聚焦位置檢測(cè)裝置和聚焦位置檢測(cè)方法
【專利摘要】一種聚焦位置檢測(cè)裝置和聚焦位置檢測(cè)方法，其針對(duì)成像單元的圖像傳感器上設(shè)置的測(cè)量區(qū)域中的移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算當(dāng)?shù)谝蛔訄D像上的主體與第二子圖像上的主體彼此最為重合時(shí)第二子圖像相對(duì)于第一子圖像的局部移位量以及表示局部移位量的準(zhǔn)確度的概率分布的特征量；基于針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量和特征量來估計(jì)概率分布；將移位量計(jì)算區(qū)域的概率分布進(jìn)行組合，以獲得針對(duì)測(cè)量區(qū)域的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布；以及基于該分布來計(jì)算表示由成像單元的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的聚焦位置與圖像傳感器之間的距離的代表值。
【專利說明】
聚焦位置檢測(cè)裝置和聚焦位置檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本文中論述的實(shí)施方式涉及聚焦位置檢測(cè)裝置和聚焦位置檢測(cè)方法，其基于通過 對(duì)主體進(jìn)行成像而捕獲的圖像來檢測(cè)主體的聚焦位置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)主體進(jìn)行成像的裝置（例如數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)）已經(jīng)結(jié)合自動(dòng)地測(cè)量至主體的 距離并且基于測(cè)量結(jié)果聚焦在主體上的技術(shù)(所謂的自動(dòng)聚焦），以便生成主體的清晰圖 像。
[0003] 在這樣的自動(dòng)聚焦(AF)方法中，相位差檢測(cè)方法作為使用穿過成像光學(xué)系統(tǒng)的光 束的方法的示例而為公眾所知。在相位差檢測(cè)方法中，來自主體并穿過成像光學(xué)系統(tǒng)的光 束被分成兩束，并且根據(jù)由兩個(gè)光束產(chǎn)生的主體的圖像在圖像傳感器上的位置之間的距離 來確定圖像傳感器距聚焦位置的位移。接著，對(duì)成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，以使得 由兩個(gè)光束產(chǎn)生的主體的圖像的位置彼此重合。在相位差檢測(cè)方法中，例如，可以通過相位 差檢測(cè)方法檢測(cè)到聚焦位置的區(qū)域被設(shè)置在圖像傳感器上。對(duì)聚光透鏡中的每個(gè)的半部進(jìn) 行遮罩，以獲得與光束中之一對(duì)應(yīng)的主體的圖像，所述半部被設(shè)置在所述區(qū)域中包括的一 列中布置的多個(gè)固態(tài)成像元件的前方，并且垂直于布置固態(tài)成像元件的方向。類似地，對(duì)聚 光透鏡中的每個(gè)的另一半部進(jìn)行遮罩，以獲得與光束中的另一光束對(duì)應(yīng)的主體的圖像，所 述另一半部被設(shè)置在所述區(qū)域中包括的另一列中布置的多個(gè)固態(tài)成像元件的前方，并且垂 直于布置固態(tài)成像元件的方向。
[0004] 已提出以下技術(shù):在圖像傳感器上設(shè)置多個(gè)這樣的區(qū)域，以使得在圖像傳感器中 的多個(gè)位置中使用相位差檢測(cè)方法進(jìn)行AF可行（例如，參見日本公開特許公報(bào)No. 2007-24941)。在日本公開特許公報(bào)No. 2007-24941公開的技術(shù)中，當(dāng)要檢測(cè)圖像傳感器上的、不 能執(zhí)行使用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的關(guān)注區(qū)域中的聚焦位置時(shí)，在靠近關(guān)注區(qū)域并且 可以執(zhí)行使用相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)的多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)中獲得散焦量。然后，使 用所獲得的散焦量的平均值作為關(guān)注區(qū)域中的估計(jì)散焦量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 然而，在每個(gè)區(qū)域中獲得的主體的圖像中可能包含大量噪聲。在這種情況下，由于 噪聲的影響，使用多個(gè)區(qū)域中的散焦量(即使用圖像傳感器距聚焦位置的位移量的平均值） 作為關(guān)注區(qū)域的估計(jì)散焦量可能導(dǎo)致估計(jì)散焦量的大量誤差。此外，在不同區(qū)域中可能出 現(xiàn)不同主體，而不同區(qū)域從成像光學(xué)系統(tǒng)至主體可能具有不同距離。在這種情況下，估計(jì)散 焦量可能與主體中的任意主體的散焦量不同，并且即使當(dāng)基于估計(jì)散焦量來調(diào)整成像光學(xué) 系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置時(shí)，相機(jī)仍可能未聚焦在主體中的任意主體上。
[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高使用相位差檢測(cè)對(duì)聚焦位置進(jìn)行檢測(cè) 的準(zhǔn)確度的聚焦位置檢測(cè)裝置。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種聚焦位置檢測(cè)裝置。聚焦位置檢測(cè)裝置包括處理 器，其被配置成：識(shí)別在成像單元中的圖像傳感器上設(shè)置的測(cè)量區(qū)域中包括的多個(gè)移位量 計(jì)算區(qū)域，其中，成像單元包括生成圖像的圖像傳感器和光學(xué)系統(tǒng)，多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中 的每一個(gè)生成表示出現(xiàn)在移位量計(jì)算區(qū)域中的主體的第一子圖像和第二子圖像，其中，第 一子圖像上的主體與第二子圖像上的主體之間的移位量根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)聚焦到主體的聚焦 位置與圖像傳感器之間的距離而變化;針對(duì)多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算當(dāng)?shù)谝?子圖像上的主體和第二子圖像上的主體彼此最為重合時(shí)第二子圖像相對(duì)于第一子圖像的 局部移位量;針對(duì)多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算表示代表局部移位量的準(zhǔn)確度的 概率分布的特征量;針對(duì)多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，基于局部移位量和特征量來估 計(jì)表示局部移位量的準(zhǔn)確度的概率分布;將針對(duì)多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的表示局部移位量的 準(zhǔn)確度的概率分布進(jìn)行組合，以獲得針對(duì)測(cè)量區(qū)域的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布；以及基 于該分布來計(jì)算表示由光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體而產(chǎn)生的聚焦位置與圖 像傳感器之間的距離的代表值。
【附圖說明】
[0008] 圖1是作為結(jié)合聚焦位置檢測(cè)裝置的成像設(shè)備的示例的數(shù)碼相機(jī)的示意性框圖。
[0009] 圖2是示出了圖像傳感器上設(shè)置的AF區(qū)域的示例的圖。
[0010] 圖3是示出了由圖2中所示的AF區(qū)域中的兩個(gè)像素列生成的子圖像的示例的圖。 [0011]圖4是與聚焦位置的檢測(cè)有關(guān)的控制單元的功能框圖。
[0012] 圖5是示出了測(cè)量區(qū)域與移位量計(jì)算區(qū)域之間的關(guān)系的示例的圖。
[0013] 圖6A是示出了等角線性擬合的原理的圖。
[0014]圖6B是示出了等角線性擬合的原理的圖。
[0015] 圖7A是示出了當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加高斯噪聲時(shí)SAD的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差 的示例的圖。
[0016] 圖7B是示出了當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加高斯噪聲時(shí)SAD的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差 的示例的圖。
[0017]圖8A是不出了根據(jù)圖7A中所不的當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上置加尚斯噪聲時(shí)移 位量與SAD之間的關(guān)系而獲得的局部移位量的概率的曲線圖的圖。
[0018]圖8B是不出了根據(jù)圖7B中所不的當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上置加尚斯噪聲時(shí)移 位量與SAD之間的關(guān)系而獲得的局部移位量的概率的曲線的圖。
[0019] 圖9是示出了用于估計(jì)局部移位量的概率分布的處理的概要的圖。
[0020] 圖10是示出了針對(duì)多個(gè)SAD(s)值使用線性逼近而獲得的移位量與SAD之間的關(guān)系 的圖。
[0021] 圖11是示出了要與測(cè)量區(qū)域中的移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分布進(jìn) 行組合的直方圖的示例的圖。
[0022] 圖12是示出了要與測(cè)量區(qū)域中的移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分布進(jìn) 行組合的直方圖的另一示例的圖。
[0023] 圖13是示出了表示整個(gè)測(cè)量區(qū)域中的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖以及 代表移位量與估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系的示例的圖。
[0024] 圖14是用于檢測(cè)聚焦位置的處理的操作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 將參照附圖來描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的聚焦位置檢測(cè)裝置。該聚焦位置檢測(cè)裝置 基于圖像傳感器上的測(cè)量區(qū)域中包括的、可以使用相位差檢測(cè)來檢測(cè)聚焦位置的多個(gè)區(qū)域 中的每一個(gè)中的主體的兩個(gè)圖像之間的移位量來獲得整個(gè)測(cè)量區(qū)域中的聚焦位置。在這方 面而言，聚焦位置檢測(cè)裝置針對(duì)每個(gè)區(qū)域估計(jì)表示移位量的準(zhǔn)確度的概率分布，并且基于 對(duì)區(qū)域中的概率分布進(jìn)行組合的結(jié)果來獲得整個(gè)測(cè)量區(qū)域的聚焦位置。
[0026] 為了便于說明，可以使用相位差檢測(cè)來檢測(cè)聚焦位置的區(qū)域?qū)⒈环Q為AF區(qū)域。
[0027] 圖1是示出了作為結(jié)合聚焦位置檢測(cè)裝置的成像設(shè)備的示例的數(shù)碼相機(jī)的示意性 配置圖。如圖1中所示，數(shù)碼相機(jī)1包括成像單元2、操作單元3、顯示單元4、存儲(chǔ)器單元5以及 控制單元6。數(shù)碼相機(jī)1還可以包括符合串行總線標(biāo)準(zhǔn)(如通用串行總線）的接口電路(未描 繪），用于將數(shù)碼相機(jī)1連接至計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備，如電視機(jī)。例如，控制單元6通過總線被連 接至數(shù)碼相機(jī)1的其它單元。注意，聚焦位置檢測(cè)裝置能夠適用于包括成像單元的各種設(shè) 備。
[0028] 成像單元2包括圖像傳感器21、成像光學(xué)系統(tǒng)22以及執(zhí)行器23。圖像傳感器21包括 以二維陣列布置的固態(tài)成像元件的陣列并且生成圖像。例如，在固態(tài)成像元件中的每一個(gè) 的前部上設(shè)置有用于聚光的微型透鏡。在圖像傳感器21中設(shè)置有多個(gè)AF區(qū)域。在圖像傳感 器21的前方設(shè)置有成像光學(xué)系統(tǒng)22,該成像光學(xué)系統(tǒng)22包括例如沿光軸布置的一個(gè)或更多 個(gè)透鏡，并且形成圖像傳感器21上聚焦的主體的圖像。執(zhí)行器23例如包括步進(jìn)馬達(dá)，并且使 步進(jìn)馬達(dá)以根據(jù)來自控制單元6的控制信號(hào)的旋轉(zhuǎn)量旋轉(zhuǎn)，以使成像光學(xué)系統(tǒng)22的一些透 鏡或所有透鏡沿光軸移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)聚焦位置。每次成像單元2生成捕獲到主體的圖像時(shí)， 成像單元2將所生成的圖像發(fā)送至控制單元6。
[0029] 圖2是示出了設(shè)置在圖像傳感器21上的AF區(qū)域的示例的圖。在該示例中，在圖像傳 感器21生成圖像的成像區(qū)200中設(shè)置有m(水平方向）Xn(豎直方向）個(gè)AF區(qū)域201-1至201-(mXn)(其中1) JF區(qū)域中的每一個(gè)例如包括像素列203和像素列205,在像素列 203中，每個(gè)光接收表面的左半部被遮罩的多個(gè)固態(tài)成像元件202沿水平方向被布置在微型 透鏡后方，在像素列205中，每個(gè)光接收表面的右半部被遮罩的多個(gè)固態(tài)成像元件204沿水 平方向被布置在微型透鏡后方。
[0030] 圖3是示出了通過圖2中所示的AF區(qū)域中的兩個(gè)像素列生成的子圖像的示例的圖。 在以下描述中，出于便利起見，由像素列203所生成的子圖像將被稱作左側(cè)圖像301，并且出 于便利起見，由像素列205所生成的子圖像將被稱作右側(cè)圖像302。當(dāng)由成像光學(xué)系統(tǒng)22產(chǎn) 生的出現(xiàn)在AF區(qū)域中的主體的聚焦位置310位于圖像傳感器21上時(shí)，左側(cè)圖像301和右側(cè)圖 像302彼此大致重合。然而，當(dāng)由成像光學(xué)系統(tǒng)22產(chǎn)生的聚焦位置310與圖像傳感器21相比 更靠近主體時(shí)，即，當(dāng)聚焦位置310在圖像傳感器21前方時(shí)，左側(cè)圖像301從主體聚焦時(shí)左側(cè) 圖像301出現(xiàn)的位置向右移位。另一方面，右側(cè)圖像302從主體聚焦時(shí)右側(cè)圖像302出現(xiàn)的位 置向左移位。反之，當(dāng)由成像光學(xué)系統(tǒng)22產(chǎn)生的聚焦位置310與圖像傳感器21相比更遠(yuǎn)離主 體時(shí)，g卩，當(dāng)聚焦位置310在圖像傳感器21后方時(shí)，左側(cè)圖像301從主體聚焦時(shí)左側(cè)圖像301 出現(xiàn)的位置向左移位。另一方面，右側(cè)圖像302從主體聚焦時(shí)右側(cè)圖像302出現(xiàn)的位置向右 移位。因此，當(dāng)在左側(cè)圖像301和右側(cè)圖像302中的一個(gè)在水平方向上相對(duì)于另一個(gè)進(jìn)行移 位的同時(shí)對(duì)左側(cè)圖像301與右側(cè)圖像302之間的重合程度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，左側(cè)圖像301和右側(cè) 圖像302彼此最為重合時(shí)的移位量表示圖像傳感器21距聚焦位置的位移量。因此，控制單元 6可以通過移動(dòng)成像光學(xué)系統(tǒng)22以使得移位量達(dá)到0而使得成像單元2聚焦在主體上。
[0031] 操作單元3例如包括由用戶使用以操作數(shù)碼相機(jī)1的各種操作按鈕或撥號(hào)開關(guān)。操 作單元3響應(yīng)于用戶操作向控制單元6發(fā)送用于啟動(dòng)成像或聚焦的控制信號(hào)或者用于設(shè)置 快門速度或光圈的設(shè)置信號(hào)。
[0032] 操作單元3響應(yīng)于用戶操作還向控制單元6發(fā)送以下信息，所述信息表示要檢測(cè)成 像單元2在成像區(qū)中的聚焦位置的區(qū)域(在下文中出于便利起見被稱為測(cè)量區(qū)域）。預(yù)先設(shè) 置了多個(gè)測(cè)量區(qū)域，如成像區(qū)的中心、左上部、右下部以及整個(gè)成像區(qū)，并且用戶通過對(duì)操 作單元3進(jìn)行操作來選擇測(cè)量區(qū)域中之一。替選地，測(cè)量區(qū)域可以被設(shè)置在成像區(qū)內(nèi)的任意 位置。
[0033] 顯示單元4例如包括顯示裝置如液晶顯示器，并且顯示從控制單元6接收的各類信 息或由成像單元2生成的圖像。注意，可以例如使用觸摸面板顯示器將操作單元3和顯示單 元4集成為一個(gè)單元。
[0034]存儲(chǔ)器單元5例如包括可讀可寫易失性或非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器電路系統(tǒng)。存儲(chǔ) 器單元5存儲(chǔ)從成像單元2接收的圖像。存儲(chǔ)器單元5還存儲(chǔ)要由控制單元6使用以檢測(cè)聚焦 位置的各類數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器單元5例如存儲(chǔ)以下信息作為這樣的數(shù)據(jù):表示每個(gè)AF區(qū)域的位置 和范圍（例如由成像單元2生成的圖像上每個(gè)AF區(qū)域的左上角和右下角的坐標(biāo)）的信息、每 個(gè)AF區(qū)域的識(shí)別信息等。此外，存儲(chǔ)器單元5存儲(chǔ)用于成像光學(xué)系統(tǒng)22的焦點(diǎn)位置的調(diào)整的 焦點(diǎn)位置表。焦點(diǎn)位置表指示當(dāng)成像光學(xué)系統(tǒng)22位于基準(zhǔn)位置時(shí)與成像單元2到主體的距 離相對(duì)應(yīng)的移位量與步進(jìn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量之間的關(guān)系，其中，步進(jìn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量對(duì)應(yīng)于用于 使成像光學(xué)系統(tǒng)22聚焦在一定距離處的主體上的成像光學(xué)系統(tǒng)22的移動(dòng)量。例如，成像光 學(xué)系統(tǒng)22的基準(zhǔn)位置可以對(duì)應(yīng)于當(dāng)成像光學(xué)系統(tǒng)22聚焦于無窮遠(yuǎn)時(shí)成像光學(xué)系統(tǒng)22的位 置。當(dāng)通過在控制單元6的處理器上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)控制單元6的功能時(shí)，存儲(chǔ)器 單元5可以存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序。
[0035]控制單元6是聚焦位置檢測(cè)裝置的示例，并且包括至少一個(gè)處理器及其外圍電路。 控制單元6控制整個(gè)數(shù)碼相機(jī)1。此外，控制單元6基于從成像單元2接收的圖像來檢測(cè)聚焦 位置，并且基于檢測(cè)到的聚焦位置來調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)22的聚焦位置。
[0036]圖4是控制單元6的功能框圖，其示出了與聚焦位置檢測(cè)相關(guān)的功能塊。控制單元6 包括:移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11、特征量計(jì)算單元12、概率分布估計(jì)單元13、組合單元14、 代表值計(jì)算單元15以及聚焦單元16。控制單元6的這些單元例如被實(shí)現(xiàn)為由控制單元6的處 理器上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的功能模塊。替選地，實(shí)現(xiàn)控制單元6的各單元的功能的一個(gè) 或更多個(gè)集成電路可以與控制單元6分離地結(jié)合在數(shù)碼相機(jī)1中。
[0037]移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11識(shí)別圖像傳感器21上的由用戶選擇或設(shè)置的測(cè)量區(qū) 域中包括的AF區(qū)域作為移位量計(jì)算區(qū)域。在這方面而言，移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11從存 儲(chǔ)器單元5檢索指示AF區(qū)域的位置和范圍的信息。移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11然后可以參 照指示AF區(qū)域的位置和范圍的信息來識(shí)別至少部分地與測(cè)量區(qū)域交疊的AF區(qū)域作為移位 量計(jì)算區(qū)域。替選地，移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11可以識(shí)別完全被包括在測(cè)量區(qū)域中的AF 區(qū)域作為移位量計(jì)算區(qū)域。
[0038]圖5是示出了測(cè)量區(qū)域與移位量計(jì)算區(qū)域之間的關(guān)系的示例的圖。在該示例中，在 由圖像傳感器21生成圖像的成像區(qū)500中設(shè)置的測(cè)量區(qū)域501中包括12個(gè)AF區(qū)域510-1至 510-12。因此，AF區(qū)域510-1至510-12中的每一個(gè)被識(shí)別為移位量計(jì)算區(qū)域。
[0039]移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11將被識(shí)別為移位量計(jì)算區(qū)域的每個(gè)AF區(qū)域的識(shí)別信 息提供至特征量計(jì)算單元12。
[0040] 特征量計(jì)算單元12針對(duì)通過由移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11提供的AF區(qū)域的識(shí)別 信息而識(shí)別的每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域，計(jì)算當(dāng)左側(cè)圖像與右側(cè)圖像彼此最為重合時(shí)的移位量 以及表示概率分布的特征量，所述概率分布表示移位量的準(zhǔn)確度。
[0041] 首先將描述當(dāng)左側(cè)圖像與右側(cè)圖像彼此最為重合時(shí)對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的 移位量的計(jì)算(在下文中出于便利起見稱為局部移位量）。
[0042] 例如，特征量計(jì)算單元12計(jì)算在將右側(cè)圖像相對(duì)于左側(cè)圖像逐像素移位的同時(shí)對(duì) 應(yīng)像素的像素值之間的絕對(duì)差值的總和（SAD)。當(dāng)SAD值為最小時(shí)，特征量計(jì)算單元12將右 側(cè)圖像相對(duì)于左側(cè)圖像的移位量設(shè)置為局部移位量。
[0043] 例如，特征量計(jì)算單元12可以根據(jù)以下給出的等式來針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的 移位量s來計(jì)算SAD(s)。
[0044]
⑴
[0045] 其中，N表示用于一次SAD計(jì)算的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像中的像素的數(shù)量。+S至-S表 示要找到局部移位量的移位量的范圍。L[n]和R[n]分別表示在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像中的第 η個(gè)像素的值。
[0046] 在等式（1)中，在逐像素的基礎(chǔ)上來計(jì)算局部移位量。然而，實(shí)際上在SAD值為最小 處的局部移位量不必以像素為單位。特征量計(jì)算單元12因此使用SAD值為最小處的移位量 以及對(duì)于根據(jù)等式（1)獲得的移位量周圍的移位量的SAD值來通過等角線性擬合在逐子像 素的基礎(chǔ)上獲得局部移位量。
[0047]圖6A和圖6B是示出了等角線性擬合的原理的圖。在圖6A和圖6B中，橫軸表示移位 量，而縱軸表示SAD值。b表示根據(jù)等式（1)計(jì)算的SAD的最小值，a表示當(dāng)移位量比與最小SAD 值對(duì)應(yīng)的移位量小一個(gè)像素時(shí)的SAD值，以及c表示當(dāng)移位量比與最小SAD值對(duì)應(yīng)的移位量 大一個(gè)像素時(shí)的SAD值。在等角線性擬合中，假定當(dāng)移位量自局部移位量減小時(shí)SAD值增大 的梯度等于當(dāng)移位量增大時(shí)SAD值增大的梯度。
[0048] 因此，得到線601，其穿過與最小SAD值b對(duì)應(yīng)的點(diǎn)以及與對(duì)應(yīng)于較大SAD值(即線ab 或線be)且具有較大梯度絕對(duì)值的相鄰點(diǎn)a或c對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。當(dāng)如圖6A中所示a>c時(shí)，線601為線 ab;另一方面，當(dāng)如圖6B中所示a < c時(shí)，線601為線be。此外，得到線602,其穿過對(duì)應(yīng)于較小 SAD值且具有與線601相反的梯度（即，具有相反符號(hào)的梯度）的a或c。與線601和線602之間 的相交對(duì)應(yīng)的移位量是在逐子像素基礎(chǔ)上的局部移位量sh。
[0049] 特征量計(jì)算單元12可以根據(jù)以下給出的等式使用等角線性擬合來計(jì)算局部移位 量sh。
[0050]
[0051] 其中，Smin表示SAD值為最小處的在逐像素基礎(chǔ)上的移位量；以及a = SAD[smin_l]，b = SAD[Smin]，C = SAD[Smin+l]。
[0052] 當(dāng)構(gòu)成左側(cè)圖像或右側(cè)圖像的像素的值不包括噪聲分量時(shí)，如上所述計(jì)算的局部 移位量sh可以是相對(duì)準(zhǔn)確的值。然而，例如當(dāng)主體較暗時(shí)，噪聲分量對(duì)構(gòu)成左側(cè)圖像或右側(cè) 圖像的像素的值的貢獻(xiàn)程度將較大。在這種情況下，所獲得的局部移位量sh未必準(zhǔn)確。
[0053] 因此，在針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域計(jì)算局部移位量sh之后，特征量計(jì)算單元12計(jì) 算表示下述概率分布的特征量，所述概率分布表示局部移位量sh的準(zhǔn)確度。
[0054]首先將描述表示局部移位量sh的準(zhǔn)確度的概率分布(在下文中簡(jiǎn)稱為局部移位量 的概率分布）。
[0055] 令Ulj表示左側(cè)圖像的第i像素的像素值L[i]與右側(cè)圖像的第j像素的像素值R[j] 之間的絕對(duì)差。然后，當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像中的每個(gè)上疊加具有標(biāo)準(zhǔn)偏差σ/V'i的高斯 噪聲時(shí)，對(duì)應(yīng)像素之間的絕對(duì)差的概率密度函數(shù)可以寫成：
[0056]
[0057] 換言之，fij(Xij)具有處于具有均值Uij和標(biāo)準(zhǔn)偏差〇的正態(tài)分布的分布，其中，取負(fù) 值的的范圍被反轉(zhuǎn)為正。等式(3)的右側(cè)第二項(xiàng)對(duì)應(yīng)于以下范圍，其中，在具有均值 UlJ和 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的正態(tài)分布中取負(fù)值的Xlj被反轉(zhuǎn)成正。
[0058] 可以如下使用等式(3)中的分布通過積分計(jì)算來計(jì)算f^(Xlj)的均值e[i][j]和方 差v[i][j] :
[0059]
[0060] v[i][j] = (UlJ2+〇2)-(e[i][j])2 (5)
[0061] 等式(4)中的erf(.)是誤差函數(shù)，其被定義為：
[0062]
[0063] 與移位量s對(duì)應(yīng)的5六0值^的概率密度函數(shù)^(^)對(duì)應(yīng)于左側(cè)圖像的像素 L[i]與右 側(cè)圖像的像素 R[j]之間的絕對(duì)差的總和的概率分布，并且可以通過由以下等式表示的卷 積積分來計(jì)算該概率密度函數(shù)。
[0064] gs(xs) = ((. . . ((f(s+S)S*f(l+s+S)(l+S))*f(2+s+S)(2+S)) . . . ) *f (N-l+s+S) (N-1-S) ) ( Xs ) (7)
[0065] 其中，運(yùn)算符表示兩個(gè)函數(shù)的卷積積分，并且可以被定義為：
[0066]
(8^
[0067] 概率密度函數(shù)gs(Xs)的均值E[s]和方差V[s]可以寫成：
[0068]
(§}
[0069]
C 1 Ο)
[0070] 等式（10)的右側(cè)第二項(xiàng)的常數(shù)K是與第一項(xiàng)中添加的N個(gè)隨機(jī)變量的協(xié)方差相關(guān) 的項(xiàng)，并且當(dāng)所有N個(gè)隨機(jī)變量彼此獨(dú)立時(shí)，K為0。另一方面，當(dāng)N個(gè)隨機(jī)變量中包括并不獨(dú) 立的至少一對(duì)隨機(jī)變量時(shí)，K取非零值。例如，當(dāng)在SAD計(jì)算之前對(duì)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像執(zhí)行 預(yù)處理(如平滑濾波)時(shí)，圖像中的相鄰像素的像素值使彼此關(guān)聯(lián)，并且因此也使相鄰像素 之間的絕對(duì)差相關(guān)聯(lián)。因此，K取正值。另一方面，當(dāng)未對(duì)左側(cè)圖像和右側(cè)圖像執(zhí)行預(yù)處理 時(shí)，絕對(duì)差彼此獨(dú)立，并且因此K為零。
[0071 ]圖7A和圖7B示出了當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加高斯噪聲時(shí)SAD的均值和標(biāo)準(zhǔn) 偏差的示例。在圖7A和圖7B頂部的曲線圖中，橫軸表示像素的坐標(biāo)，而縱軸表示像素值。圖 7A中示出的輸入圖案701表示左側(cè)圖像和右側(cè)圖像中表示的主體的各個(gè)像素的值。類似地， 圖7B中示出的輸入圖案702表示左側(cè)圖像和右側(cè)圖像中表示的主體的各個(gè)像素的值。圖7B 中示出的輸入圖案702中的對(duì)比度是圖7A中示出的輸入圖案701的對(duì)比度的二分之一。在圖 7A和圖7B二者中，假定左側(cè)圖像和右側(cè)圖像的輸入圖案相同，并且左側(cè)圖像與右側(cè)圖像之 間不存在相位差（即，局部移位量sh為0)。
[0072]在圖7A和圖7B底部的曲線圖中，橫軸表示當(dāng)計(jì)算出SAD值時(shí)的移位量s，而縱軸表 示SAD值。圖7A中示出的曲線圖711表示當(dāng)未在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加噪聲時(shí)移位量與 SAD之間的關(guān)系，當(dāng)?shù)仁剑?)中N=32時(shí)其對(duì)應(yīng)于輸入圖案701。曲線圖721表示當(dāng)對(duì)輸入圖案 701添加了標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為12.5的高斯噪聲時(shí)SAD值的移位量與均值（=E[s])之間的關(guān)系。針 對(duì)每個(gè)移位量描繪的誤差條731表示當(dāng)對(duì)輸入圖案701添加了標(biāo)準(zhǔn)偏差 〇為12.5的高斯噪聲 時(shí)的移位量處的SAD值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(V[s]的平方根）。類似地，圖7B中示出的曲線圖712表示 當(dāng)未在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加噪聲時(shí)移位量與SAD值之間的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)于輸入圖案 702。曲線圖722表示當(dāng)?shù)仁?1)中N = 32時(shí)對(duì)輸入圖案702添加了標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為12.5的高斯噪 聲時(shí)移位量與SAD值的均值之間的關(guān)系。針對(duì)每個(gè)移位量描繪的誤差條732表示當(dāng)對(duì)輸入圖 案702添加了標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為12.5的高斯噪聲時(shí)的移位量處的SAD值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0073] 如圖7A和圖7B中所示，當(dāng)在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加噪聲時(shí)，SAD的均值通常在 每個(gè)移位量處增大，并且SAD值在一定程度上變化。當(dāng)輸入圖案的對(duì)比度減小時(shí)，SAD值的變 化相對(duì)于移位量s的變化的比率減小，而所獲得的局部移位量sh的誤差很可能增大。
[0074] 當(dāng)建立與每個(gè)移位量s對(duì)應(yīng)的SAD值Xs的概率分布時(shí)，可以估計(jì)局部移位量的概率 分布。以下將描述用于估計(jì)局部移位量的概率分布的方法。
[0075] 出于簡(jiǎn)便起見，假定與在逐像素基礎(chǔ)上獲得的SAD Xs的最小值對(duì)應(yīng)的移位量s是 局部移位量sh(即，未下降到子像素層級(jí)來計(jì)算局部移位量）。在這種情況下，可以通過獲得 每個(gè)移位量處為最小的SAD值的概率來確定局部移位量sh的概率分布。
[0076] 當(dāng)在給定移位量s處的SAD值xs為最小SAD值時(shí)，在除移位量s以外的任何移位量處 的SAD值比 Xs大。因此，可以通過針對(duì)每個(gè)移位量獲得在該移位量處的SAD值將為最小的概 率以及將概率相加在一起來獲得局部移位量sh的概率分布。
[0077] 在移位量s處的SAD值Xs的概率密度函數(shù)gs(Xs)的累積概率G s(Xs)可以被定義為：
[0078]
(11)
[0079] 在給定移位量i處的SAD值將大于心的概率是等式（11)的對(duì)立事件，即{l_Gi(Xs)}。 因此，在給定移位量s處的SAD值將為最小的概率h(s)(即移位量s為局部移位量sh的概率h (s))可以根據(jù)以下等式來計(jì)算。
[0080]
(1?}
[0081 ]圖8A和圖8B示出了在圖7A和圖7B所示的在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加了標(biāo)準(zhǔn)偏 差σ為12.5的高斯噪聲的示例中根據(jù)以上給出的等式從移位量與SAD值之間的關(guān)系獲得的 概率h (s)的曲線圖。在圖8A和圖8B中，橫軸表示移位量，而縱軸表示概率。圖8A中示出的概 率分布801可以根據(jù)移位量與SAD值的均值和SAD值的標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系來獲得，其對(duì)應(yīng) 于圖7A中的輸入圖案701，并且由曲線圖721和誤差條731示出。另一方面，圖8B中示出的概 率分布802可以根據(jù)移位量與SAD值的均值和SAD值的標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系來獲得，其對(duì)應(yīng) 于圖7B中的輸入圖案702,并且由曲線圖722和誤差條733表示。在這些示例中，在假設(shè)概率 密度函數(shù)g s(Xs)的均值和方差分別根據(jù)正態(tài)分布的E(s)和V(s)的情況下，獲得h(s)。
[0082] 如上所述，當(dāng)在其上未疊加噪聲的輸入圖案的形狀即與主體對(duì)應(yīng)的像素值的分布 外形和疊加在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上的噪聲的特性已知時(shí)，可以得出局部移位量的概率分 布。然而，當(dāng)根據(jù)實(shí)際獲取的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像來獲得局部移位量時(shí)，這些信息項(xiàng)未知。 因此，特征量計(jì)算單元12根據(jù)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像來計(jì)算表示局 部移位量的概率分布的特征量，以使得概率分布估計(jì)單兀13可以估計(jì)概率分布。
[0083] 以下將描述表示局部移位量的概率分布的特征量。如上所述，當(dāng)在每個(gè)移位量處 的SAD值的概率分布的方差(或標(biāo)準(zhǔn)偏差）以及SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的 比率已知時(shí)，可以在一定程度上估計(jì)局部移位量的概率分布。因此，該實(shí)施方式中的特征量 計(jì)算單元12計(jì)算下述特征量作為表示局部移位量的概率分布的特征量，所述特征量可以用 于估計(jì)SAD值的概率分布的方差以及SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率。
[0084] 為了以簡(jiǎn)單的方式來估計(jì)SAD值的概率分布的方差，可以使用根據(jù)等式（1)獲得的 SAD[s]的最小值SAD[smin]。假設(shè)在SAD[s]為最小處的移位量smin是無誤差的準(zhǔn)確局部移位 量(在下文中出于便利起見標(biāo)注為s〇 pt)。在這種情況下，在未對(duì)像素值疊加噪聲的條件下， 當(dāng)右側(cè)圖像相對(duì)于左側(cè)圖像被移位達(dá)到局部移位量8_時(shí)，右側(cè)圖像的像素值完全等于左 側(cè)圖像的對(duì)應(yīng)像素值。換言之，在等式(9)和（10)的右側(cè)側(cè)中對(duì)應(yīng)像素的像素值之間的所有 絕對(duì)差1?為0,并且等式(9)和（10)可以被重寫成：
[0087] E[Scipt]表示無誤差的移位量SQpt處的SAD的均值，而V[SQpt]是其方差。根據(jù)等式 (13)和（14)，可以獲得以下關(guān)系：
[0085]
[0086]
[0088]
< 1 S}
[0089] 根據(jù)等式（15)可以看出，方差隨著SAD值的均值增大而增大。因此，可以根據(jù)SAD的 最小值[smin]來估計(jì)SAD值的方差。實(shí)際上，SAD值為最小處的移位量s min與準(zhǔn)確局部移位量 s〇pt之間存在差異，此外，SAD[smin]可以隨機(jī)變化。因此，在等式（15)中用SAD[s min]代替E [Scipt]未必會(huì)獲得SAD值的準(zhǔn)確方差。然而，因?yàn)镾AD[smingE[Scipt]之間存在關(guān)系，所以如下 文描述的那樣，可以根據(jù)SAD[s_]來估計(jì)SAD值的概率分布的方差。因此，特征量計(jì)算單元 12使用SAD[s_]作為用于估計(jì)SAD值的概率分布的方差的特征量(方差特征量）。
[0090] 作為修改示例，特征量計(jì)算單元12可以估計(jì)經(jīng)濾波圖像的像素的像素值與原始圖 像的對(duì)應(yīng)像素的像素值之間的均方根誤差(RMSE)作為噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 〇,其中，通過去噪濾 波器(如中值濾波器)對(duì)左側(cè)圖像或右側(cè)圖像進(jìn)行正片疊底來獲得經(jīng)濾波圖像。特征量計(jì)算 單元12可以使用標(biāo)準(zhǔn)偏差 〇作為用于估計(jì)SAD值的概率分布的方差的特征量。當(dāng)可以估計(jì)噪 聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ時(shí)，可以根據(jù)等式(14)來估計(jì)SAD值的概率分布的方差。
[0091] 接下來將描述用于估計(jì)SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的特征量。
[0092] 假定輸入圖案具有如圖7A和圖7B中所示的階梯函數(shù)的形狀，并且左側(cè)圖像和右側(cè) 圖像中的最大像素值與最小像素值之間的差（即對(duì)比度)為u。在這種情況下，可以根據(jù)如下 差來獲得SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率，所述差例如為通過等式（13)計(jì) 算的SAD的均值E [ Scipt ]與自該計(jì)算中使用的移位量起移位1時(shí)的移位量的SAD的均值E [ Scipt+ 1]之間的差。當(dāng)未在左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上疊加噪聲時(shí)，在移位量自SAD為最小處的移位量 起移位1時(shí)，一個(gè)像素的像素值與其對(duì)應(yīng)像素的像素值之間的絕對(duì)差將為u。另一方面，對(duì)于 其它像素(N-1個(gè)像素），左側(cè)圖像的像素的像素值完全等于右側(cè)圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值。 從而，對(duì)應(yīng)像素的像素值之間的絕對(duì)差為0。因此，通過反映等式(9)中的關(guān)系，E[ Scipt+l]可 以被重寫為：
[0093]
Ο 6)
[0094] 根據(jù)等式（16)和（13 )，SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率可以被重 寫為：
[0095]
(17)
[0096] 通過使用對(duì)比度u對(duì)等式(17)的右側(cè)部分地進(jìn)行微分，可以獲得以下等式：
[0097]
C 1 B)
[0098]因?yàn)榈仁剑?8)的右側(cè)的誤差函數(shù)erf的幅角總為正，所以誤差函數(shù)本身總?cè)≌怠?根據(jù)這點(diǎn)可以看出，SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率隨圖案的對(duì)比度增大 而增大。因此，特征量計(jì)算單元12計(jì)算左側(cè)圖像或右側(cè)圖像中的最大像素值與最小像素值 之間的差（即對(duì)比度)作為表示SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的特征量(均 值特征量）。
[0099]根據(jù)修改的示例，特征量計(jì)算單元12可以計(jì)算左側(cè)圖像或右側(cè)圖像的像素值的方 差來代替對(duì)比度作為表示SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的特征量。
[0100] 根據(jù)另一修改的示例，特征量計(jì)算單元12可以針對(duì)使用等式（1)計(jì)算的各個(gè)移位 量S來計(jì)算一些或全部SAD[s]，作為表示局部移位量的概率分布的特征量。
[0101] 特征量計(jì)算單元12向概率分布估計(jì)單元13輸出局部移位量sh以及表示針對(duì)每個(gè) 移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量sh的概率分布的特征量。
[0102] 概率分布估計(jì)單元13基于移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量sh和表示局部移位量sh 的概率分布的特征量，針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域來估計(jì)局部移位量sh的概率分布。
[0103] 圖9是示出了用于估計(jì)局部移位量sh的概率分布的處理的概要的圖。概率分布估 計(jì)單元13基于局部移位量sh和表示局部移位量sh的概率分布的特征量，針對(duì)圖9的左側(cè)部 分中的誤差條所示出的每個(gè)移位量來估計(jì)SAD值的概率分布901。概率分布估計(jì)單元13然后 根據(jù)針對(duì)每個(gè)移位量的SAD值的概率分布901來估計(jì)局部移位量sh的概率分布902。因?yàn)楦?率分布估計(jì)單元13針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域僅執(zhí)行相同的處理，所以以下將描述針對(duì)一個(gè) 移位量計(jì)算區(qū)域的估計(jì)處理。
[0104] 首先將描述針對(duì)每個(gè)移位量對(duì)SAD值的概率分布的估計(jì)。出于簡(jiǎn)便起見，在該實(shí)施 方式中假定SAD值的概率分布的方差恒定，而不論移位量和SAD值的均值隨移位量的變化而 線性地變化。
[0105] 首先，將描述對(duì)SAD值的概率分布的方差的估計(jì)。概率分布估計(jì)單元13可以基于由 特征量計(jì)算單元12獲得的SAD值中的最小SAD值[s min ]來估計(jì)SAD值的概率分布的方差。如上 所述，最小SAD值[Smin]未必等于無誤差的準(zhǔn)確局部移位量Sopt處的SAD的均值E [ Sopt ]，而是 SAD [ smin]隨機(jī)地小于E [ Scipt]。因此，如以下所給出的，使用使得E [ Scipt] = k*SAD [ smin]成立的 校正系數(shù)kU 1)來修正等式（15)，以及概率分布估計(jì)單元13使用經(jīng)修正的等式來估計(jì)SAD 值的概率分布的方差V。
[0106]
(19)
[0107]此外，概率分布估計(jì)單元13使用以下等式來估計(jì)疊加到左側(cè)圖像和右側(cè)圖像上的 噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差〇,其中，通過基于SAD值的概率分布的方差修正等式（14)來建立所述等式。 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ用于估計(jì)SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率。
[_8]
iz m
[0109] 此外，當(dāng)已經(jīng)獲得了噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差0作為表示SAD值的概率分布的方差的特征量 時(shí)，概率分布估計(jì)單元13可以通過將標(biāo)準(zhǔn)偏差σ代入等式（14)來估計(jì)SAD值的概率分布的方 差。
[0110] 接下來將描述對(duì)SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的估計(jì)。概率分 布估計(jì)單元13可以通過將噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ和對(duì)比度u代入等式（17)來估計(jì)SAD值的均值的 變化相對(duì)于移位量的變化的比率。代替對(duì)比度，可以獲得了左側(cè)圖像或右側(cè)圖像中的像素 值的方差作為特征量。在這種情況下，具有對(duì)比度u的階梯函數(shù)的方差vSv = u2/4。以另一 方式表示，11=2^,因此，概率分布估計(jì)單元13可以通過在等式(17)中用2·^代替u的值來 獲得SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率。
[0111] 注意，校正系數(shù)k并非恒定，而是隨著SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比 率而變化。因此，概率分布估計(jì)單元13可以首先使用校正系數(shù)k的預(yù)設(shè)初始值來計(jì)算方差V， 并且可以使用方差V來獲得SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率，接著可以根據(jù) 該比率來更新校正系數(shù)k。概率分布估計(jì)單元13可以使用經(jīng)更新的校正系數(shù)k來重新計(jì)算方 差V，并且使用經(jīng)重新計(jì)算的方差來重新計(jì)算SAD的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比 率。概率分布估計(jì)單元13可以通過重復(fù)該處理來提高對(duì)SAD的概率分布的方差和SAD的均值 的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的估計(jì)的準(zhǔn)確度。
[0112] 當(dāng)已經(jīng)獲得了針對(duì)各個(gè)移位量s的一些或所有SAD[s]作為特征量時(shí)，概率分布估 計(jì)單元13可以通過線性地逼近所獲得的SAD[s]的值來估計(jì)SAD值的概率分布。
[0113] 圖10是示出了移位量與SAD值之間的關(guān)系的圖，該關(guān)系可以通過對(duì)多個(gè)SAD[s]值 的線性逼近來獲得。在圖10中，橫軸表示移位量，而縱軸表示SAD值。圖10中的方形1001表示 針對(duì)通過特征量計(jì)算單元12獲得的移位量s的SAD值SAD[s]。在這種情況下，概率分布估計(jì) 單元13可以使用優(yōu)化方法(如最小二乘法)來線性地逼近SAD值，以將移位量與SAD值之間的 關(guān)系表示為兩條線1010與1011。在這種情況下，概率分布估計(jì)單元13可以使用通過線性逼 近獲得的兩條線的梯度的絕對(duì)值的均值作為SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比 率。此外，概率分布估計(jì)單元13可以通過在等式（15)中用與兩條線的相交對(duì)應(yīng)的SAD值替代 E[ Scipt]來估計(jì)SAD值的概率分布的方差。
[0114] 概率分布估計(jì)單元13可以根據(jù)SAD[SminRPSAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變 化的比率來針對(duì)各個(gè)移位量s來估計(jì)SAD的概率分布的均值E[s]。因?yàn)?，SAD的概率分布的方 差恒定，而不論移位量如何，所以概率分布估計(jì)單元13可以將如上所述計(jì)算的SAD的概率分 布的方差V視為各個(gè)移位量s的概率分布的方差V[s]。概率分布估計(jì)單元13可以基于針對(duì)各 個(gè)移位量s的SAD值的概率分布的均值E [ s ]和方差V[ s ]、根據(jù)等式(12)來獲得局部移位量sh 的概率分布h (s)。在這方面而言，概率分布估計(jì)單元13假設(shè)SAD值的概率密度函數(shù)gs (xs)是 例如具有針對(duì)各個(gè)移位量s的SAD值的概率分布的均值E[s]和方差V[s]的正態(tài)分布。
[0115] 注意，當(dāng)每次執(zhí)行聚焦位置檢測(cè)處理時(shí)概率分布估計(jì)單元13根據(jù)等式（12)針對(duì)每 個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域來計(jì)算局部移位量sh的概率分布h(s)時(shí)，計(jì)算量是巨大的。為了解決這 個(gè)問題，例如可以預(yù)先在存儲(chǔ)器單元5中存儲(chǔ)指示下述概率分布h(s)的表，所述概率分布h (s)中的每一個(gè)與SAD值的概率分布的方差與SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比 率的每個(gè)組合相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，因?yàn)楦怕史植脊烙?jì)單元13可以通過參照該表來獲得 與SAD值的概率分布的方差與SAD值的均值的變化相對(duì)于移位量的變化的比率的組合對(duì)應(yīng) 的概率分布h(s)，所以可以減少計(jì)算量。
[0116] 概率分布估計(jì)單元13向組合單元14輸出針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量 sh的概率分布h(s)。
[0117] 組合單元14根據(jù)各個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量sh的概率分布h(s)來生成表 示整個(gè)測(cè)量區(qū)域中的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖。
[0118] 例如，組合單元14可以將移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量sh的概率分布h(s)相加， 以生成直方圖。在這種情況下，組合單元14根據(jù)以下等式來計(jì)算概率值的總和作為針對(duì)移 位量s的頻率H(s)，其中，每個(gè)概率值為針對(duì)每個(gè)移位量的局部移位量sh。
[0119]
(2 U
[0120] 其中，hds)表示測(cè)量區(qū)域中的以任何順序的第i移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量 的概率分布。Μ表示測(cè)量區(qū)域中包括的移位量計(jì)算區(qū)域的總數(shù)。
[0121]圖11是示出了要與測(cè)量區(qū)域中的每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分 布進(jìn)行組合的直方圖的示例的圖。在圖11中的示例中，測(cè)量區(qū)域1100中包括12個(gè)移位量計(jì) 算區(qū)域1101-1至1101-12。獲得了針對(duì)移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分布hKs)至 hi2(s)。然后，根據(jù)等式(21)針對(duì)各個(gè)移位量s來計(jì)算H(s)，由此獲得其中對(duì)局部移位量的概 率分布hKs)至h 12(s)進(jìn)行組合的直方圖1110。在圖11中，表示直方圖1110的曲線圖的橫軸 表示移位量，而縱軸表示頻率。
[0122] 在修改的示例中，組合單元14可以通過每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概 率分布hKs)的平均值來表示hds)，由此減小計(jì)算直方圖所需的計(jì)算量。
[0123] 在這種情況下，組合單元14對(duì)作為每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分 布hKs)的均值的移位量81分配權(quán)重^，并且對(duì)除了移位量 81以外的移位量分配權(quán)重0。組合 單元14優(yōu)選地對(duì)概率分布hi(s)的方差較小的移位量分配較大權(quán)重wi。例如，組合單元14可 以設(shè)置概率分布hi(s)的方差的倒數(shù)作為權(quán)重wi。以這種方式，組合單元14使得概率分布hi (s)的方差較小的移位量計(jì)算區(qū)域（即更可能計(jì)算出準(zhǔn)確局部移位量的移位量計(jì)算區(qū)域)能 夠?qū)χ狈綀D作出更大貢獻(xiàn)。
[0124] 組合單元14將權(quán)重^相加以生成離散直方圖，其離散地表示針對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域的 局部移位量的準(zhǔn)確度的分布。組合單元14可以通過具有特定寬度的平滑濾波器對(duì)所生成的 離散直方圖進(jìn)行相乘，以獲得表示針對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方 圖。在這種情況下，直方圖中的每個(gè)移位量的頻率等于該移位量處的權(quán)重^的總和。
[0125] 使用平滑濾波器以使離散直方圖與通過將概率分布hds)相加而生成的直方圖之 間的差最小化。組合單元14可以使用例如平均濾波器作為平滑濾波器。在這種情況下，濾波 器的寬度(抽頭)優(yōu)選地被設(shè)置成使得權(quán)重的總和的變化相對(duì)于移位量的變化的趨勢(shì)被保 持。例如，可以根據(jù)以下等式來獲得濾波器的寬度(抽頭）。
[0126]
[0127] 其中，^是測(cè)量區(qū)域中以任何順序的第i移位計(jì)算區(qū)域的概率分布hds)的標(biāo)準(zhǔn)偏 差。
[0128] 組合單元14可以將平滑濾波器的寬度設(shè)置成下述移位量計(jì)算區(qū)域中的概率分布 hds)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的給定倍數(shù)(例如四倍），在所述移位量計(jì)算區(qū)域中，均值為最接近應(yīng)用平 滑濾波器的范圍的中心的移位量。代替平均濾波器，組合單元14可以使用高斯濾波器作為 平滑濾波器。
[0129] 圖12是示出了根據(jù)該修改的示例要與測(cè)量區(qū)域中的移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移 位量的概率分布進(jìn)行組合的直方圖的另一示例的圖。在圖12中示出的示例中，測(cè)量區(qū)域 1200中包括12個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域1201-1至1201-12。獲得了針對(duì)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移 位量的概率分布hKs)至h 12(s)。對(duì)于各個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域，對(duì)作為概率分布hds)的均值的 移位量81至8 12分配權(quán)重Wi。通過將移位量計(jì)算區(qū)域的權(quán)重Wi相加來獲得離散直方圖1210。然 后，對(duì)離散直方圖1210應(yīng)用平滑濾波器，以獲得直方圖1220。在圖12中，表示離散直方圖的 曲線圖和表示直方圖1220的曲線圖的橫軸表示移位量，而縱軸表示頻率。
[0130] 組合單元14將所獲得的直方圖輸出至代表值計(jì)算單元15。
[0131]代表值計(jì)算單元15基于表示整個(gè)測(cè)量區(qū)域中的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直 方圖，計(jì)算代表移位量以及代表移位量的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，其中，代表移位量表示針對(duì)出現(xiàn)在 測(cè)量區(qū)域中的主體的聚焦位置。
[0132] 在該實(shí)施方式中，代表值計(jì)算單元15例如選擇下述移位量計(jì)算區(qū)域，在所述移位 量計(jì)算區(qū)域中，作為局部移位量的概率分布hds)的均值的移位量被包括在以直方圖中具 有最大頻率的移位量 Smax2為中心的預(yù)定范圍內(nèi)。例如，預(yù)定范圍可以是從(smax2-抽頭/2)至 (smax2+抽頭/2)的范圍，其中，可以根據(jù)等式(22)來計(jì)算抽頭。
[0133] 例如，代表值計(jì)算單元15獲得作為針對(duì)選擇的移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量的概 率分布的總和的均值的移位量作為測(cè)量區(qū)域的代表移位量，并且獲得概率分布的總和的標(biāo) 準(zhǔn)偏差作為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。因此，當(dāng)至成像單元2不同距離處的多個(gè)主體出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中 時(shí)，代表值計(jì)算單元15可以獲得代表移位量，以使得成像單元2聚焦在多個(gè)主體中具有最高 對(duì)比度的主體上。
[0134] 圖13是示出了表示整個(gè)測(cè)量區(qū)域中的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖以及 代表移位量與估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系的示例的圖。在圖13中，左側(cè)直方圖1300的橫軸表 示移位量，而縱軸表示頻率。在該示例中，測(cè)量區(qū)域1301中的、作為局部移位量的概率分布 hi(s)的均值的移位量被包括在以直方圖1300中具有最大頻率的移位量smax2為中心的預(yù)定 范圍內(nèi)的移位量計(jì)算區(qū)域?yàn)?、3、4、5、8、10以及11。在這種情況下，計(jì)算出作為移位量計(jì)算 區(qū)域中的局部移位量的概率分布hi (s)的總和的概率分布1310。作為概率分布1310的均值 的移位量為代表移位量8~，并且代表移位量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差t~。
[0135] 代表值計(jì)算單元15可以如下來獲得選擇的移位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概 率分布的總和的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0136] 例如，代表值計(jì)算單元15根據(jù)以下等式來定義選擇的移位量計(jì)算區(qū)域j(j = 1、 2、···α，其中，L是選擇的移位量計(jì)算區(qū)域的數(shù)量）中的局部移位量的概率分布h(s)的權(quán)重 Wjo
[0137] wj = 1/vj (23)
[0138] 其中，Vj表示概率分布hj (s)的方差。以這種方式設(shè)置權(quán)重wj使概率分布的總和的 標(biāo)準(zhǔn)偏差最小化，并且增大了可以獲得具有較小誤差的代表移位量的機(jī)率。
[0139] 代表值計(jì)算單元15可以根據(jù)以下等式使用權(quán)重Wj來計(jì)算作為選擇的移位量計(jì)算 區(qū)域中的局部移位量的概率分布的均值的移位量(即代表移位量?Π 以及估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0140]
[0141]
[0142] 其中，是作為第j局部移位量的概率分布h(s)的均值的移位量。
[0143] 控制單元6可以通過將成像光學(xué)系統(tǒng)22沿光軸移動(dòng)與代表移位量相當(dāng)?shù)牧縼硎钩?像單元2聚焦在出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體上，并且因此代表移位量表示聚焦位置。代表值計(jì) 算單元15向聚焦單元16輸出代表移位量和估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。注意，如之后將描述的那樣，當(dāng)聚 焦單元16不同時(shí)使用對(duì)比度檢測(cè)方法時(shí)，代表值計(jì)算單元15可以省去對(duì)估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì) 算。
[0144] 聚焦單元16參照聚焦表來獲得步進(jìn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)量，該旋轉(zhuǎn)量相當(dāng)于與代表移位值 對(duì)應(yīng)的成像單元2的移動(dòng)量。聚焦單元16然后向執(zhí)行器23輸出用于使成像單元2的執(zhí)行器23 的步進(jìn)馬達(dá)以所獲得的旋轉(zhuǎn)量減去下述旋轉(zhuǎn)量來旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，所述旋轉(zhuǎn)量相當(dāng)于成像 單元2的當(dāng)前位置與成像單元2的參考位置之間的差。執(zhí)行器23使步進(jìn)馬達(dá)以根據(jù)控制信號(hào) 的旋轉(zhuǎn)量來旋轉(zhuǎn)，以使成像光學(xué)系統(tǒng)22沿光軸移動(dòng)，而使得代表移位量變成0。由此，成像單 元2可以聚焦在出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體上。
[0145] 根據(jù)修改的示例，聚焦單元16可以一起使用相位差檢測(cè)方法與對(duì)比度檢測(cè)方法， 以使成像單元2聚焦在出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體上。在這種情況下，如上所述，聚焦單元16 首先使執(zhí)行器23的步進(jìn)馬達(dá)以根據(jù)代表移位量的旋轉(zhuǎn)量來旋轉(zhuǎn)，以使成像光學(xué)系統(tǒng)22沿光 軸移動(dòng)，而使得代表移位量變成0。然后，聚焦單元16基于從代表值計(jì)算單元15接收的估計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)偏差來設(shè)置成像光學(xué)系統(tǒng)22的位置的、在其中檢查主體的對(duì)比度的范圍。例如，聚焦單 元16設(shè)置相當(dāng)于估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的±2倍的范圍作為成像光學(xué)系統(tǒng)22的位置的、在其中檢查 主體的對(duì)比度的范圍。聚焦單元16然后找到成像光學(xué)系統(tǒng)22的下述位置，在該位置處，在使 成像光學(xué)系統(tǒng)22在范圍內(nèi)移動(dòng)的同時(shí)在與成像單元2獲得的圖像上的測(cè)量區(qū)域相當(dāng)?shù)膮^(qū)中 的對(duì)比度最大。聚焦單元16將成像光學(xué)系統(tǒng)22的、對(duì)比度最大的位置設(shè)置為成像光學(xué)系統(tǒng) 22聚焦在出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體上的位置。注意，當(dāng)在所設(shè)置的成像光學(xué)系統(tǒng)22的位置 的范圍內(nèi)不存在對(duì)比度為最大的位置時(shí)，聚焦單元16可以找到成像光學(xué)系統(tǒng)22的、在該范 圍以外的對(duì)比度為最大的位置。
[0146] 以這種方式，即使當(dāng)一起使用相位差檢測(cè)方法和對(duì)比度檢測(cè)方法時(shí)，聚焦單元16 仍能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成像光學(xué)系統(tǒng)22的位置的、在其中使用對(duì)比度檢測(cè)方法來檢查對(duì)比度的 范圍。因此，聚焦單元16可以減小用于成像單元2聚焦在測(cè)量區(qū)域中的主體上所需的時(shí)間。
[0147] 圖14是由控制單元6執(zhí)行的聚焦位置檢測(cè)處理的操作流程圖?？刂茊卧?從成像單 元2獲取主體的捕獲圖像(步驟S101)。控制單元6然后將該圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元5中。
[0148] 移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11識(shí)別在指定測(cè)量區(qū)域中包括的移位量計(jì)算區(qū)域(步驟 S102)。移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元11然后將所識(shí)別的移位量計(jì)算區(qū)域提供至特征量計(jì)算單 元12。
[0149] 特征量計(jì)算單元12基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元5中的圖像，針對(duì)移位量計(jì)算區(qū)域中的 每一個(gè)來計(jì)算左側(cè)圖像和右側(cè)圖像彼此最為重合處的局部移位量以及表示局部移位量的 概率分布的特征量(步驟S103)。特征量計(jì)算單元12然后將每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位 量和特征量輸出至概率分布估計(jì)單元13。
[0150] 概率分布估計(jì)單元13基于局部移位量和特征量，針對(duì)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域來獲得 針對(duì)各個(gè)移位量的SAD值的概率分布的均值以及估計(jì)方差值(步驟S104)。概率分布估計(jì)單 元13基于針對(duì)各個(gè)移位量的SAD值的概率分布的均值以及估計(jì)方差值，針對(duì)每個(gè)移位量計(jì) 算區(qū)域來估計(jì)局部移位量的概率分布(步驟S105)。概率分布估計(jì)單元13將所估計(jì)的每個(gè)移 位量計(jì)算區(qū)域中的局部移位量的概率分布輸出至組合單元14。
[0151] 組合單元14將所估計(jì)的針對(duì)移位量計(jì)算區(qū)域的局部移位量的概率分布進(jìn)行組合， 以生成表示針對(duì)整個(gè)測(cè)量區(qū)域的局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖（步驟S106)。組合單 元14將直方圖輸出至代表值計(jì)算單元15。
[0152]代表值計(jì)算單元15選擇下述移位量計(jì)算區(qū)域，在所述移位量計(jì)算區(qū)域中，作為局 部移位量的概率分布的均值的移位量被包括在以直方圖中具有最大頻率的移位量為中心 的預(yù)定范圍內(nèi)（步驟S107)。代表值計(jì)算單元15然后計(jì)算與針對(duì)選擇的移位量計(jì)算區(qū)域的局 部移位量的概率分布的總和的均值相當(dāng)?shù)囊莆涣?，作為整個(gè)測(cè)量區(qū)域的代表移位量。此外， 代表值計(jì)算單元15計(jì)算概率分布的總和的標(biāo)準(zhǔn)偏差作為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(步驟S108)。代表值 計(jì)算單元15將代表移位量和估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差輸出至聚焦單元16。
[0153] 基于代表移位量和估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，聚焦單元16使成像單元2的成像光學(xué)系統(tǒng)22沿 光軸移動(dòng)，以使得成像單元2聚焦在出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體上(步驟S109)。然后，控制單 元6終止聚焦位置檢測(cè)處理。
[0154] 如上文所述，聚焦位置檢測(cè)裝置針對(duì)測(cè)量區(qū)域中包括的移位量計(jì)算區(qū)域中的每一 個(gè)來估計(jì)局部移位量的概率分布，并且將所估計(jì)的概率分布進(jìn)行組合，以生成表示局部移 位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖。聚焦位置檢測(cè)裝置然后基于直方圖來獲得表示聚焦位置的 代表移位量，從而即使當(dāng)每個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的左側(cè)圖像和右側(cè)圖像被疊加噪聲時(shí)，聚 焦位置檢測(cè)裝置仍能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)聚焦位置。聚焦位置檢測(cè)裝置還使用直方圖中具有最高 頻率的移位量來獲得表示聚焦位置的代表移位量來作為參考。因此，即使當(dāng)測(cè)量區(qū)域中出 現(xiàn)位于距成像單元不同距離處的多個(gè)主體時(shí)，聚焦位置檢測(cè)裝置仍可以使成像單元聚焦在 多個(gè)主體中具有最高對(duì)比度的主體上。
[0155] 根據(jù)修改的示例，聚焦單元可以假定表示局部移位量的準(zhǔn)確度的分布的直方圖中 具有最高頻率的移位量作為代表移位量。在這種情況下，聚焦單元可以減小用于獲得代表 移位量的計(jì)算量。
[0156] 根據(jù)另一修改的示例，聚焦位置檢測(cè)裝置可以用在獲得相對(duì)主體具有視差的兩個(gè) 圖像的成像設(shè)備(如雙鏡頭相機(jī)）中，用于測(cè)量至主體的距離以及使用相位差檢測(cè)來檢測(cè)聚 焦位置。在這種情況下，例如，預(yù)先在成像設(shè)備的存儲(chǔ)器單元中存儲(chǔ)距離表，其指示代表移 位量與主體距成像設(shè)備的距離之間的關(guān)系。成像設(shè)備的控制單元可以對(duì)成像設(shè)備生成的兩 個(gè)視差圖像執(zhí)行上文所述的實(shí)施方式中任一個(gè)的控制單元的功能，以針對(duì)生成圖像的每個(gè) 圖像傳感器中設(shè)置的測(cè)量區(qū)域中出現(xiàn)的主體來計(jì)算代表移位量。然后，控制單元可以參照 距離表來獲得成像設(shè)備距出現(xiàn)在測(cè)量區(qū)域中的主體的距離，該距離對(duì)應(yīng)于代表移位量。
[0157]本文中詳述的所有示例和條件式語言意在出于教學(xué)目的輔助讀者理解發(fā)明以及 由
【發(fā)明人】貢獻(xiàn)的深化本領(lǐng)域的構(gòu)思，并且認(rèn)為其并非限制于這樣具體詳述的示例和條件， 在說明書中的這樣的示例的組織也并非涉及示出發(fā)明的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。盡管已詳細(xì)地描述了 本發(fā)明的各實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其做出各 種變化、替代以及變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚焦位置檢測(cè)裝置，包括： 移位量計(jì)算區(qū)域識(shí)別單元，其識(shí)別在成像單元中的圖像傳感器上設(shè)置的測(cè)量區(qū)域中包 括的多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域，所述成像單元包括生成圖像的所述圖像傳感器以及光學(xué)系統(tǒng)， 所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)生成表示出現(xiàn)在所述移位量計(jì)算區(qū)域中的主體的第 一子圖像和第二子圖像，其中，所述第一子圖像上的主體與所述第二子圖像上的主體之間 的移位量根據(jù)所述光學(xué)系統(tǒng)聚焦到所述主體的聚焦位置與所述圖像傳感器之間的距離而 變化； 特征量計(jì)算單元，其針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算當(dāng)所述第一子圖 像上的主體與所述第二子圖像上的主體彼此最為重合時(shí)所述第二子圖像相對(duì)于所述第一 子圖像的局部移位量，并且計(jì)算表示代表所述局部移位量的準(zhǔn)確度的概率分布的特征量； 概率分布估計(jì)單元，其針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，基于所述局部移位 量和所述特征量來估計(jì)所述概率分布； 組合單元，其將所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的概率分布進(jìn)行組合，以獲得針對(duì)所述測(cè)量 區(qū)域的所述局部移位量的準(zhǔn)確度的分布；以及 代表值計(jì)算單元，其基于所述分布來計(jì)算表示由所述光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的聚焦位置與所述 圖像傳感器之間的距離的代表值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算在將所述第二子 圖像相對(duì)于所述第一子圖像移位的同時(shí)所述第一子圖像和所述第二子圖像的對(duì)應(yīng)像素的 像素值之間的絕對(duì)差的總和，并且基于所述總和來計(jì)算所述特征量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元計(jì)算方差特征量和均值特征量作為所述特征量，所述方差特征量 表示針對(duì)所述第二子圖像相對(duì)于所述第一子圖像的每個(gè)移位量的、表示所述總和的準(zhǔn)確度 的概率分布的方差，所述均值特征量表示代表所述總和的準(zhǔn)確度的概率分布的均值的變化 相對(duì)于所述移位量的變化的比率。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元計(jì)算所述總和的最小值作為所述方差特征量。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算通過對(duì)所述第一 子圖像和所述第二子圖像中的一個(gè)子圖像應(yīng)用去噪濾波器而獲得的無噪聲圖像與所述第 一子圖像和所述第二子圖像中的所述一個(gè)子圖像的對(duì)應(yīng)像素的像素值之間的均方根誤差 作為所述方差特征量。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算所述第一子圖像 和所述第二子圖像中的一個(gè)的最大像素值與最小像素值之間的差或者所述第一子圖像和 所述第二子圖像中一個(gè)的像素值的方差作為所述均值特征量。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述特征量計(jì)算單元針對(duì)所述第二子圖像相對(duì)于所述第一子圖像的多個(gè)移位量中的 每一個(gè)來計(jì)算所述總和作為所述特征量。8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述概率分布估計(jì)單元針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，基于所述局部移位 量和所述特征量來計(jì)算針對(duì)所述第二子圖像相對(duì)于所述第一子圖像的多個(gè)移位量中的每 一個(gè)的、表示所述總和的準(zhǔn)確度的概率分布的均值和方差，并且基于所述均值和所述方差 來估計(jì)表示所述局部移位量的準(zhǔn)確度的概率分布。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述組合單元向針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)的、與表示所述局部移位量 的準(zhǔn)確度的概率分布的均值對(duì)應(yīng)的移位量分配權(quán)重;將所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一 個(gè)中的所述移位量的權(quán)重逐個(gè)相加；以及應(yīng)用平滑濾波器以獲得所述分布，其中，所述概率 分布的方差越小，所述權(quán)重越大。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦位置檢測(cè)裝置，其中， 所述代表值計(jì)算單元從所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中選擇下述移位量計(jì)算區(qū)域，在所述 移位量計(jì)算區(qū)域中，與所述概率分布的均值相當(dāng)?shù)囊莆涣勘话ㄔ陬A(yù)定范圍內(nèi)，所述預(yù)定 范圍包括所述分布中具有最高準(zhǔn)確度的移位量；以及針對(duì)所選擇的移位量計(jì)算區(qū)域，計(jì)算 與所述概率分布的總和的均值對(duì)應(yīng)的移位量作為所述代表值。11. 一種用于檢測(cè)聚焦位置的方法，包括： 識(shí)別在成像單元中的圖像傳感器上設(shè)置的測(cè)量區(qū)域中包括的多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域，所 述成像單元包括生成圖像的所述圖像傳感器以及光學(xué)系統(tǒng)，所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的 每一個(gè)生成表示出現(xiàn)在所述移位量計(jì)算區(qū)域中的主體的第一子圖像和第二子圖像，其中， 所述第一子圖像上的主體與所述第二子圖像上的主體之間的移位量根據(jù)所述光學(xué)系統(tǒng)聚 焦到所述主體的聚焦位置與所述圖像傳感器之間的距離而變化； 針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，計(jì)算當(dāng)所述第一子圖像上的主體與所述第 二子圖像上的主體彼此最為重合時(shí)所述第二子圖像相對(duì)于所述第一子圖像的局部移位量， 并且計(jì)算表示代表所述局部移位量的準(zhǔn)確度的概率分布的特征量； 針對(duì)所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域中的每一個(gè)，基于所述局部移位量和所述特征量來估計(jì) 所述概率分布； 將所述多個(gè)移位量計(jì)算區(qū)域的概率分布進(jìn)行組合，以獲得針對(duì)所述測(cè)量區(qū)域的局部移 位量的準(zhǔn)確度的分布；以及 基于所述分布來計(jì)算表示由所述光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的聚焦位置與所述圖像傳感器之間的 距離的代表值。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK105933593SQ201610104581
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】中潟昌平, 近野惠
【申請(qǐng)人】富士通株式會(huì)社