個(gè)區(qū)域中的第一顏色的第一聚焦測(cè)量；確定圖像的至少一個(gè)區(qū)域中的第二顏色的第二聚焦測(cè)量；確定第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量的比率；以及基于第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量的比率確定景深圖。

此外，提供了一種用于確定景深圖的光學(xué)系統(tǒng)，包括拍攝圖像的透鏡和傳感器；以及處理器：確定圖像的至少一個(gè)區(qū)域中的第一顏色的第一聚焦測(cè)量，確定圖像的至少一個(gè)區(qū)域中的第二顏色的第二聚焦測(cè)量，確定第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量的比率，以及基于第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量的比率確定景深圖。

前面的段落已經(jīng)通過(guò)概況給出，但不旨在限制以下權(quán)利要求的范圍。結(jié)合附圖，參照以下詳細(xì)描述，可最佳地理解所描述的實(shí)施方式和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。附圖的元件不一定彼此成比例。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照以下具體實(shí)施方式，將容易地容易獲得本發(fā)明更全面的理解及其許多附帶優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更好理解，其中：

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示意性流程圖，

圖2示出包括具有縱向色差(longitudinal chromatic aberration)的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，

圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于不同顏色的調(diào)制傳遞函數(shù)，

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的一部分的示意性框圖，

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的一部分的示意性框圖，

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)系統(tǒng)的示意性框圖，以及

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的處理系統(tǒng)的示意性框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖，其中相同的標(biāo)號(hào)指代通篇幾個(gè)附圖中相同或者相應(yīng)部件，在圖1中描述了根據(jù)實(shí)施方式的方法的示意流程圖。

在步驟S100，確定了圖像的至少一個(gè)區(qū)域的第一顏色的第一聚焦測(cè)量(focus measure)。第一聚焦測(cè)量可以是描述圖像的銳度的值并且可以通過(guò)任何已知的聚焦確定方法(例如，梯度、方差(variance)、相位檢測(cè)或者對(duì)比度檢測(cè))來(lái)確定。“聚焦測(cè)量”在下面還可以稱作“模糊測(cè)量”。

相位檢測(cè)通過(guò)將入射的光劃分為成對(duì)的圖像并且將它們進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)測(cè)量傳感器區(qū)域內(nèi)的通過(guò)透鏡的對(duì)比度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)比度檢測(cè)。傳感器的相鄰像素之間的強(qiáng)度差利用正確的圖像聚焦而自然地增加。對(duì)于自動(dòng)聚焦(AF)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)可以從而被調(diào)節(jié)直到檢測(cè)到最大對(duì)比度。在該方法中，AF根本沒(méi)有涉及實(shí)際的距離測(cè)量并且通常(尤其在暗光下操作時(shí))比相位檢測(cè)系統(tǒng)慢。

因此，第一聚焦測(cè)量描述圖像的聚焦的程度。某些區(qū)域，例如，具有當(dāng)拍攝圖像時(shí)位于景深內(nèi)的對(duì)象是聚焦的(in-focus)，但是其他區(qū)域(例如，具有當(dāng)拍攝圖像時(shí)位于景深以外的對(duì)象)可能是失焦的(out-of-focus)。

在步驟S102中，為圖像的至少一個(gè)區(qū)域的第二顏色確定第二聚焦測(cè)量。第二聚焦測(cè)量也可以是描述圖像的銳度的值并且可以通過(guò)任何已知的聚焦確定方法(例如，梯度、方差、相位檢測(cè)或者對(duì)比度檢測(cè))來(lái)確定。第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量?jī)烧呖梢酝ㄟ^(guò)相同的算法來(lái)確定。

可以通過(guò)分割處理來(lái)確定圖像的至少一個(gè)區(qū)域以找到屬于相同的對(duì)象的區(qū)域。

在步驟S104中，確定第一聚焦測(cè)量和第二聚焦測(cè)量的比率。可以通過(guò)使第一聚焦測(cè)量除以第二聚焦測(cè)量或者使第二聚焦測(cè)量除以第一聚焦測(cè)量來(lái)計(jì)算出比率。

在步驟S106中，基于步驟S104的確定的比率來(lái)確定景深圖(depth map)。景深圖可以包括圖像的每個(gè)像素的單獨(dú)的深度值，所述深度值描述例如，從成像系統(tǒng)(例如，照相機(jī))的透鏡到對(duì)象的距離。因此，景深圖包括存在于圖像中的對(duì)象的距離。

利用提出的方法，采用使用單個(gè)鏡頭圖像(shot image)估計(jì)連續(xù)的深度的縱向色差(longitudinal chromatic aberration)的信息。色差是由于透鏡中的分散性導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的光(顏色)的聚焦在不同的距離處的現(xiàn)象。作為波長(zhǎng)的函數(shù)的焦距可以被寫(xiě)為