專利名稱：產生淺景深圖像的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理方法及裝置，尤其涉及一種產生淺景深圖像的方法及裝置。
背景技術：
圖I是已知相機鏡頭對被攝主體平面進行對焦的示意圖。請參照圖I，相機鏡頭10對著被攝主體平面20對焦時，當被攝主體平面20在焦點平面30成像達到最清晰畫面后，相機鏡頭10與被攝主體平面20之間的距離為攝影距離Y，而相機鏡頭10與焦點平面30之間的距離為鏡頭焦點距離(焦距)y。在使用相機拍攝圖像時，為了突顯所拍攝圖像中的主題，一般會采用所謂淺景深的拍攝技巧，也就是在小于攝影距離Y之內的物件皆可清楚成像，然而在此攝影距離Y之外的物件則逐漸模糊。 然而，一般相機鏡頭所能制造出的淺景深效果相當有限，若要獲得較佳的淺景深效果，則需對同一場景以不同焦距進行一系列的連拍，分別找出每個像素點在各圖像中最清晰的位置，進而利用焦距與景深的關系，來推出圖像中各像素點的相對景深，然而此方法所需的處理時間冗長，且消耗的儲存空間很大，不利于商品化。若是對同一場景以不同焦距拍攝2至3張圖像，也就是說，利用少數(shù)幾張圖像來推得各像素點相對景深的關系，雖然可稍微減少處理時間，但其結果易受圖像噪點影響，導致處理后的圖像產生景深不連續(xù)或是不夠自然的問題。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種產生淺景深圖像的方法，可判別兩種不同光圈值所拍攝的圖像內容的相對景深，藉此保留圖像主體的清晰度而強化圖像非主體部分的模糊程度。本發(fā)明提供一種產生淺景深圖像的裝置，可利用不同光圈值對同一場景進行拍攝，進行圖像處理后可保留圖像主體的清晰度而強化圖像非主體部分的模糊程度。從一觀點來看，本發(fā)明提出一種產生淺景深圖像的方法，此方法包括下列步驟。依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行拍攝，藉以產生第一光圈值圖像。并依據(jù)第二光圈值對此被攝主體進行拍攝，藉以產生第二光圈值圖像，其中，第二光圈值大于第一光圈值。此外，分析第一光圈值圖像與第二光圈值圖像，以獲得圖像差值。另外，若判斷此圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以獲得淺景深圖像。在本發(fā)明的一實施例中，所述的依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行拍攝，藉以產生第一光圈值圖像的步驟包括依據(jù)第一光圈值對此被攝主體進行對焦后拍攝，并獲得此第一光圈值圖像。并且于第一光圈值圖像中選取包括此被攝主體的一清晰區(qū)域。在本發(fā)明的一實施例中，所述的依據(jù)第二光圈值對此被攝主體進行拍攝，藉以產生第二光圈值圖像的步驟之后，還包括利用此清晰區(qū)域以計算第二光圈值圖像的幾何轉換參數(shù)。并依據(jù)此幾何轉換參數(shù)對第二光圈值圖像進行幾何轉換，以獲得轉換后的第二光圈值圖像。在本發(fā)明的一實施例中，其中若判斷圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以產生淺景深圖像的步驟包括下列步驟。若判斷圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像與轉換后的第二光圈值圖像進行平滑化處理，藉以獲得相對景深圖。并且對此相對景深圖進行模糊化處理以產生模糊化圖像。再將此模糊化圖像與第一光圈值圖像進行平均化處理，藉以獲得該淺景深圖像。 在本發(fā)明的一實施例中，所述的平滑化處理采用圖像內插方法。在本發(fā)明的一實施例中，所述的產生淺景深圖像的方法還包括若判斷此圖像差值不大于臨界值，則直接輸出第一光圈值圖像。從另一觀點來看，本發(fā)明提出一種產生淺景深圖像的裝置，其包括圖像獲取模組以及處理模組。圖像獲取模組分別依據(jù)第一光圈值及第二光圈值對被攝主體進行拍攝，藉 以分別產生第一光圈值圖像及第二光圈值圖像。其中，第二光圈值大于第一光圈值。處理模組耦接至圖像獲取模組，分析第一光圈值圖像與第二光圈值圖像，藉以獲得圖像差值。處理模組若判斷此圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以產生淺景深圖像。在本發(fā)明的一實施例中，所述的圖像獲取模組依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行對焦后拍攝，并產生第一光圈值圖像。在本發(fā)明的一實施例中，所述的處理模組對圖像獲取模組所產生的第一光圈值圖像中選取包括被攝主體的清晰區(qū)域。在本發(fā)明的一實施例中，所述的產生淺景深圖像的裝置還包括幾何轉換單元。幾何轉換單元耦接至處理模組，幾何轉換單元利用此清晰區(qū)域以計算第二光圈值圖像的幾何轉換參數(shù)，并利用幾何轉換參數(shù)對第二光圈值圖像進行幾何轉換，以產生轉換后的第二光圈值圖像。在本發(fā)明的一實施例中，所述的處理模組包括平滑化處理單元以及模糊化處理單元。處理模組若判斷此圖像差值大于臨界值，則處理模組控制平滑化處理單元對第一光圈值圖像與轉換后的第二光圈值圖像進行平滑化處理，以獲得相對景深圖。模糊化處理單元對相對景深圖進行模糊化處理以產生模糊化圖像，其中，處理模組將模糊化圖像與第一光圈值圖像進行平均化處理，藉以產生淺景深圖像。在本發(fā)明的一實施例中，所述的處理模組若判斷圖像差值不大于臨界值，則直接輸出第一光圈值圖像?；谏鲜?，本發(fā)明所提供的產生淺景深圖像的方法及裝置，藉由光圈大小的不同造成圖像景深的不同的特性，對同一場景以不同光圈值進行拍攝，并且比較圖像間的差異，藉此判別圖像內容的相對景深，當圖像差值夠大時，便可進行圖像合成以保留圖像主體的清晰度而強化非主體的模糊程度；當圖像差值偏低時，則可直接輸出大光圈所拍攝的圖像。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。


圖I是已知相機鏡頭對被攝主體平面進行對焦的示意圖。
圖2是依照本發(fā)明的一實施例所示的產生淺景深圖像的裝置方框圖。圖3是依照本發(fā)明的一實施例所示的產生淺景深圖像的方法流程圖。圖4是依照本發(fā)明的另一實施例所示的產生淺景深圖像的裝置方框圖。圖5是依照本發(fā)明的另一實施例所示的產生淺景深圖像的方法流程圖。附圖標記10 :相機鏡頭20 :被攝主體平面30 :焦點平面200、400 :產生淺景深圖像的裝置 210、410 :圖像獲取模組220,420 :處理模組422 :平滑化處理單元424 :模糊化處理單元430 :幾何轉換單元Y :攝影距離y :鏡頭焦點距離S310 S340 :本發(fā)明的一實施例的產生淺景深圖像的方法的各步驟S510 S580 :本發(fā)明的另一實施例的產生淺景深圖像的方法的各步驟
具體實施例方式本發(fā)明提出一種利用景深與光圈大小的關系來合成淺景深圖像的方法。先以大光圈對近距離的物件進行對焦后拍攝，然后約略框出圖像中的清晰區(qū)域，接著改以較小光圈拍攝第二張圖像，對兩張圖像進行分析，利用此兩張圖像間的差值大小來代表被攝主體區(qū)域與其他背景區(qū)域的相對景深，并根據(jù)此圖像差值決定是否進行淺景深圖像合成。為了使本發(fā)明的內容更為明了，以下列舉實施例作為本發(fā)明確實能夠據(jù)以實施的范例。圖2是依照本發(fā)明的一實施例所示的產生淺景深圖像的裝置方框圖。請參照圖2，本實施例的產生淺景深圖像的裝置200例如是數(shù)碼相機、攝影機或具備相機功能的智能型手機等等，產生淺景深圖像的裝置200包括圖像獲取模組210以及處理模組220。其功能分述如下圖像犾取t旲組210包括鏡頭、感光兀件以及光圈。鏡頭例如是標準鏡頭、廣角鏡頭、變焦鏡頭等。感光元件例如是電荷稱合元件(Charge Coupled Device,CCD)、互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)兀件或其他兀件，鏡頭與感光元件或其組合在此皆不設限。光圈指的是一組制作在鏡頭里面可以活動的葉片，藉由控制葉片開合的大小，就可以控制光線在一定時間內，進入圖像獲取模組210內光量的多寡。此開孔會隨著鏡頭上的光圈值(本領域普通技術人員亦稱為f值)做調節(jié)而開大或縮小。常見的f值有Π.4、f2、f2. 8、f4、f5. 6、f8、fll、fl6、f22、f32。在此需注意的是，f值愈小則光圈開孔愈大，進光量愈多4值愈大則光圈開孔愈小，進光量愈少。據(jù)此，本實施例中所述的“大光圈”是指f值較小的光圈值。本實施例的圖像獲取模組210主要利用兩種不同光圈值來對同一場景進行拍攝，藉以產生第一及第二光圈值圖像。處理模組220例如是中央處理單元(Central Processing Unit, CPU),或是其他可編程的微處理器(Microprocessor)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可編程控制器、特殊應用集成電路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可編程邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)或其他類似裝置,處理模組220 f禹接至圖像獲取模組210，用以對圖像獲取模組210所接收的第一及第二光圈值圖像進行分析處理，藉以產生淺景深圖像。圖3是依照本發(fā)明的一實施例所示的產生淺景深圖像的方法流程圖。請參照圖3，本實施例的方法適用于圖2的產生淺景深圖像的裝置200，以下即搭配圖2中的各項元件說明本實施例產生淺景深圖像的方法的詳細步驟首先在步驟S310中，圖像獲取模組210依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行對焦后拍攝，藉以產生第一光圈值圖像。接著，在步驟S320中，圖像獲取模組210依據(jù)第二光圈值并且不改變其他條件(例如焦距、快門或攝影距離等)的情況下，對此被攝主體進行拍攝，藉 以產生第二光圈值圖像。其中，第二光圈值大于第一光圈值，也就是說，第一光圈值圖像的進光量大于第二光圈值。因此，在相同條件下，以不同光圈所拍攝的畫面結果有所不同。光圈愈大(f值愈小)，景物清楚的范圍就會愈小，背景就愈模糊，拍攝的主體較有立體感，主題也更為明確。更詳細地說，當我們以大光圈對被攝主體進行對焦后拍攝，被攝主體所在的平面(如圖I所示的被攝主體平面20，請配合參照圖I)附近的物件會是清晰的，若不改變其他條件的情況下，僅改以較小光圈對同一場景進行拍攝，除了被攝主體所在的平面附近的物件是清晰的以外，距離被攝主體所在的平面較遠的物件亦為清晰的。如此一來，藉由比較兩張不同光圈值所拍攝的圖像，便可判別出圖像中何處是近距離物件，何處是遠距離物件。接下來在步驟S330中，處理模組220便是根據(jù)上述觀點對第一及第二光圈值圖像進行分析，以獲得圖像差值。其方法例如是計算第一及第二光圈值圖像中的每個像素點的灰階值之差，還可輔以圖像邊緣檢測演算法藉以分辨出被攝主體區(qū)域與其他背景區(qū)域的差另O。若圖像差值偏低，代表整張圖像中的各物件與被攝主體所在的對焦平面的距離不遠，因此以兩種不同光圈值所拍攝出來的圖像皆為清晰的。若圖像差值較大，代表整張圖像中的各物件與被攝主體所在的對焦平面的距離較遠。因此，在步驟S340中，處理模組220若判斷此圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以獲得淺景深圖像。其中，臨界值可由處理模組220依照目前的拍攝模式自動選定或是由使用者依照拍攝環(huán)境自由設定，在此不設限。圖像處理是對背景區(qū)域(距離被攝主體所在的對焦平面較遠的各物件)進行模糊強化，以達到突顯主題，使被攝主體較有立體感的效果。在此須說明的是，第一光圈值與第二光圈值的比例與所使用的鏡頭特性以及攝影距離(如圖I所示的攝影距離Y)有關，因此第一光圈值與第二光圈值的比例須根據(jù)產生淺景深圖像的裝置200的鏡頭特性以及不同的攝影距離事先做調校，而后實際拍攝時，方可根據(jù)鏡頭與被攝主體之間的距離來調整適合的第一光圈值與第二光圈值進行拍攝，因此，第一光圈值與第二光圈值并非固定不變，可由使用者依據(jù)實際拍攝情況做調整。以下另舉一實施例來對本發(fā)明進行說明。圖4是依照本發(fā)明的另一實施例所示的產生淺景深圖像的裝置方框圖。請參照圖4，本實施例的產生淺景深圖像的裝置400包括圖像獲取模組410、處理模組420以及幾何轉換單元430。圖4所示的產生淺景深圖像的裝置400與圖2所示的產生淺景深圖像的裝置200大致相似，故以下僅就兩者不同之處進行說明。處理模組420包括平滑化處理單元422以及模糊化處理單元424。平滑化處理單元422例如是采用圖像內插方法，用以對兩張圖像進行一平滑化處理。模糊化處理單元424例如是采用空間濾波器(spatial filter)、線性濾波器 (linear filter)、非線性濾波器(non-linear filter)或模糊化濾波器(blur filter)等,用以對圖像進行模糊化。幾何轉換單元430稱接至處理模組420,其采用仿射矩陣(affine transformation matrix)執(zhí)行位移量校正，而可將兩張不同圖像的起始像素點校正至相同位置。圖5是依照本發(fā)明的另一實施例所示的產生淺景深圖像的方法流程圖。請同時配合參照圖4與圖5。圖像獲取模組410依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行拍攝，藉以產生第一光圈值圖像。處理模組420接著在第一光圈值圖像中選取包括此被攝主體的一清晰區(qū)域，也就是被攝主體所在的平面的對焦區(qū)域，在此對焦區(qū)域的圖像畫面為清晰的圖像(步驟S510)。圖像獲取模組410接著依據(jù)第二光圈值對此被攝主體進行拍攝，藉以產生第二光圈值圖像，其中，第二光圈值大于第一光圈值(步驟S520)。幾何轉換單元430利用仿射矩陣(affine transformation matrix)對此清晰區(qū)域計算出幾何轉換參數(shù)(步驟S530)，并利用此幾何轉換參數(shù)對第二光圈值圖像進行幾何轉換，使得轉換后的第二光圈值圖像的清晰區(qū)域的起始像素點位置相同于第一光圈值圖像的清晰區(qū)域的起始像素點位置(步驟S540)。處理模組420分析第一光圈值圖像與轉換后的第二光圈值圖像，以獲得圖像差值(步驟S550)，接著處理模組420判斷此圖像差值是否大于臨界值(步驟S560)。若此圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以獲得強化背景模糊的淺景深圖像(步驟S570)。舉例而言，處理模組420可控制平滑化處理單元422對第一光圈值圖像與轉換后的第二光圈值圖像進行內插，以獲得相對景深圖。詳細地說，由于圖像差值夠大，代表第一光圈值圖像的景深較深，第二光圈值圖像的景深較淺，因此采用內插的平滑化處理后可產生景深較連續(xù)的相對景深圖。接著可利用模糊化處理單元424對相對景深圖進行模糊化處理以產生一模糊化圖像，其中，模糊化程度可為使用者事先預定。最后，處理模組420便將此模糊化圖像與第一光圈值圖像的各像素點進行平均化處理(例如是加權平均等)。據(jù)此，可產生保持被攝主體區(qū)域的清晰而強化模糊其他背景區(qū)域的淺景深圖像。然而，回到步驟560，若判斷此圖像差值不大于臨界值，表示被攝主體以外的各物件及其他背景區(qū)域的位置，皆靠近被攝主體所在的平面，也就是說，以第一及第二兩種不同光圈值所拍攝出來的圖像差距不大，皆為清晰的圖像，即無法合成強化背景模糊的淺景深圖像，因此可直接輸出第一光圈值圖像(步驟S580)。在一實施例中，當處理模組420判斷圖像差值不大于臨界值，即可顯示一提示畫面于產生淺景深圖像的裝置400的屏幕(未示出)，藉以提示使用者目前拍攝的場景不適合進行淺景深圖像的合成，因此，使用者可另外尋找長景深的場景進行拍攝。據(jù)此，產生淺景深圖像的裝置400可省下不必要的計算，縮短其處理時間。在另一實施例中，若使用者以現(xiàn)有的圖像獲取模組410所能提供的最大光圈及最小光圈進行拍攝的圖像，其圖像差值無法大于臨界值，也就是不足以判斷相對景深時，可輔以改變鏡頭焦點距離(焦距)之后進行拍攝，以產生圖像差值較大的兩張圖像，然而鏡頭焦點距離與攝影距離亦有直接的關系，因此鏡頭焦點距離的調校也須依實際拍攝情況做調整，才能拍出圖像差值大于臨界值的兩張圖像。綜上所述，本發(fā)明的產生淺景深圖像的方法及裝置，只需具有大小兩種不同光圈所拍攝的兩張圖像，即可合成出較佳淺景深效果的圖像，計算簡單且一般消費型相機即可達成。并不需要如高檔相機所配備的昂貴的變焦鏡頭進行一系列的連拍，才能計算并產生淺景深圖像。此外，本發(fā)明的方法及裝置在兩張圖像的圖像差值偏低，不適合進行淺景深圖像的合成時，還可事先提示使用者另尋較適合的場景拍攝，藉此省下運算處理時間。
雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域的普通技術人員，當可作些許更動與潤飾，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種產生淺景深圖像的方法，該方法包括下列步驟 依據(jù)一第一光圈值對一被攝主體進行拍攝，藉以產生一第一光圈值圖像； 依據(jù)一第二光圈值對該被攝主體進行拍攝，藉以產生一第二光圈值圖像，其中該第二光圈值大于該第一光圈值； 分析該第一光圈值圖像與該第二光圈值圖像，以獲得一圖像差值；以及若判斷該圖像差值大于一臨界值，則對該第一光圈值圖像進行一圖像處理以獲得一淺景深圖像。
2.根據(jù)權利要求I所述的產生淺景深圖像的方法，其中在依據(jù)該第一光圈值對該被攝主體進行拍攝，藉以產生該第一光圈值圖像的步驟，包括 依據(jù)該第一光圈值對該被攝主體進行對焦后拍攝，并獲得該第一光圈值圖像；以及 于該第一光圈值圖像中選取包括該被攝主體的一清晰區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求2所述的產生淺景深圖像的方法，其中在依據(jù)該第二光圈值對該被攝主體進行拍攝，藉以產生該第二光圈值圖像的步驟之后，還包括 利用該清晰區(qū)域以計算該第二光圈值圖像的一幾何轉換參數(shù)；以及依據(jù)該幾何轉換參數(shù)對該第二光圈值圖像進行幾何轉換，以獲得轉換后的該第二光圈值圖像。
4.根據(jù)權利要求3所述的產生淺景深圖像的方法，其中若判斷該圖像差值大于該臨界值，則對該第一光圈值圖像進行該圖像處理以產生該淺景深圖像的步驟包括 若判斷該圖像差值大于該臨界值，對該第一光圈值圖像與轉換后的該第二光圈值圖像進行一平滑化處理，以獲得一相對景深圖； 對該相對景深圖進行一模糊化處理以產生一模糊化圖像；以及 將該模糊化圖像與該第一光圈值圖像進行一平均化處理，藉以獲得該淺景深圖像。
5.根據(jù)權利要求4所述的產生淺景深圖像的方法，其中該平滑化處理采用一圖像內插方法。
6.根據(jù)權利要求I所述的產生淺景深圖像的方法，其中還包括 若判斷該圖像差值不大于該臨界值，則直接輸出該第一光圈值圖像。
7.—種產生淺景深圖像的裝置，包括 一圖像獲取模組，分別依據(jù)一第一光圈值及一第二光圈值對一被攝主體進行拍攝，藉以分別產生一第一光圈值圖像及一第二光圈值圖像，其中，該第二光圈值大于該第一光圈值； 一處理模組，耦接至該圖像獲取模組，分析該第一光圈值圖像與該第二光圈值圖像，以獲得一圖像差值，若判斷該圖像差值大于一臨界值，則對該第一光圈值圖像進行一圖像處理以產生一淺景深圖像。
8.根據(jù)權利要求7所述的產生淺景深圖像的裝置，其中該圖像獲取模組依據(jù)該第一光圈值對該被攝主體進行對焦后拍攝，并產生該第一光圈值圖像。
9.根據(jù)權利要求8所述的產生淺景深圖像的裝置，其中 該處理模組對該圖像獲取模組所產生的該第一光圈值圖像中選取包括該被攝主體的一清晰區(qū)域。
10.根據(jù)權利要求9所述的產生淺景深圖像的裝置，其中還包括一幾何轉換單元，耦接至該處理模組，該幾何轉換單元利用該清晰區(qū)域以計算該第二光圈值圖像的一幾何轉換參數(shù)，并利用該幾何轉換參數(shù)對該第二光圈值圖像進行幾何轉換，以產生轉換后的該第二光圈值圖像。
11.根據(jù)權利要求10所述的產生淺景深圖像的裝置，其中該處理模組包括 一平滑化處理單元，該處理模組若判斷該圖像差值大于該臨界值，則該處理模組控制該平滑化處理單元對該第一光圈值圖像與轉換后的該第二光圈值圖像進行一平滑化處理，以獲得一相對景深圖；以及 一模糊化處理單元，對該相對景深圖進行一模糊化處理以產生一模糊化圖像， 其中，該處理模組將該模糊化圖像與該第一光圈值圖像進行一平均化處理，藉以產生該淺景深圖像。
12.根據(jù)權利要求7所述的產生淺景深圖像的裝置，其中 該處理模組若判斷該圖像差值不大于該臨界值，則直接輸出該第一光圈值圖像。
全文摘要
本發(fā)明提出一種產生淺景深圖像的方法及裝置，此方法包括下列步驟。依據(jù)第一光圈值對被攝主體進行拍攝，藉以產生第一光圈值圖像。并依據(jù)第二光圈值對此被攝主體進行拍攝，藉以產生第二光圈值圖像。其中，第二光圈值大于第一光圈值。此外，分析第一光圈值圖像與第二光圈值圖像，以獲得圖像差值。另外，若判斷此圖像差值大于臨界值，則對第一光圈值圖像進行圖像處理以獲得淺景深圖像。
文檔編號H04N13/00GK102811309SQ201110144090
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者李運錦 申請人:華晶科技股份有限公司