CN101257578A - 成像装置和成像方法 - Google Patents

Abstract

一种成像设备，包括以第一长宽比拍摄图像的成像装置，和图像处理装置，该图像处理装置将由所述成像装置以第一长宽比所拍得的原始图像转换成不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像，如选择的转换图像的放大率低于原始图像的放大率，去除作为原始图像的去除部分以产生转换图像，根据放大率缩减原始图像的尺寸，并根据所需放大率于缩减后的原始图像上添加边缘且除去去除部分。

Description

成像装置和成像方法

技术领域

本发明涉及一种成像设备和成像方法，例如，本发明可适用于数码照相机或摄像机中。

背景技术

过去，象数码照相机和摄像机这样的成像设备以长宽比4∶3(下文中称其为标准长宽比)拍摄静止图像或动态图像，该长宽比与电视格式相等。包括于成像设备中的成像装置也具有标准的长宽比4∶3。

然而，这些年来，具有水平取向屏的高质量电视格式，也被称之为高清晰度电视(HDTV)，得到了广泛的发展，例如，已经提出了利用该格式，能够以16∶9这一水平取向长宽比拍摄图像的成像设备，例如(例如，参考JP2006-217214A(专利文献1))。

发明内容

能够以前面所描述的水平取向长宽比拍摄图像的成像设备通常利用具有标准长宽比的成像装置，因为所述成像装置有效工作效率及某些情形下能够以标准长宽比拍摄图像。

然而，如附图1中所示，采用具有标准长宽比的成像装置的成像设备，以水平取向长宽比拍摄图像，通过去除长宽比为4∶3的原始图像P1的顶部和底部各1/8(或共1/4)而制出长宽比为16∶9的转换图像P2，所述原始图像由装置1所拍摄。因为这个原因，尽管在用户为拍摄更广的范围而确定确定了广角变焦镜头的情形下，由成像装置1所拍摄对象的一部分并没有反映在图像上，导致难以拍摄用户所预期的较广的范围。

因此，期待提供一种成像设备和成像方法，能够根据需要拍摄更广的范围。

根据本发明的一个实施例，提供了一种成像设备，该设备包括用于以第一长宽比拍摄图像的成像工具，及用以产生转换图像的图像处理工具，其是通过将由成像工具所拍摄的第一长宽比的原始图像转换成不同于不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像，转换时，将原始图像的部分区域修整或修剪成去除部分，如转换图像的选择放大率小于原始图像，则根据放大率缩减原始图像的尺寸，然后于缩减后的原始图像上添加边缘，并根据所需放大率除去去去除部分。

转换图像的成像范围可通过生成转换图像得到增加，转换时，根据给定放大率减小原始图像的尺寸并在之后在减小的原始图像上添加边缘并根据需要的放大率除去去除部分。

根据本发明的另一实施例，提供了一种成像方法，该方法包括产生转换图像的步骤，通过将由成像工具拍摄的第一长宽比的原始图像转换成具有不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像，转换时，去除掉部分原始图像，如转换图像的选择放大率小于原始图像，则根据放大率缩减原始图像的尺寸，然后于缩减后的原始图像上添加边缘，并根据所需放大率除去去去除部分。

通过产生转换图像，转换图像的图像范围能被增加，转换时，根据给定的放大率缩减原始图像的尺寸，之后于缩减后的原始图像上添加边缘，并根据所需放大率除去去除部分。

根据本发明的一个实施例，能够实现成像设备和成像方法，所述设备和方法通过改变成像工具所拍摄的原始图像的长宽比而产生转换图像，从而能够增加转换图像的成像范围，转换时，如转换图像的选择放大率低于原始图像，则根据给定的放大率而缩减原始图像的尺寸，并于缩减后的原始图像上添加边缘，并根据所需放大率除去去除部分。

附图简述

图1所示的是用于解释长宽比转换的示意图；

图2所示的是数码照相机的结构方框图；

图3A至3E所示的是变焦拍摄图像的变化的示意图；及

图4所示的是变焦处理程序的流程图。

优选实施例的详细描述

下面，将参考附图详细描述本发明的实施例。

[1]数码照相机的全部结构

附图2中示出了数码照相机10(将简称其为数码相机)的电路结构，其作为应用于本发明的成像设备。控制部分11包括微处理器，例如，基于预存于未示出的只读存贮器(ROM)中的控制程序控制整个数码相机10。

操作部分12包括操作元件，如快门按钮，变焦按钮及模式调节盘。响应于通过操作部分12输入的操作命令的控制部分11，根据用户操作控制数码相机10的组件，并于抓拍模式下执行成像功能，于回放模式或设置在设定模式下显示所拍摄的图像。

用于驱动聚焦、变焦的致动器和具有变化成像角度的变焦透镜所用的光圈被设置于透镜部分13中。根据来自控制部分11的控制命令，执行变焦驱动、聚焦驱动或光圈驱动。

换句话说，控制部分11一旦探测到对操作部分12中的变焦按钮(放大或缩小)的按压操作，会基于该探测到的操作驱动透镜部分13中的变焦致动器(未示出)，并改变透镜部分13的成像视角。通过利用由成像装置14所拍的图像数据，控制部分11探测到不对焦的量，会基于所探测量，驱动透镜部分13中的对焦致动器(未示出)，并对透镜部分13执行自动对焦控制。基于由例如成像装置14拍摄到的图像数据的强度，控制部分11还驱动透镜部分13中的光圈致动器(未示出)，并执行自动曝光控制。

成像装置14包括电荷耦合元件(CCD)并具有标准的长宽比4∶3。处于成像模式的成像装置14将由物体发出的、经透镜部分13输入的光转换成模拟图像信号，由模拟/数字转换部分15将模拟图像信号转换成数字信号，再将作为图像数据的数字信号输入到图像处理部分16。

处于成像模式的图像处理部分16基于输入的图像数据在显示部分19上顺次显示图像，以提示用户识别图像。而且，基于对操作部分12中的快门按钮的按键操作，图像处理部分16响应于由控制部分11所提供的图像命令而及时地使图像存贮器17存贮图像数据。

然后，图像处理部分16从图像存贮器17中加载图像数据，并执行诸如画质校正、压缩/编码、长宽比转换和附加的缩小操作，这将在后面描述。而且，图像处理部分16将与图像数据有关的信息，如描述成像操作的成像环境信息，诸如光强之类的特性信息，作为图像信息添加到图像数据中，形成存贮有图像数据和图像信息的图像数据文件，再将所述数据文件提供给图像存贮部分18。图像存贮部分18在包括有闪存的存贮介质20上存贮图像数据文件。

处于成像模式的图像处理部分16将由成像装置14所提供的图像数据转换成由用户确定的长宽比的图像数据并显示和存贮结果。

换句话说，设置模式下选择标准长宽模式4∶3的情形下，图像处理部分16以标准长宽比4∶3显示和存贮由成像装置14所拍摄的图像数据，实际上，并不需要转换长宽比。

另一方面，设置模式下选择长宽比16∶9这一宽屏幕长宽比的情形下，图像处理部分16通过修整(或修剪)由成像装置14所拍摄图像数据的顶部和底部各1/8部分(或共1/4部分)将长宽比由4∶3转换成16∶9，并显示和存贮结果。

响应于由控制部分11所提供的基于操作部分12中的回放指令，处于回放模式下的图像存贮部分18从存贮介质20里加载图像数据，并提供所述图像数据给图像处理部分16。

处于回放模式下的图像处理部分16执行回放操作，如对由存贮部分18所提供的包括于图像数据文件中的图像数据执行解码操作，并基于图像数据在显示部分19上显示图像，以提示用户识别图像。

另外，图像处理部分16通过输入/输出部分21给诸如监视器等外部显示装置(未示出)提供当前拍摄的或显示的图像数据以供显示，并可通过输入/输出部分21与诸如个人电脑等外部设备交换图像数据。

[2]根据本发明的一个实施例中的电子缩小处理

如前所述，数码相机10具有一变焦透镜，并且，通过操作操作部分12中的变焦按钮可光学地改变成像视角(下文将称其为光学变焦)。换句话说，用户可按动操作部分12中的放大按钮，以向远处改变变焦透镜的图像视角，使得物体可被拍得更大。用户也可按动操作部分12上的缩小按钮，以向宽处改变变焦透镜的光学视角，使得更广范围内的物体可被拍大的范围。这里，在变焦透镜被设置于广角端情形下，放大率Z为“1”；在变焦透镜被设置于变焦远距端的情形下，放大率Z为“Zmax”。

换句话说，附图3C中示出了变焦透镜被设置于广角端(这里放大率Z＝1)时的状态，附图3A中示出了变焦透镜被设置于远距端(这里放大率Z＝Zmax)时的状态。附图3B中示了变焦透镜被设置介于广角端与远距端(这里1＜Z＜Zmax)之间的状态。

在用户设置时，通过选择宽屏幕长宽模式，数码相机10能够以宽屏幕长宽比16∶9拍摄图像，如上所述，就能够得到具有空间感的水平取向图像。

然而，为了将由成像装置14所拍摄的图像转换成宽屏幕长宽比的图像，通过去除由成像装置14所拍摄的长宽比为4∶3的原始图像P1的顶部和底部(附图3A至3C中的顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn)，从而产生了转换后的长宽比为16∶9的图像P2。因此，原始图像P1的顶部和底部部分并没有反映到转换后的图像P2上，尽管将变焦透镜设置于最宽侧(如附图3C中所示)。结果，成像范围与标准长宽比相比，不利地变窄。

由于这个原因，在宽屏幕长宽比模式时，变焦透镜处于广角端(附图3C)并按动缩小按钮的情形下，本发明实施例中的数码相机10逐渐地缩减顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn的高度，以增加向上的和向下的图像面积，如附图3D中所示。该情形下，因图像范围的长宽比与长宽比16∶9相比，更加垂直取向，通过在图像范围的左侧和右侧分别添加垂直取向边缘Sr和S1，转换图像P2的长宽比被维持于16∶9。根据本发明中的这一实施例中的、光学变焦范围之外的伪缩小操作被称之为“额外缩小”。

额外缩小的广角端状态下，如连续额外缩小，其结果是顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn消失掉，如附图3E中所示，其中放大率Z为“Zmin”。

这样，除了通常的光学变焦范围(1≤Z≤Zmax)外，通过在Zmin≤Z＜1范围内执行额外缩小操作，本发明实施例中的数码相机10能够拍得更宽。

实际上，额外缩小过程中的图像处理部分16根据放大率Z(Zmin≤Z＜1)缩减了原始图像P1的尺寸，并裁剪缩减后的图像，使其高度与转换后的图像P2相等。这里去除掉的顶部和底部对应于所述的顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn。因此，额外缩小过程中，顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn的高度根据放大率Z而连续变化。

然后，图像处理部分16在裁剪图像的左侧和右侧分别添加边缘Sr和S1，并调整整个宽度，使得其与转换后的图像P2的宽度相等。因此，根据放大率Z，边缘Sr和S1的宽度也连续变化。

换句话说，在额外缩小过程中，图像处理部分16根据放大率Z通过缩减原始图像P1的尺寸产生了转换图像P2，并根据转换图像P2的长宽比执行去除操作和添加边缘的操作。

与由光学变焦所得到的图像数据相似，通过额外缩小后所得到的图像数据在显示部分19上显示，并响应于快门按键上的按动而存贮在存贮介质20上。

接下来，将参照附图4中的流程图，描述选择宽屏幕长宽模式的情形下，由包括额外缩小的数码相机10执行的变焦处理程序。

如附图4中所示，响应于选择成像模式中的宽屏幕长宽比模式，数码相机10中的控制部分11开始变焦处理程序RT1，在步骤SP1中，以预定间隙(例如第0.5秒)等待操作部分12中的变焦按钮上操作命令。如探测到任一在变焦按钮上的按动操作，控制部分11进展到下一步骤SP2。

在步骤SP2中，控制部分11探测变焦按钮上的放大操作或缩小操作。

SP2中，如被步骤SP1所探测到的操作为对放大按钮执行了按键操作，则控制部分11运行到步骤SP3。

在步骤SP3中，控制部分11通过将目前所确定的放大率Z与变焦变化系数α相乘而算出新的放大率(或更新所述放大率)，并运行到下一步骤SP4。例如，这里的放大率的起初值Z为1≤Z≤Zmax，变焦变化系数α可为α＝1.05。

在步骤SP4中，控制部分11判断更新后的放大率Z是等于Zmax，还是小于Zmax，还是这两者都不是。如在SP4中得到正值，这意味着作为放大操作结果的放大率Z等于或小于Zmax，并处于数码相机10的变焦范围内(在光学放大和额外放大状态)。这种情形下，控制部分11并不改变更新后的放大率Z，运行到步骤SP9。

另一方面，如在步骤SP4中得到负值，这意味着作为放大操作结果的放大率Z大于Zmax，超出了变焦范围的远距端。这种情形下，控制部分11运行到步骤SP5，该步骤中，更新后的放大率Z再次变成Zmax，并运行到下一步骤SP9。

另一方面，如被步骤SP1探测到步骤SP2中操作为对缩小按钮执行了按键操作，则控制部分11运行到步骤SP6。

在步骤SP6中，控制部分11通过将目前所确定的放大率Z与变焦变化系数α相除而算出新的放大率，并运行到下一步骤SP7。

在步骤SP7中，控制部分11判断更新后的放大率Z是等于Zmin，还是大于Zmin，还是这两者都不是。如在步骤SP7中得到正值，这意味着作为放大操作结果的放大率Z等于或大于Zmin，并处于数码相机10的变焦范围内(在光学缩小和额外缩小状态)。这种情形下，控制部分11并不改变更新后的放大率Z，运行到步骤SP9。

另一方面，如在步骤SP7中得到负值，这意味着作为缩小操作结果的放大率Z小于Zmin，超出了额外缩小范围的广角端。这种情形下，控制部分11运行到步骤SP8，该步骤中，更新后的放大率Z再次变成Zmin，并运行到下一步骤SP9。

在步骤SP9中，控制部分11判断更新后的放大率Z是否等于1，或大于1或两者都不是。

如在步骤SP9中得到正值，这意味着更新后的放大率Z等于或大于1，并处于光学变焦的范围内。这种情形下，控制部分11运行到步骤SP10，该步骤中，根据放大率Z，变焦致动器被驱动以改变图像视角，并运行到下一步骤SP11。

在步骤SP11中，控制部分11控制图像处理部分16，通过去除由成像装置14所拍的原始图像P1的顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn及转换长宽比，以产生转换后的宽屏幕长宽比为16∶9的图像P2的图像数据，如附图3A至3C中所示。然后，控制部分11返回到步骤SP1并再次等待变焦按钮上的操作。

为一方面，如在步骤SP9中得到正值，这意味着更新后的放大率Z小于1，并处于额外缩小的范围内。这种情形下，控制部分11运行到步骤SP12，该步骤中，变焦致动器被驱动以设置变焦透镜于广角端(即，设置于光强度1x)，并运行到下一步骤SP13。

在步骤SP13中，控制部分11控制图像处理部分16，根据放大率Z(Zmin≤Z＜1)，通过缩减原始图像P1的尺寸，修剪缩减后的图像到高度与转换后的图像P2相等，在修剪后图像的左侧和右侧分别添加边缘Sr和S1，以宽屏幕长宽比16∶9产生转换图像SP2的图像数据。然后，控制部分11返回到步骤SP1并再次等待变焦按钮上的操作。

[3]操作及效果

上面的结构中，响应于选择的成像模式中的宽屏幕长宽比模式，数码相机10的控制部分11，通过去除由成像装置14以长宽比4∶3所拍的原始图像P1的顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn，产生宽屏幕长宽比16∶9的、具有水平取向的转换图像P2。

该情形下的控制部分11根据由变焦操作所选择的放大率Z驱动变焦致动器，执行1≤Z≤Zmax范围内的光学变焦。

另外，响应于进一步的变焦缩小操作中低于1(Zmin1≤Z＜1)的放大率Z的选择，控制部分11，通过执行设置变焦透镜于广角端的额外缩小操作，根据放大率Z缩减原始图像P1的尺寸，根据放大率Z去除原始图像P1的顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn，并于图像的左侧和右侧分别添加边缘Sr和S1，从而产生转换后的图像P2。

在额外缩小中，水平图像范围等于光学变焦的广角端(Z＝1)，但垂直图像范围更宽，超出了光学变焦的广角端。因此，应用由成像装置14所拍得的原始图像P1时，通过执行额外缩小操作，能够有效地得到更宽范围。

例如，当尝试拍摄高大的建筑物时，尽管利用宽屏幕长宽比模式下的光学变焦广角端，但仍难于拍摄到所述建筑物的顶端和底部，本发明实施例中的额外缩小可用于拍摄整个建筑物。

利用上面的结构，如在宽屏幕长宽模式下选择了小于1的放大率2，则通过去除顶部去除部分Cup和底部去除部分Cdn，并于图像的左、右两侧分别添边缘Sr和S1而产生了转换图像P2，能够拍摄光学变焦广角端之外的更广范围，这与仅利用光学变焦的情形相比，能够在视角上提供更大的变化。

[4]另外的实施例

根据以上的实施例，已经描述了下述情形，长宽比为4∶3的原始图像在宽屏幕长宽比的模式下被转换为长宽比为16∶9的转换图像，本发明并不限于此。原始图像的长宽比并不限于4∶3，转换图像的长宽比并不限于16∶9。

根据以上的实施例，已经描述了下述情形，原始图像被转换成水平取向的转换图像，本发明并不限于此。本发明可应用到转换图像与原始图像相比为垂直取向的情形中，例如，由成像装置所拍得的具有长宽比为16∶9的原始图像被转换成长宽比为4∶3的转换图像。该情形下，在光学变焦范围内通过去除原始图像的左、右两侧来调整转换图像的长宽比，在额外缩小范围内通过在转换图像的上、下侧分别添加边缘来调整转换图像的长宽比。

根据以上的实施例，已经描述了在选择比光学变焦范围更广的放大率Z的情形下，执行额外缩小操作，本发明并不限于此。在选择光学放大率Z比光学变焦范围更远的情形下，执行操作(所谓“电子放大”)中包括裁剪掉原始图像的一部分并对其放大这一操作。这种情形下，关于光学变焦范围，在广角端执行本发明实施例中的额外缩小操作，并于远距端执行电子放大操作。因此，与只有光学变焦的情形相比，能够得到显著的视角变化。

已经描述的实施例中，如广角端的放大率Z比数码相机的广角端更广，执行额外缩小操作，所述数码相机包括光学可变视角变焦透镜，本发明并不限于此。本发明也可应用于包括固定聚焦透镜的数码相机。而且该情形下，执行额外缩小容许拍摄到的范围更广。

已经描述的实施例中，本发明可应用于数码相机，本发明并不限于此。本发明广泛应用于具有拍照功能的便携式电话或移动信息终端中，或应用于拍摄静态和/和动态图像的成像设备中，如视频摄像机。

本发明可适用于多种不同的拍摄静态和/和动态图像的成像设备中。

应该理解，本领域技术人员根据需要或其它因素，所作的各种更改、组合、部分组合和替换都在本申请的从属权利要求或等效的权利要求的范围之内。

本发明包括与2007年2月9日向日本专利特许厅递交的日本专利申请JP2007-030978有关的主题，本申请结合了该专利申请的所有内容，以作参考。

Claims (6)

1.一种成像设备，包括：

用于以第一长宽比拍摄图像成像装置；和

用于产生转换图像的图像处理装置，将由所述成像装置以第一长宽比所拍得的原始图像转换成不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像，如选择的转换图像的放大率低于原始图像的放大率，去除作为原始图像的去除部分，根据放大率缩减原始图像的尺寸，并根据所需放大率于缩减后的原始图像上添加边缘且除去去除部分。

2.根据权利要求1中所述的成像设备，其中，

所述第二长宽比与所述第一长宽比相比，更加水平取向；和

成像处理装置：

通过去除作为原始图像去除部分的顶部和底部，以产生所述转换图像；和

如选择的转换图像放大率低于原始图像的放大率，则通过在缩减的原始图像的水平侧添加边缘而产生转换图像。

3.根据权利要求1中所述的成像设备，其中

所述第二长宽比与所述第一长宽比相比，垂直取向；和

成像处理装置：

通过去除作为原始图像的去除部分的左侧和右侧部分而产生转换图像；和

如选择的转换图像放大率低于原始图像的放大率，则通过在缩减的原始图像的垂直侧添加边缘而产生转换图像。

4.根据权利要求1中所述的成像设备，其中：

成像装置具有视角调节装置，用于光学调节成像视角；和

图像处理装置，根据放大率和成像装置在广角端的成像视角，缩减原始图像的尺寸，添加边缘于缩减后的原始图像上，并根据所需放大率去除掉去除部分，以产生转换图像。

5.一种成像方法，包括如下步骤：

产生转换图像，通过去除掉作为原始图像的去除部分，将由成像装置所拍得的具有第一长宽比的原始图像转换成具有不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像；和

如选择的转换图像的放大率低于原始图像的放大率，则根据放大率缩减原始图像的尺寸，并根据所需放大率，于缩减后的原始图像上添加边缘且去除掉去除部分。

6.一种成像设备，包括：

成像单元，配置成以第一长宽比拍摄图像；和

图像处理单元，配置成将由所述成像单元以第一长宽比所拍得的原始图像转换成不同于第一长宽比的第二长宽比的转换图像，如选择的转换图像的放大率低于原始图像的放大率，去除掉作为原始图像的去除部分，根据放大率缩减原始图像的尺寸，并根据所需放大率于缩减后的原始图像上添加边缘且除去去除部分。

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