CN104980649A - 使用对焦峰值图片标记的景深指示 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用对焦峰值图片标记的景深指示。一种用于从原始图像生成经修改的图像的波形监视器包括：测量系统，用于选择所述原始图像的处于第一和第二阈值以上的亮度频率值。修改器改变所述原始图像的落在所述第一和第二阈值以上的所选择的像素。在一些实施例中，对这些经改变的像素给出假彩色作为颜色标记，以指示所述原始图像的DOF和最锐利对焦的区域。还描述了以这种方式修改图像的方法。

Description

使用对焦峰值图片标记的景深指示

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年4月4日提交的名称为MULTIPLE FOCUS-PEAKING PICTURE MARKERS ALLOWING DEPTH OF FIELD INDICATION FOR ADJUSTING CAMERA FOCUS的美国临时申请61/975,624的权益，该美国临时申请的教导以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种在监视器上显示信息的方法，并且更具体地，涉及一种创建同时指示最锐利对焦的点和对焦或景深（DOF）的范围这两者的对焦峰值假彩色叠加的设备和方法。

背景技术

“片场（on-set）”或“现场（on-site）”视频和影片制作通常需要精确的摄像机镜头对焦/光圈调整来设置图像帧的对焦区域和景深（DOF），以确定图像内容中有多少应当被对焦。通常，存在艺术方面的原因来最小化DOF以使观看者的注意力瞄准到图像中的可能不处于图像中心处的特定区段。有时，可能在所注意的区域上放大并设置对焦，但在不重新成帧的情况下或者当跟踪向摄像机移动或从摄像机移动的主体上的对焦时，这不总是可能的。此外，不是所有镜头都在整个变焦范围内保持对焦。

目前，影片和视频制作均使用具有4K像素或更多的高分辨率成像器的高质量摄像机。因此，在不使用大参考监视器的情况下精确设置对焦已经变得更加困难。不幸的是，典型地，只有小取景器大小的监视器在摄像机上或在片场处是可用的。这些取景器监视器通常具有通过在所显示的摄像机图像之上添加假彩色标记指示图像的对焦区的手段。这些通常被称为“对焦峰值”或仅“峰值”叠加。时常地，甚至图示出对焦峰值叠加也未给用户提供如期望那样多的对焦信息。

本发明的实施例解决了现有技术的这些和其他限制。

发明内容

本发明的实施例包括一种创建同时指示最锐利对焦的点和对焦或景深（DOF）的范围这两者的对焦峰值假彩色叠加的实时方法。

本发明的一些实施例包括一种具有图像输入的波形监视器，其包括用于测量针对来自输入图像的像素的频率信息的测量系统。转换器从所述频率信息选择高频率值，并且选择器选择所述高频率值的第一部分作为第一控制信息并选择所述高频率值的第二部分作为第二控制信息。修改器改变原始图像的落在所述高频率值的所述第一部分和所述第二部分内的所选择的像素。在一些实施例中，对这些经改变的像素给出假彩色。

其他实施例包括生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法。示例方法包括：接收由像素形成的原始图像；从所述像素提取频率信息；以及选择分别落在第一和第二频率阈值以上的第一和第二频率范围。然后，通过下述操作来修改所述原始图像：改变落在所述第一频率范围内的原始像素，并改变落在所述第二频率范围内的原始像素，以产生经修改的图像。在一些实施例中，所述修改包括使所选择的像素带上假彩色。

附图说明

本专利或申请文件包含以彩色执行的至少一个附图。具有（一个或多个）彩色附图的本专利或申请公开的拷贝将在请求和支付必要费用时由专利局提供。

图1是根据本发明的实施例的包括图片标记的示例视频波形监视器的框图。

图2是示出了如本发明的实施例所使用的样本亮度频谱输出以及与该亮度频率输出叠加的两个低通滤波器输出的频谱的曲线图。

图3是根据本发明的实施例的包括图片标记的另一示例视频波形监视器的中央部件的框图。

图4A是本发明的实施例可使用的基础图像捕获。

图4B图示了根据本发明的实施例的已利用图片标记加以标记以指示对焦区域的图4A的基础图像。

图5A是本发明的实施例可使用的基础图像捕获。

图5B图示了根据本发明的实施例的已利用图片标记加以标记以指示对焦区域的图5A的基础图像。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明的实施例的示例视频波形监视器的实质部分的框图。如图1中所图示的，波形监视器20耦合到指向主体14的摄像机12并接收来自该摄像机12的输入。摄像机12可以产生静止或移动图像。摄像机12典型地包括可由摄像机操作者控制的针对对焦和对焦的景深（DOF）的调整，或者，该调整可以被自动控制。摄像机12输出被输入到波形监视器20。来自摄像机12的输出可以是伽玛校正的或对数校正的（log corrected）Y’Cr’Cb或R’G’B分量。该校正可以发生在摄像机12中，将来自摄像机的光输入的线性函数的信号修改成非线性传递函数，以获得输出信号的足够的动态范围或比特大小。常用的伽玛传递函数已经被用在电视和计算机图像中许多年并恰巧近似于非线性人类视觉光亮度函数。人类视觉光亮度函数通常作为立方根（指数为1/3）幂律（power-law）函数而被近似，并且，这些常见伽玛校正函数（sRGB、REC-601、REC709等）中的许多也遵循具有处于1/2.2到1/2.6的范围内的指数的幂律。因此，当伽玛校正被应用于信号时，使用撇符号（prime notation）。如上所述，该校正通常是在摄像机12中执行的，并且典型地，摄像机输出信号是R’,G’,B’或Y’,Cb’,Cr’。较新的摄像机可以具有伽玛校正的代理（proxy）输出以及高动态范围输出这两者，该高动态范围输出具有用于记录的对数处理，以进一步压缩较新的成像器高动态范围光灵敏度。本发明的实施例与这些输出中的任一个一起工作。

在波形监视器20中，首先由输入处理器30处理摄像机12输出以隔离图像的数字亮度Y’。然后将数字亮度Y’传递到细混频器40以及粗混频器50，而后分别传递到第一低通滤波器60和第二低通滤波器70。

细混频器40包括由例如具有频率Fs/2的方波输入所控制的复用器42，其中Fs是Y’采样速率。粗混频器50包括由例如具有频率Fs/4的方波输入所控制的复用器52。经过细混频器40和低通滤波器60的路径是细或锐利对焦路径，而经过粗混频器50和低通滤波器70的路径是粗对焦或景深（DOF）路径。

优选地，驱动复用器42、52的信号是方波信号，因此混频过程被实现为数字复用器以本地振荡速率（即，取决于对焦路径，为Fs/2或Fs/4）在Y’与负Y’之间进行选择，从而由乘法器44、54分别将Y’乘以正1和负1。在数字处理的情况下，乘法器44、54将无符号输入数据乘以-1的函数仅是无符号输入数据的负号表示，其简化了处理。在图2中图示了叠加有低通滤波器（LPF）滤波器响应的每个混频器输出的频谱。

利用低通滤波器60来对来自细混频器40的有符号混频器输出进行滤波，并且然后，在Abs元件62中取滤波器输出的绝对值。类似地，利用低通滤波器70来对来自粗混频器50的有符号混频器输出进行滤波，并且然后，在Abs元件72中取滤波器输出的绝对值。然后，分别在比较器64、74中将每个无符号绝对值信号与单独的阈值进行比较，以开发用于对细对焦的图像区域进行标记的第一二进制门信号以及用于对粗或宽对焦的图像区域（DOF）进行标记的第二二进制门信号。

在图1的示例中，可选地，在亮度转换器80中将来自摄像机12的原始输出信号转换成单色（黑和白），并且然后，在延迟元件82中对其进行延迟以匹配于混频器+LPF路径的处理延迟。然后将该单色信号应用于切换器（switch）或复用器90、96，该切换器或复用器90、96允许来自相应比较器64或74的门信号输出针对每个门信号选择不同的假彩色。例如，如图1中所图示的，红色用于图像上的细对焦指示，并且黄色用于粗对焦。可替换地，诸如交叉阴影线（crosshatch）或斑马条纹（zebra stripe）之类的其他颜色或可见图案也可以由门信号所选择。

然后，黄色切换器90和/或红色切换器96插入相应的黄色或红色，该黄色或红色叠加于单色图像的在图像上指示对焦深度（黄色）的原始部分以及该图像的指示该图像的最紧凑聚焦的区域的最高频率的区域。其余的像素（即，来自原始图像的具有处于指定对焦阈值外的对焦水平的那些像素）可以在没有改变的情况下在显示器98上被示出。如果亮度转换块80是存在且活动的，则原始图像的未修改部分将被呈现为黑和白。否则，原始图像的未修改部分将处于与从摄像机12接收的形式相同的形式。然后将组合的加亮图像发送到显示器98以用于观看。在一些实施例中，显示器98可以是与波形监视器20分离的监视器或显示器。

例如，参照图4A和4B，在图4A中图示了原始的未修改的单色图像。这是从图1中的亮度转换器80的输出创建的图像。图4B的检查示出：DOF是以黄色在单色图像上叠加或加亮的，而最锐利对焦的区域是以红色在单色图像上叠加或加亮的。典型地，红色区域（最细对焦）被黄色区域（粗对焦）所包围，但可以具有公共的边缘。当然，替代DOF和最锐利对焦的区域的颜色或图案是用户可选择的。参照回图1，以黄色图示的图4B中的区域源自于对黄色切换器90的黄色值输入，而以红色图示的图4B中的区域源自于对红色切换器96的红色值输入。可以通过在对黄色和红色切换器90、96的颜色输入处提供期望颜色或图案来实现不同颜色或图案。

假定使用所指示的红色和黄色值，那么在被应用于门控切换器或复用器90、96之前，红色和黄色标记颜色可以具有固定饱和度和明亮度，或可以取而代之与输入信号亮度成比例，或可以是二者的组合。

在其他实施例中，波形监视器20可以包括两个以上的对焦区以用于加亮。例如，通过将诸如在图1中阐述的那些对焦路径之类的附加对焦路径包括在波形监视器中，用户可以控制三个、四个或任何期望数目的分离对焦区，每个对焦区产生个体颜色标记。

在操作中，用户可以使用用户接口22来控制波形监视器20的若干参数。例如，低通滤波器60、70的滤波器参数可以是用户可选择的。另外，对比较器64的细对焦阈值输入允许用户选择图像的哪些区域由细对焦指示器指示。在一些实施例中，用户可以将细对焦阈值设置得高到使得仅DOF被指示在所得到的颜色标记的图像上。用户还可以使用用户接口22来针对细和粗标记选择颜色输入。如上所述，图1将这些标记颜色示为红色和黄色，但任何颜色或图案可以被用于指示对焦的区域。

图3是根据本发明的实施例的包括图片标记的另一示例视频波形监视器的中央部件的框图。一般地，图3的部件将另一组滤波器添加到粗和细路径中的每一个，以允许水平和垂直对焦检测这两者，如下所述，图3的部件可以与图1中的其余部件一起操作。例如，图3中的Y’输入可以是来自图1的输入处理器30的输出。来自或（OR）门140和180的门输出可以被用于例如分别控制图1的红色切换器96和黄色切换器90。

图3的部件在水平和垂直方向这两者上扫描图像，而图1的部件可以在仅水平方向上扫描图像。在水平和垂直方向这两者上进行扫描允许对焦标记中的增加的保真度。

取代包括图1中的针对细对焦检测的单个低通滤波器60，图3的部件包括细水平低通滤波器120以及垂直低通滤波器130。水平和垂直低通滤波器120、130可以并联耦合，或者垂直低通滤波器130可以可选地耦合到水平低通滤波器120的输出，这使系统对水平边缘而不是垂直边缘更敏感。复用器110由异或（XOR）门112的输出所驱动，该异或（XOR）门112优选地具有方波输入，该方波输入具有频率Fs/2和Fh/2。如上，Fs/2是Y’信号的频率的一半频率，而Fh/2是用于被分析的特定视频格式的线速率的一半。驱动具有这两个信号Fs/2和Fh/2的异或（XOR）门112创建了与具有两个分离复用器类似的输出。在所图示的实施例中，低通滤波器120、130中的每一个被传递到相应的绝对值处理器122、132，该绝对值处理器122、132如上所述那样工作。

除包括两个低通滤波器的细对焦路径外，粗对焦路径也包括分别耦合到绝对值处理器162、172的水平低通滤波器160和垂直低通滤波器170。细和粗对焦路径之间的差异包括驱动异或（XOR）门112、152的信号和对比较器124、134、164和174的阈值设置。

当被分析的图像的水平边缘或垂直边缘的频率信息触发了细对焦阈值时，或（OR）门140生成红色门信号，即，用于添加红色的控制信号。当水平边缘或垂直边缘超过了粗对焦阈值时，或（OR）门180生成黄色门信号。在每一种情况下，针对细和粗对焦路径这两者的垂直和水平阈值是用户可设置的，例如通过使用用户接口22（图1）来设置。

波形监视器20或其任何部分可以以固件（诸如FPGA）、特别设计的电路（诸如ASIC）来体现，或可以由在一个或多个处理器上运行的一个或多个软件过程来实现。在其他实施例中，例如，波形监视器20可以包括在固件、ASIC、FPGA和软件上运行的部件或操作的组合。

尽管出于说明的目的图示和描述了本发明的具体实施例，但是将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种修改。

Claims (15)

1. 一种生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，所述方法包括：

接收由像素形成的原始图像；

从所述像素提取频率信息；

选择落在第一频率阈值以上的第一频率范围；

选择落在第二频率阈值以上的第二频率范围，所述第一频率范围不同于所述第二频率范围；以及

通过修改落在所述第一频率范围内的原始像素且通过修改落在所述第二频率范围内的原始像素来修改所述原始图像，以产生经修改的图像。

2. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，进一步包括：在显示器上显示经修改的图像。

3. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，从所述像素提取频率信息包括从所述像素提取频率信息包括从所述像素提取亮度信息。

4. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，修改落在所述第一频率范围内的原始像素包括：利用预定颜色使落在第一范围内的原始像素带上假彩色。

5. 根据权利要求4所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，修改落在所述第二频率范围内的原始像素包括：利用与落在第一范围内的那些像素不同的预定颜色使落在第二范围内的原始像素带上假彩色。

6. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，选择第一频率范围是用户控制的。

7. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，选择落在第一频率阈值以上的第一频率范围包括：

使来自所述原始图像的一系列数字亮度值经过低通滤波器。

8. 根据权利要求7所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，选择落在第一频率阈值以上的第一频率范围进一步包括：

将来自所述低通滤波器的输出与阈值比较器进行比较。

9. 根据权利要求1所述的生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，其中，选择落在第一频率阈值以上的第一频率范围包括：

使来自所述原始图像的一系列数字亮度值经过水平频率滤波器；以及

使来自所述原始图像的所述一系列数字亮度值经过垂直频率滤波器。

10. 一种具有图像输入且耦合到用于观看测量显示的监视器的波形监视器，所述波形监视器包括：

测量系统，用于测量针对来自在所述图像输入处接收的原始图像的像素的频率信息；

转换器，被构造成从所述频率信息生成高频率值；

选择器，被构造成选择所述高频率值的第一部分作为第一控制信息；

第二选择器，被构造成选择所述高频率值的第二部分作为第二控制信息；以及

修改器，被构造成基于所述第一控制信息和所述第二控制信息来改变所述原始图像的所选择的像素。

11. 根据权利要求10所述的波形监视器，其中，所述修改器被构造成利用预置颜色使所述原始图像的像素带上假彩色。

12. 根据权利要求10所述的波形监视器，其中，所述修改器被构造成利用第一预置颜色使所述原始图像的与所述第一部分相对应的像素带上假彩色，且被构造成利用第二预置颜色使所述原始图像的与所述第二部分相对应的像素带上假彩色。

13. 根据权利要求10所述的波形监视器，其中，被构造成生成高频率值的转换器包括低通滤波器。

14. 根据权利要求10所述的波形监视器，其中，被构造成生成高频率值的转换器包括：第一低通滤波器，其被构造成在水平方向上对频率信息进行滤波；以及第二低通滤波器，其被构造成在垂直方向上对频率信息进行滤波。

15. 根据权利要求10所述的波形监视器，其中，被构造成生成高频率值的转换器包括具有第一频率下的输入的第一低通滤波器并且包括具有与所述第一频率不同的第二频率下的输入的第二低通滤波器。